[发明专利]恒温系统及恒温控制方法

说明书

本发明提供一种恒温系统及恒温控制方法，该恒温系统包括：恒温装置、温度控制电路、温度检测电路和主控制器；恒温装置至少包括恒温腔体和TEC；恒温装置、温度控制电路、温度检测电路和主控制器之间对应连接；温度检测电路将测量到的温度值输入至主控制器；主控制器将温度值转换为PWM信号输入至温度控制电路；温度控制电路将PWM信号转换为电流信号，使TEC基于电流信号控制恒温腔体的温度处于目标温度值。在本方案中，将恒温腔体的内部温度和TEC的下表面温度作为控制目标，并对检测到的温度值进行处理，从而控制恒温腔体的内部温度和TEC的下表面温度处于目标温度值，实现高精度的恒温控制。

技术领域

本发明涉及电子设备的温度控制技术领域，尤其涉及一种恒温系统及恒温控制方法。

背景技术

温度作为工业生产的重要参数，其检测和控制的精度直接影响电子设备等产品的性能。

在现有技术中，恒温装置的结构一般由恒温室、冷源和热源三部分组成。恒温室均为由低导热系数保温材料构建的密封空间，用于隔绝外界环境影响，只是尺寸不尽相同。冷源和热源为恒温室提供冷量和热量，用于调整恒温装置内温度。恒温装置的实现方式有基于恒温液体控制的方式和基于TEC控制的方式。其中，基于恒温液体控制的恒温装置一般会在侧壁等处设置液体通路，恒温液体与装置内部腔体进行换热，但是需要对液体的温度进行控制，系统复杂，体积较大，不利于恒温控制；基于TEC(Thermo Electric Cooler，半导体制冷器)控制的恒温装置是通过控制TEC对恒温装置的腔体进行加热或制冷，但是，受TEC和恒温腔体间的热容影响，对基于TEC进行温度控制会存在一定程度的波动，影响恒温精度。

综上所述，现有的恒温装置不能实现稳定的温度控制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种恒温系统及恒温控制方法，以实现高精度的恒温控制的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面公开了一种恒温系统，包括：恒温装置、温度控制电路、温度检测电路和主控制器；

所述恒温装置至少包括恒温腔体和半导体制冷器TEC，所述恒温装置上设置有恒温腔体测温点、TEC测温点和环境测温点，所述恒温腔体用于放置温度标准段；其中，所述TEC测温点至少包括位于TEC与恒温腔体的接触面上的测温点，用于测量TEC的下表面温度；

所述温度检测电路的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述温度检测电路将基于所述恒温腔体测温点、所述TEC测温点和所述环境测温点测量到的温度值输入至所述主控制器；

所述主控制器的输出端与所述温度控制电路的输入端连接，所述主控制器将所述温度值转换为脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输入至所述温度控制电路；

所述温度控制电路的输出端与所述TEC连接，所述温度控制电路将所述PWM信号转换为电流信号，使所述TEC基于所述电流信号控制所述恒温腔体的内部温度处于目标温度值。

可选的，所述主控制器包括串联的MPC控制器和比例-积分-微分PID控制器；

所述MPC控制器的输入端与所述温度检测电路的第一输出端连接，所述MPC控制器的输出端与所述PID控制器的第一输入端连接，所述MPC控制器接收所述温度检测电路测量的所述恒温腔体的内部温度，利用所述恒温腔体的预设温度目标值与所述内部温度进行计算，得到TEC的下表面目标温度值，并发送给所述PID控制器；

所述PID控制器的第二输入端与所述温度检测电路的第二输出端连接，所述PID控制器的输出端与所述温度控制电路的输入端连接，所述PID控制器接收所述TEC的下表面目标温度值和所述TEC的下表面温度，利用所述TEC的下表面目标温度值与所述TEC的下表面温度进行计算，得到所述PWM信号，并发送给所述温度控制电路。