專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熱電偶溫度補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱電偶溫度補(bǔ)償電路，特別是一種應(yīng)用于電發(fā)熱爐產(chǎn)品上、解決 電路中熱電偶的冷端溫度差異的熱電偶溫度補(bǔ)償電路。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)由熱電偶測(cè)溫組成的電發(fā)熱爐中，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，熱電偶的熱端與 冷端要分開(kāi)，即熱端與發(fā)熱爐的電熱元件緊密接觸實(shí)現(xiàn)直接感溫，而冷端與功率控制電路 模塊連接，也即冷端是電路中的溫度采樣元件。但冷端所采樣的溫度卻是靠熱端傳 過(guò)來(lái)的 熱量實(shí)現(xiàn)的。雖然冷端的溫度隨著熱端溫度的提高也會(huì)跟著提高，但是熱端溫度與冷端溫 度還是存在一個(gè)很大的溫度差值的，從而導(dǎo)致冷端采集的溫度信號(hào)不準(zhǔn)確，從而引起電發(fā) 熱爐溫度保護(hù)的不準(zhǔn)確，帶來(lái)功能設(shè)計(jì)的缺失，嚴(yán)重的會(huì)帶來(lái)安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用 于電發(fā)熱爐產(chǎn)品上的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，該熱電偶溫度補(bǔ)償電路能針對(duì)熱電偶在冷端檢 測(cè)的溫度有差異而進(jìn)行補(bǔ)償，提高冷端采集溫度信號(hào)的準(zhǔn)確性，確保電發(fā)熱爐的安全。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是，一種熱電偶溫度補(bǔ)償電路，包括熱電偶、溫度 信號(hào)放大電路模塊、功率控制電路模塊和電熱元件，其特征是，還包括有溫度補(bǔ)償電路模 塊，熱電偶連接溫度信號(hào)放大電路模塊的輸入端，溫度信號(hào)放大電路模塊的輸出端連接溫 度補(bǔ)償電路模塊的輸入端，溫度補(bǔ)償電路模塊的輸出端連接功率控制電路模塊的輸入端， 功率控制電路模塊的輸出端與電熱元件連接。由功率控制電路模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電熱元件的比較 精確的溫度保護(hù)控制。所述的溫度信號(hào)放大電路模塊是針對(duì)前級(jí)熱電偶所采樣的溫度電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行信號(hào) 放大。所述的溫度補(bǔ)償電路模塊包括信號(hào)補(bǔ)償分壓電路和信號(hào)比較模塊，信號(hào)補(bǔ)償分壓 電路的輸出端與信號(hào)比較模塊的輸入端連接，信號(hào)比較模塊的輸出端即為溫度補(bǔ)償電路模 塊的輸出端。所述的溫度補(bǔ)償電路模塊中的信號(hào)補(bǔ)償分壓電路為串聯(lián)分壓電路，包括電阻Rl、 R2和熱敏電阻NTC。所述的溫度補(bǔ)償電路模塊(5)中的信號(hào)比較模塊(52)由電阻R3、R4和比較器U1。所述的電阻Rl —端接電源VCC，另一端接比較器Ul的負(fù)端；熱敏電阻NTC與電阻 R2組成串聯(lián)電路，且一端接比較器Ul的負(fù)端，另一端接地；電阻R3 —端接溫度信號(hào)放大電 路模塊的輸出端，另一端接比較器Ul的正端；電阻R4接在比較器Ul的正端與輸出端之間。所述的電熱元件為傳統(tǒng)的電阻式發(fā)熱原理的元件，包括但不限于紅外輻熱爐盤(pán)、 電膜發(fā)熱爐盤(pán)、電阻絲發(fā)熱爐盤(pán)、雅樂(lè)爐盤(pán)等。本實(shí)用新型的有益效果是，由于在現(xiàn)有電發(fā)熱爐產(chǎn)品的熱電偶測(cè)溫控制電路中加入了溫度補(bǔ)償電路模塊，對(duì)熱電偶冷端變化差異進(jìn)行溫度補(bǔ)償，再輸出信號(hào)到功率控制電 路模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電熱元件的比較精確的溫度保護(hù)控制，提高了整機(jī)的安全性能和可靠性 能；同時(shí)本實(shí)用新型還具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、成本低的特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本實(shí)用新型的溫度補(bǔ)償電路模塊的電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為本實(shí)用 新型的溫度補(bǔ)償電路模塊的電路元件圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型為應(yīng)用于紅外爐產(chǎn)品的熱電偶溫度補(bǔ)償電路， 包括熱電偶1、溫度信號(hào)放大電路模塊2、功率控制電路模塊3、電熱元件4和溫度補(bǔ)償電路 模塊5，溫度信號(hào)放大電路模塊2的輸入端連接熱電偶1、其輸出端連接溫度補(bǔ)償電路模塊 5的輸入端，溫度補(bǔ)償電路模塊5的輸出端連接功率控制電路模塊3的輸入端，功率控制電 路模塊3的輸出端與電熱元件4連接。