本发明专利技术涉及基于数字温度传感器的多点智能温控方法及温控多通道光辐射标准探测器。本发明专利技术的温控多通道光辐射标准探测器由多通道光辐射标准探测器、多个智能数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０、单片机ＡＴ８９Ｃ５５ＷＤ、Ｄ／Ａ转换器ＡＤ７２４８Ａ、大电流驱动电路ＯＰＡ５４８、半导体热电致冷器Ｐｅｌｔｉｅｒ、２×２键盘、ＲＳ２３２Ｃ接口及真空荧光显示屏ＶＦＤ组成。通过采用多个智能数字温度传感器直接实时获取多通道光辐射标准探测器的多个测控点的温度数字量信息，利用单片机微处理器基于ＰＩＤ算法处理得到温度控制量，该温控量再通过Ｄ／Ａ输出至半导体热电致冷器Ｐｅｌｔｉｅｒ，从而实现了全数字化的智能型高精度温度控制；本发明专利技术温度控制精度高，效率高，功耗低。
Multi point intelligent temperature control method and temperature control multi-channel light radiation standard detector
The invention relates to a multi-point intelligent temperature control method based on a digital temperature sensor and a temperature control multi-channel light radiation standard detector. The invention of the temperature controlled multi-channel optical radiation detector is composed of a multichannel optical radiation detector, a plurality of intelligent digital temperature sensor DS18B20, AT89C55WD microcontroller, D / A converter AD7248A, high current drive circuit, OPA548 semiconductor thermoelectric cooler Peltier, 2 x 2 keyboard, RS232C interface and vacuum fluorescent display VFD. The temperature of the digital information using a plurality of control points of multiple intelligent digital temperature sensor directly to obtain real-time multi-channel light radiation standard detector, the use of single-chip microprocessor temperature control is PID algorithm based on the control volume by D / A output to the semiconductor thermoelectric refrigerator Peltier, so as to realize the high precision control intelligent digital temperature; the temperature control of high precision, high efficiency, low power consumption.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高精度光辐射定标之标准探测器温度控制
技术介绍
高精度辐射定标技术是现代空间遥感的主要支撑技术之一。基于滤光片辐射计的新型多通道光辐射标准探测器在野外、机载和星上高精度辐射定标中具有广阔的应用前景。在工程应用中，温度特性是影响标准探测器绝对精度和稳定性的一项关键因素。因此，需要对光辐射标准探测器进行精密温度控制。(李照洲，郑小兵，吴浩宇等《高精度光谱辐射标准探测器的温度特性研究》光学学报 第24卷 第2期 2004年2月)到目前为止，对光辐射标准探测器的多点分布式温度控制，通常都是采用模拟技术进行温度控制的，主要由模拟温度传感器、三极管、循环水温控腔及电加热炉丝组成。其温控原理是光辐射标准探测器置于循环水温控腔中，通过模拟温度传感器(热电偶、热敏电阻等)，将测得的标准探测器的温度量转换为模拟电压信号，该模拟电压信号反馈给三极管，通过三极管控制电加热炉丝的电流或电压，来对循环水温控腔中的水温进行控制，进而实现对标准探测器的温度控制。上述采用模拟技术对光辐射标准探测器进行温度控制的方法，存在诸多不足之处其一，测温元件采用模拟温度传感器(如热电偶、热敏电阻等)，为了获得较高的测温精度，就必须采取很好的措施来解决由于长线传输、多点测量切换及放大电路零点漂移这三个主要的误差源所导致的测量误差。而对上述测量误差的很好解决往往需要采用复杂的补偿电路，花费较长的开发周期和较高的费用来实现。其二，控制过程是简单的负反馈过程，只能应付线性的温度变换。当系统中出现非线性的温度变换过程，以及发生瞬态的温度干扰时，不具备灵敏的温度响应能力和有效的处理能力。因此，温度波动较为明显，精度难以提高。其三，光辐射标准探测器的温控是通过控制其外部循环水温控腔的温度来实现的，而不是对其直接进行温控的。这就使得系统功耗增大，大多数功耗浪费在了体积较大的循环水温度腔上，效率较低；而且，整个温控系统体积和重量较大。这严重束缚了标准探测器在野外、机载和星载光辐射定标中的工程实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服光辐射标准探测器的采用模拟温度控制方法的上述缺陷，提出一种基于数字温度传感器的多点智能温度控制方法及温控多通道光辐射标准探测器。