本发明专利技术公开了一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，包括保温槽和电路单元，保温槽为双层密封结构，外层腔体用于盛装导热介质，内层腔体放置晶体振荡器电路，保温槽外壁上设置有加热片和制冷片，保温槽内设置有温度传感器，电路单元包括信号处理单元、加热片/制冷片驱动单元和控制核心单元，信号处理单元与温度传感器相连，加热片/制冷片驱动单元与加热片和制冷片相连，控制核心单元分别与信号处理单元和加热片/制冷片驱动单元相连。本发明专利技术提供的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，可以用于标准时钟装置充当晶体振荡器的容器，也可用于需要恒温的小空间环境，提高试验效率。
A temperature flexible adjustable constant temperature bath for standard clock device
【技术实现步骤摘要】
一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽
本专利技术涉及一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，属于测试仪器
技术介绍
标准时钟源是一种应用领域极为广泛的设备，在军事、航空航天、通信导航、测量、计算机、时钟等方面均有应用。恒温晶体振荡器是一种高稳定度、低漂移的有源标准时钟源，简称恒温晶振，英文缩写为OCXO(OvenControlledCrystalOscillator)，应用于对时钟准确度和稳定性要求较高的场合，例如电能表检定装置中的标准时钟源就需要用恒温晶振。恒温晶振的核心是石英晶体振荡器和恒温槽，前者是利用石英晶体谐振器作为滤波元件构成的振荡器，后者一般是用保温槽和加热温控系统提供的恒温封闭环境。传统恒温槽一般是采用电阻丝加热，利用热敏电阻“电桥”构成差动串联放大器，来实现温度控制。因为只有加热功能，而且考虑工作环境的温度，这种恒温槽一般设置在远高于常温的温度。总之，传统恒温槽在使用前加热时间长，无法柔性调温，不能任意设置温度，使用非常不灵活。目前，市面上的温度可调恒温槽体积大，没有针对晶振设计的温度可调恒温槽，导致当需要对晶振开展温度性能试验时，没有合适的试验设备。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，既可以用于标准时钟装置充当晶体振荡器的容器，也可用于需要恒温的小空间环境，提高试验效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，包括保温槽和电路单元，所述保温槽为双层密封结构，外层腔体用于盛装导热介质，内层腔体放置晶体振荡器电路，所述保温槽外壁上设置有加热片和制冷片，所述保温槽内设置有温度传感器，所述电路单元包括信号处理单元、加热片/制冷片驱动单元和控制核心单元，所述信号处理单元与温度传感器相连，所述加热片/制冷片驱动单元与所述加热片和制冷片相连，所述控制核心单元分别与所述信号处理单元和加热片/制冷片驱动单元相连。所述温度传感器个数为3个，其中两个所述温度传感器位于所述保温槽内层腔体内，一个所述温度传感器位于所述保温槽外层腔体内。所述保温槽材质包括不锈钢。所述保温槽外层腔体内导热介质包括烷基苯型绝缘导热油。所述加热片和制冷片的型号均为TEC1-12706。所述温度传感器采用Pt100铂热敏电阻。所述信号处理单元包括加法电路和差分电路，可调电阻RS1、RS2和RS3分别与Pt100铂热敏电阻RPt1、RPt2和RPt3串联Vcc和接地，加法电路包括分别对应相连的运算放大器U1、U2、U3和加法电路输入电阻R1、R2、R3，运算放大器U1、U2、U3的正极分别并联在RS1和RPt1、RS2和RPt2以及RS3和RPt3之间，差分电路包括精密运算放大器U4和反馈电阻Rf、Rs，U4为精密运算放大器，反馈电阻R1、R2、R3并联后接在运算放大器U4的正极，运算放大器U4的负极并联连有电阻Rf、Rs的一端，反馈电阻R1的另一端接地、反馈电阻Rs的另一端接在运算放大器U4的输出端。可调电阻阻值为500Ω，Pt100铂热敏电阻RPt1、RPt2和RPt3常温下阻值为100Ω，加法电路输入电阻R1、R2、R3的阻值为10kΩ，反馈电阻Rf、Rs的阻值分别选择10kΩ和20kΩ，测得的3个温度值与输出关系为：式中，Vcc是分压电路高压端电压值，T1、T2和T3分别为三个温度传感器检测到的温度值。所述加热片/制冷片驱动单元个数为2个，分别驱动所述加热片和制冷片工作，所述加热片/制冷片驱动单元采用H全桥电路构成，Q1、Q2、Q3、Q4为三极管，工作于饱和区，用作电子开关；D1、D2、D3、D4为续流二极管，为三极管提供电流泄放通道；S1、S2、S3、S4为通断信号控制端，控制Q1和Q4、Q2和Q3成对导通或截止；V1、V2为驱动电流输出端子，分别与所述加热片或者制冷片的正负极接通，Q1、Q3的发射极与电源VCC连接，集电极分别与Q2、Q4的发射极连接，Q2、Q4的集电极与电源的地连接。所述控制核心单元由微处理器及其外围电路构成，微处理器型号选择MSP430F149。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，可以实现低于环境温度的恒温控制，克服了传统采用电阻丝加热恒温槽只能设置高于环境温度的缺点。利用半导体加热片和制冷片的低热惯性，配合小比热容导热介质，可以实现快速调温。在调温过程中，通过控制加热片和制冷片的功率，还可以实现精细调温。本专利技术可以实现恒温槽的温度柔性可调，既可以用于标准时钟装置充当晶体振荡器的容器，也可用于需要恒温的小空间环境。