所述的電熱元件4為傳統(tǒng)的電阻式發(fā)熱原理的元件，可采用紅外輻熱爐盤(pán)、電膜 發(fā)熱爐盤(pán)、電阻絲發(fā)熱爐盤(pán)、雅樂(lè)爐盤(pán)等。本實(shí)施例中的電熱元件4為紅外輻熱爐盤(pán)。上述溫度信號(hào)放大電路模塊2、功率控制電路模塊3和溫度補(bǔ)償電路模塊5集成在 紅外爐的主電路板上。熱電偶是一種將熱能轉(zhuǎn)化為電能的溫度探測(cè)器，熱電偶有熱端與冷端，熱端放置 于被測(cè)物體的溫度測(cè)量點(diǎn)，冷端位于信號(hào)處理電路輸入端。當(dāng)冷端與熱端有溫度差時(shí)，在冷 端就會(huì)有熱電勢(shì)產(chǎn)生，其熱電勢(shì)與溫度的比率由熱電偶的類(lèi)型決定。本實(shí)施例中，熱電偶1 的熱端與紅外輻熱爐盤(pán)4緊密接觸實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)爐盤(pán)的發(fā)熱溫度，并把溫度傳遞給冷端； 冷端與紅外爐主電路板電連接，即由冷端實(shí)現(xiàn)溫度采樣。溫度信號(hào)放大電路模塊2把冷端采樣來(lái)的溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)理放大后輸出給溫度 補(bǔ)償電路模塊5，溫度補(bǔ)償電路模塊5通過(guò)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電 偶1冷端變化差異的溫度補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償電路模塊5輸出信號(hào)到功率控制電路模塊3，實(shí)現(xiàn) 了對(duì)電熱元件4的比較精確的溫度保護(hù)控制。上述的溫度信號(hào)放大電路模塊2，是針對(duì)前級(jí)熱電偶1采樣的溫度電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行信 號(hào)放大，即把mV級(jí)的電壓信號(hào)放大100倍到V級(jí)的電壓信號(hào)Vt以便于后續(xù)的控制。溫度信 號(hào)放大電路模塊2為L(zhǎng)M358芯片內(nèi)置的運(yùn)放比較器。當(dāng)熱電偶1熱端的溫度發(fā)生變化時(shí)， 熱電偶1冷、熱兩端的電動(dòng)勢(shì)就會(huì)發(fā)生變化，但變化比較微弱，僅為mV級(jí)的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò) 溫度信號(hào)放大電路模塊2對(duì)其放大后，此信號(hào)放大到IV 5V的電壓信號(hào)Vt。上述的溫度補(bǔ)償電路模塊5中的信號(hào)補(bǔ)償分壓電路51為串聯(lián)分壓電路，如圖3所 示，包括電阻Rl、R2和熱敏電阻NTC。串聯(lián)分壓電路由VCC供電，輸出分壓電壓Vref作為 穩(wěn)定比較基準(zhǔn)電壓，當(dāng)熱敏電阻NTC溫度升高時(shí)(也相當(dāng)于是熱電偶的冷端溫度)，熱敏電 阻NTC的電阻降低，而分壓電壓Vref也同時(shí)降低，從而補(bǔ)償了熱電偶1冷端溫度提高導(dǎo)致 熱電偶電勢(shì)差ΔΤ降低的誤差，實(shí)現(xiàn)了溫度的補(bǔ)償，確保保護(hù)溫度點(diǎn)的準(zhǔn)確可靠。[0023]上述補(bǔ)償原理為根據(jù)補(bǔ)償溫度的范圍ΔΤ以及熱電偶的分度電動(dòng)熱ΔΕ可微求得Au = ΔΤΧ ΔΕ。Au為熱電偶的電勢(shì)變化范圍。A為信號(hào)放大的倍數(shù)。最終經(jīng)放大器Ul輸出的變化量為Δ UAU = AX Au。恒溫比較控制端的設(shè)計(jì)。熱電偶的熱電勢(shì)與冷端溫度變化成反比。將熱電偶冷端置于恒溫T25°C，熱端進(jìn)行加熱，用標(biāo)準(zhǔn)的溫度測(cè)量?jī)x測(cè)量熱端所在發(fā)熱盤(pán)的溫度，當(dāng)溫度上升至目標(biāo)溫度時(shí)記錄下放大模塊的輸出電壓Uref，根據(jù)冷端的溫 度變化溫圍TL-—TH,Tl = TH-T25,T2 = T25-TL,AUl = AXTlX Au ；需要下降的電壓AU2 = ΑΧΤ2Χ Au ；需要上升的電壓參考電壓的調(diào)節(jié)范圍UH = Uref+Δ U2, UL = Uref-Δ Ul。