它具有高效率、低功耗，控温精度高，可实时监测温度突高的特点，能同时实现多点温度测控和实时显示，同时具有友好的人机接口以及与上位PC机间串行通讯的功能，整套系统成本较低、结构紧凑。本专利技术的技术方案如下多点智能温控方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在多通道光辐射标准探测器内的多个温度测控点设置多个数字温度传感器，直接实时采集各温度测控点的当前温度数字量信号；(2)、温度数字量信号经单片机串口被送入单片机微处理器内，通过固化在微处理器内的PID控制算法的数据处理，得到用于调节温度的正负温度控制量；(3)、该正负温度控制量经D/A转换器作模—数转换后，输出或正或负的温控电压模拟量；(4)、该温控电压模拟量经电流驱动电路后，加载至安装在多通道光辐射标准探测器上的半导体热电致冷器上，实现加热或致冷操作，这样最终实现对多通道光辐射标准探测器的精密温度闭环控制。温控多通道光辐射标准探测器，其特征在于包括多通道光辐射标准探测器，探测器上固定安装有半导体热电致冷器Peltier、多个数字温度传感器DS18B20，半导体热电致冷器上安装有散热片，数字温度传感器的信号线相互平联，接入数字式智能控温电路，该控温电路包括固化有PID控制算法的微处理器AT89C55WD，与微处理器相连的12位D/A转换器AD7248，D/A转换器AD7248信号输出接入电流驱动电路OPA548，电流驱动电路OPA548信号输出接入多路模拟开头，模拟开关信号接入半导体热电致冷器Peltier。所述的半导体致冷器Peltier、多个数字温度传感器DS18B20固定安装在标准探测器上，采用导热硅胶粘接，标准探测器与温度传感器以及Peltier之间用导热环氧树脂粘接或低温焊料焊接。所述的半导体致冷器Peltier、多个数字温度传感器DS18B20固定安装在标准探测器上，是采用夹具固定连接，而且标准探测器与温度传感器以及Peltier之间均匀涂抹导热硅胶。所述的多通道光辐射标准探测器含有多个标准探测器，每个标准探测器内的数字温度传感器DS18B20相互并联独立寻址串行接入单片机，在多个标准探测器上的半导体致冷器Peltier相互并联接入多路模拟开关CD4066。本专利技术的特点及效果本专利技术通过采用多个智能数字温度传感器直接获取多点温度的数字量信息，利用单片机微处理器基于PID算法处理得到温度控制量，该温控量再通过D/A输出至半导体热电致冷器Peltier，从而实现了全数字化的智能型高精度温度控制；本方法可实时监测温度突变，因此可对温度突变产生灵敏的反映，并同时输出显示异变温度值，以了解突变情况，有效防止温度突变。本专利技术的温控多通道光辐射标准探测器的温度控制精度高，效率高，功耗低，同时具有便利的外部处理器的数据输入输出功能及良好的人机交互接口。附图说明图1为本专利技术的总体结构示意图。图2为本专利技术的工作原理框图。图3为本专利技术的电连接原理图。图4为本专利技术的具体实施方式工作流程图。具体实施例方式参见图1、图2、图3、图4。本专利技术的温控多通道光辐射标准探测器实施例总体结构如图1所示，包括多通道光辐射标准探测器1，固定在标准探测器上面的多个数字温度传感器DS18B20 2，与标准探测器相连的半导体热电致冷器Peltier 3，散热器4，与数字温度传感器输出端相连的智能温控电路以及人机接口电路。本实施的标准探测器与多个DS18B20温度传感器之间以及标准探测器与Peltier之间都必须保持良好的钢性热接触，这样才能达到理想的控温效果。实际连接中可以采用导热硅胶粘接或采用夹具连接的方式。当采用粘接方式时，标准探测器与温度传感器以及Peltier之间可用导热环氧树脂粘接或低温焊料焊接；当采用夹具连接时，标准探测器与温度传感器以及Peltier之间都需要均匀涂抹导热硅胶，以降低接触面的热阻。本实施的多通道光辐射标准探测器，是一个含有多个光谱通道，用于光辐射绝对测量的科学计量级高精度仪器。如图2和图3所示，本专利技术的基于数字温度传感器的多点智能温控方法及温控多通道光辐射标准探测器，包括固定安装在多通道光辐射标准探测器上的多个数字式温度传感器DS18B20、Peltier半导体致冷器，AT89C55WD单片机、2×2键盘、RS232C接口及VFD(真空荧光显示屏)组成。多通道光辐射标准探测器、DS18B20、单片机、AD7248、OPA548大电流驱动电路和Peltier半导体致冷器共同组成了一个负反馈控制闭环。DS18B20、半导体热电致冷器Peltier均为多组，相互并联。本实施例的测温元件采用的是一线式智能数字温度传感器DS18B20。它是美国DALLAS公司采用单总线技术生产的一种新型数字温度传感器。所谓单总线技术是将地址线、数据线、控制线合为一根信号线，实现在一根数据线上进行双向数据传输，最大限度的减少信号线的数量。这类温度传感器的输入输出都为数字信号，且以串行方式与外部连接，使系统抗干扰能力得以提高，可以很方便地集成到微处理器应用系统中，简化系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
多点智能温控方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）在多通道光辐射标准探测器内的多个温度测控点设置多个数字温度传感器，直接实时采集各温度测控点的当前温度数字量信号；（２）、温度数字量信号经单片机串口被送入单片机微处理器内，通过固化在微处理器内的ＰＩＤ控制算法的数据处理，得到用于调节温度的正负温度控制量；（３）、该正负温度控制量经Ｄ／Ａ转换器作模－数转换后，输出或正或负的温控电压模拟量；（４）、该温控电压模拟量经电流驱动电路后，加载至安装在多通道光辐射标准探测器上的半导体热电致冷器上，实现加热或致冷操作，这样最终实现对多通道光辐射标准探测器的精密温度闭环控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李照洲，郑小兵，吴浩宇，
申请(专利权)人：中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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