[发明专利]一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置，其特征在于：包括光子探测器A、光子探测器B和温度控制板，所述的温度控制板包括电压调理模块A、电压调理模块B、电流驱动模块A、电流驱动模块B、控制模块和通信模块；所述的控制模块包括单片机和DAC芯片；所述的电流驱动模块A和电流驱动模块B均包括PWM驱动芯片和限流保护电路；

所述的光子探测器A和光子探测器B分别设置于铁路轨道两侧，光子探测器A和光子探测器B中包含的热电制冷器A和热电制冷器B冷面上分别设置有热敏电阻，用于测量热电制冷器A和热电制冷器B的温度电压信号，并将温度电压信号进行调理放大后分别经电缆线传送到电压调理模块A和电压调理模块B；

所述的电压调理模块A和电压调理模块B用于将调理放大后的温度电压信号进行调理复原，并传输至控制模块的单片机中，经单片机对复原后的温度电压信号进行ADC采样，并通过增量PID控制完成温度控制，并向控制模块的DAC芯片输出温度电压控制量，重现PWM驱动芯片的设置电压；

所述的电流驱动模块A和电流驱动模块B的PWM驱动芯片与DAC芯片相连，根据重现的PWM驱动芯片的设置电压完成PWM脉冲的占空比大小控制，向LC低通滤波器输出PWM脉冲，变为直流电流和电压，经LC低通滤后的直流电流和电压超过保护值时，电流驱动模块A和电流驱动模块B的限流保护电路启动，电流驱动模块A和电流驱动模块B进入保护模式，进而使驱动光子探测器A和光子探测器B的热电制冷器A和热电制冷器B工作在恒流状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置，其特征在于：所述的单片机为STC12C5160S2型号单片机，采样频率为250KH。

3.根据权利要求1所述的一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置，其特征在于：所述的电压调理模块A和电压调理模块B由运算放大器构成。

4.根据权利要求1所述的一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置，其特征在于：所述的PWM驱动芯片为DRV104型号芯片，输出频率为100KHz的PWM脉冲，导通电阻R_DS(ON)为0.018欧姆。

5.根据权利要求1所述的一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置，其特征在于：所述的电压比较器选择LM331型号比较器。

6.根据权利要求1所述的一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制装置，其特征在于：所述的DAC芯片为TLV5616型号芯片。

7.一种基于PWM原理的红外线轴温探测系统光子探头制冷控制方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：

步骤一：通过热电制冷器A和热电制冷器B上设置的测温电路测量热电制冷器A和热电制冷器B的温度电压信号，并将温度电压信号调理放大后，分别经电缆线传送到电压调理模块A和电压调理模块B；

步骤二：经调理放大的温度电压信号经电压调理模块A和电压调理模块B的调理复原后传输至控制模块的单片机中，通过单片机对调理复原后的温度电压信号进行ADC采样；

步骤三：单片机通过通信模块获得上位机的温度电压命令，设置温度电压，根据设置的温度电压，将ADC采样后的温度电压信号经单片机的预置控温策略和增量PID控制完成温度控制，并向控制模块的DAC芯片输出温度电压控制量，根据温度电压控制量重现PWM驱动芯片的设置电压，并将该设置电压输出至电流驱动模块A和电流驱动模块B的PWM驱动芯片经PWM驱动芯片完成PWM脉冲的占空比大小控制后向LC低通滤波器输出PWM脉冲，PWM脉冲经LC低通滤波器的低通滤波后，变为直流电流和电压；

步骤四：判断经LC低通滤波器滤波后的直流电流和电压过大是否超过保护值，当未超过保护值时，直接利用低通滤波后的直流电流驱动热电制冷器A和热电制冷器B完成制冷控制操作。当超过保护值时，经电压比较器输出高电平，并控制电子开关将PWM驱动芯片的脉冲控制输入从DAC切换到限流保护电路，电流驱动模块A和电流驱动模块B进入保护模式，驱动光子探测器A和光子探测器B的热电制冷器A和热电制冷器B工作在恒定电流状态。