UH, UL為參考電壓的變化范圍，根據(jù)NTC的分度表查出冷端在TL及TH時(shí)的電阻 值 RL、RHUL= (R2+RH) *VDD/ (RH+R1+R2)------1UH= (R2+RL) *VDD/ (RL+R1+R2)------2以上聯(lián)解可得出Rl，R2.按求解的Rl，R2設(shè)計(jì)電路便可得到目標(biāo)范圍內(nèi)的溫度補(bǔ)償。這樣參考電壓就會(huì)隨溫度的上升而下降，溫度的下降而上升，實(shí)現(xiàn)溫度的跟隨性 補(bǔ)嘗。達(dá)到精確控溫的目的。R4與R3的比例決定了溫度的可控范圍。
權(quán)利要求一種熱電偶溫度補(bǔ)償電路，包括熱電偶(1)、溫度信號(hào)放大電路模塊(2)、功率控制電路模塊(3)和電熱元件(4)，溫度信號(hào)放大電路模塊(2)的輸入端連接熱電偶(1)、其輸出端連接功率控制電路模塊(3)的輸入端，功率控制電路模塊(3)的輸出端與電熱元件(4)連接，其特征在于還包括有溫度補(bǔ)償電路模塊(5)，熱電偶(1)連接溫度信號(hào)放大電路模塊(2)的輸入端，溫度信號(hào)放大電路模塊(2)的輸出端連接溫度補(bǔ)償電路模塊(5)的輸入端，溫度補(bǔ)償電路模塊(5)的輸出端連接功率控制電路模塊(3)的輸入端，功率控制電路模塊(3)的輸出端與電熱元件(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的溫度信號(hào)放大電 路模塊(2)是針對(duì)前級(jí)熱電偶(1)所采樣的溫度電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行信號(hào)放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的溫度補(bǔ)償電路模 塊(5)包括信號(hào)補(bǔ)償分壓電路(51)和信號(hào)比較模塊(52)，信號(hào)補(bǔ)償分壓電路(51)的輸出 端與信號(hào)比較模塊(52)的輸入端連接，信號(hào)比較模塊(52)的輸出端即為溫度補(bǔ)償電路模 塊(5)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的信號(hào)補(bǔ)償分壓電 路(51)為串聯(lián)分壓電路，包括電阻R1、R2和熱敏電阻NTC。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的信號(hào)比較模塊 (52)由電阻R3、R4和比較器Ul組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的信號(hào)補(bǔ)償分壓電 路(51)中的電阻Rl—端接電源VCC，另一端接比較器Ul的負(fù)端；熱敏電阻NTC與電阻R2 組成串聯(lián)電路，且一端接比較器Ul的負(fù)端，另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的信號(hào)比較模塊 (52)中的電阻R3—端接溫度信號(hào)放大電路模塊⑵的輸出端，另一端接比較器Ul的正端； 電阻R4接在比較器Ul的正端與輸出端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補(bǔ)償電路，其特征在于所述的電熱元件(4)為 傳統(tǒng)的電阻式發(fā)熱原理的元件。專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種熱電偶溫度補(bǔ)償電路，主要用于電發(fā)熱爐產(chǎn)品之中，包括熱電偶、溫度信號(hào)放大電路模塊、功率控制電路模塊和電熱元件，其特征是，還包括有溫度補(bǔ)償電路模塊，熱電偶連接溫度信號(hào)放大電路模塊的輸入端，溫度信號(hào)放大電路模塊的輸出端連接溫度補(bǔ)償電路模塊的輸入端，溫度補(bǔ)償電路模塊的輸出端連接功率控制電路模塊的輸入端，功率控制電路模塊的輸出端與電熱元件連接。本實(shí)用新型能對(duì)熱電偶冷端變化差異進(jìn)行溫度補(bǔ)償，再輸出信號(hào)到功率控制電路模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電熱元件的比較精確的溫度保護(hù)控制，提高了整機(jī)的安全性能和可靠性能；同時(shí)本實(shí)用新型還具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K7/13GK201637499SQ20092026505
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者謝波, 鮮志雄 申請(qǐng)人:美的集團(tuán)有限公司