附图说明图1为本专利技术的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽结构示意图；图2为本专利技术的温度传感器信号处理单元的核心电路图；图3为本专利技术的加热片/制冷片驱动单元的核心电路图；图4为本专利技术的控制核心的基本工作流程图。图中附图标记如下：1-保温槽；2-导热介质；31-温度传感器；32-加热片；33-制冷片；34-电路单元；41-信号处理单元；42-加热片/制冷片驱动单元；43-控制核心单元。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术公开一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，包括保温槽1，保温槽1为双层密封结构，保温槽1材质包括不锈钢。外层腔体用于盛装导热介质2，内层腔体放置晶体振荡器电路，从而达到保温效果。其中，导热介质2根据需要可以选择不同比热容的液体或固定物质，满足恒温槽使用温度范围即可，本专利技术实施方案中的导热介质使用烷基苯型(苯环型)绝缘导热油，其沸点在170～180℃，凝点在-80℃以下，满足本专利技术中恒温槽使用温度范围。本专利技术的温控系统包括温度传感器31、加热片32、制冷片33和电路单元34。加热片32和制冷片33设置在保温槽1外壁上，均为基于Peltier效应的半导体器件，型号均为TEC1-12706。根据实际情况可以布置多片，本专利技术中布置1片加热片和1片制冷片，驱动信号从电路单元34获取。保温槽1内设置有温度传感器31，温度传感器31采用Pt100铂热敏电阻，用于测量恒温槽内部温度，可以根据实际情况布置多个，本专利技术中布置3个，1个布置在外层腔体的导热介质中，2个布置在内层密封空间，测温信号分别接入电路单元34的A、B、C端子。Pt100电阻变化率为0.385Ω/℃，在0℃时电阻值为100Ω。电路单元34包括信号处理单元41、加热片/制冷片驱动单元42和控制核心单元43，信号处理单元41与温度传感器31相连，用于处理Pt100热敏电阻的模拟信号；加热片/制冷片驱动单元42与加热片32和制冷片33相连，用于输出控制信号；控制核心单元43分别与信号处理单元41和加热片/制冷片驱动单元42相连，用于设置恒温槽温度值和调整恒温槽温度至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：包括保温槽(1)和电路单元(34)，所述保温槽(1)为双层密封结构，外层腔体用于盛装导热介质(2)，内层腔体放置晶体振荡器电路，所述保温槽(1)外壁上设置有加热片(32)和制冷片(33)，所述保温槽(1)内设置有温度传感器(31)，所述电路单元(34)接受所述温度传感器(31)的信号，控制所述加热片(32)和制冷片(33)工作。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：包括保温槽(1)和电路单元(34)，所述保温槽(1)为双层密封结构，外层腔体用于盛装导热介质(2)，内层腔体放置晶体振荡器电路，所述保温槽(1)外壁上设置有加热片(32)和制冷片(33)，所述保温槽(1)内设置有温度传感器(31)，所述电路单元(34)接受所述温度传感器(31)的信号，控制所述加热片(32)和制冷片(33)工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：所述温度传感器(31)个数为3个，其中两个所述温度传感器(31)位于所述保温槽(1)内层腔体内，一个所述温度传感器(31)位于所述保温槽(1)外层腔体内。
3.根据权利要求1所述的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：所述电路单元(34)包括信号处理单元(41)、加热片/制冷片驱动单元(42)和控制核心单元(43)，所述信号处理单元(41)与温度传感器(31)相连，所述加热片/制冷片驱动单元(42)与所述加热片(32)和制冷片(33)相连，所述控制核心单元(43)分别与所述信号处理单元(41)和加热片/制冷片驱动单元(42)相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：所述保温槽(1)外层腔体内的所述导热介质(2)包括烷基苯型绝缘导热油。
5.根据权利要求1所述的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：所述加热片(32)和制冷片(33)的型号均为TEC1-12706。
6.根据权利要求1所述的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：所述温度传感器(31)采用Pt100铂热敏电阻。
7.根据权利要求2所述的一种用于标准时钟装置的温度柔性可调恒温槽，其特征在于：所述信号处理单元(41)包括加法电路和差分电路，可调电阻RS1、RS2和RS3分别与Pt100铂热敏电阻RPt1...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晴，蔡奇新，纪峰，程含渺，高雨翔，宋瑞鹏，方凯杰，黄艺璇，田正其，李昕锐，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，华中科技大学，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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