小型高精度恒温箱设计.pdf

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1、》》设计应用小型高精度恒温箱设计中国工程物理研究院应用电子学研究所余丽霞马社崔云俊【摘要】本文介绍了一种用于给倾角传感器提供恒温环境的小型高精度恒温箱的设计与实现，包括结构设计和温控算法。实验结果证明了不仅其控温精度高，且与同类产品比其体积小，安装调试方便。【关键词】恒温箱Abstract：Inthispaperaminiaturehighprecisionthermostatictrunkforinclinationanglesensorisdiscussed.Thestructuredesignandcontrolari

2、thmeticisgivenindetail.Theexperimentalresultsshowhigherprecisionandmoreconvenienceforusethanothersametypeproducts.keyword：thermostatedcontainer　　1.概述而另外一臂上，两个三极管Q3和Q4都没施密斯（Smtih)预估补偿控制的思路就　　高精度恒温箱用于高精度倾角传感有导通，此时下面的N沟道MOS管Q8导是引入合适的反馈补偿环节，使系统闭器的环境温度控制，由于倾角传感器要通，于是在半导

3、体制冷片两端形成12V环传递函数的分母项中不含有纯滞后环求精度高，要求恒温箱的控制精度达到电压差，制冷片开始加热（或制冷）。节，如图3所示。±0.1℃。因此，需要对高精度恒温箱进同理，当PTC1为低电平，PTC2为高电平　　由图3可得引入补偿环节后的传递函行精确设计才能达到设计要求。时，此时半导体制冷片电压翻转，原来数为：s　　2.技术要求加热（或制冷）的一面开始制冷（或加Ys()GsGsec()()0Gs()s　　工作环境温度-20℃～+60℃；热）。Rs()1GsGsGsGseck()()c()()0

4、s　　控制精度±0.1℃；　　2)温控算法　　为使分母中没有e出现，即要求：　　从开始工作到温度稳定所需时间小　　高精度恒温箱的温控过程是典型的1(GsGsc)(0)0于0.5小时。含滞后的惯性控制对象，可以采用传递　　由此得：s　　3.技术实现函数（其中T为惯性时间常数，为滞1GsGscc()()100GsGsGsGse()()kc()()　　3.1温度控制电路设计后时间常数）来描述。惯性为恒温箱存　　即：ss　　1)控制电路设计储能量的能力的体现，滞后是指恒温箱Gsk()(1eGse)()0

5、　　本系统采用直流的半导体电热制冷的外温度扰动和温控装置的温度变化需　　即为Smith预估补偿控制，如图4所片作为核心加热制冷元件。半导体电热要经过一段时间的延迟才会对倾角传感示。制冷片是利用物理现象中的帕尔贴效器产生影响。　　由于这一算法要求知道Gs0()的确切Ks应，靠电子-空穴在运动中直接传递能　　被控对象的数学模型为e，其中T参数，实际上只能得到近似参数，因此Ts+1量来实现的。当直流电通过两种不同半和需要在腔体设计完成的基础上，采用在实际使用过程中采用了多个温度传感导体材料串联成的电偶时，在电偶的两ANSYS

6、软件进行分析得到。器进行温度测量来进行辅助控制。端即可分别吸收热量和放出热量，所以温控算法主要采用数字PID算法，其结构　　在实际研制过程中把恒温箱的控制将半导体制冷片的一面贴合在要加热或如图2所示。温度设定成根据环境温度可调节的，这制冷的液体一侧，通过控制半导体制冷　　由于介质温度的变化实质上是能量样根据环境温度适当的选择恒温箱内部片的电压方向就可以达到加热或制冷的传递的结果，其温度参数不可能发生很目的。半导体制冷技术的优点是结构简快的变化。所以一般情况下，温度对象Kp单、体积小；无振动、噪声小、寿命都是含有纯滞后环节的。

7、对于此类的系长、维修方便；启动快、控制灵活。统，采用普通PID控制器很难达到所希望E(Z)U(Z)　　在系统中引入H桥驱动电路对半导的控制效果。只有采用特殊的控制算法KZ(11)+i体电热制冷片进行控制。如图1所示，才能达到预期的动态响应。当控制信号PTC1为高电平，PTC2为低电　　过程的纯滞后对控制系统品质的影1平时，左侧臂两个8550三极管Q1和Q2导响不是取决于的绝对值的大小，而是KZ(1)d通，由于上、下两个MOS管分别为P沟道与过程惯性时间常数T之比(/T)的大小和N沟道MOS管，所以任何时刻只能有1

8、个有关。通常当/T>0.5时，就可以当做是图2数字PID算法结构导通，而此时上面的P管，即Q5导通；大纯滞后过程来加以控制了。图3引入补偿环节的控制框图图1H桥驱动电路图4Smith预估补偿控制-102-/2012.04/》》设计应用表1环境温度与恒温箱温度对比标定（单位°C）航空头B用