一种基于TEC控制器的热式流量计控制单元的制作方法

    专利查询2025-12-16  8


    本发明涉及传感器,特别涉及一种基于tec控制器的热式流量计控制单元。


    背景技术:

    1、adn8834等芯片是专为tec(半导体制冷器)设计的控制器芯片。这款芯片内部集成了线性控制器、pwm控制器以及两个具有零漂移、轨到轨特性的运算放大器,从而实现了对tec的高效和精确控制。在adn8834的工作过程中,首先通过测量热敏电阻反馈的电压信号,得到当前温度与目标温度之间的误差信号。接着,利用集成的运算放大器作为比例-积分-微分(pid)补偿器,对误差信号进行相位延迟补偿,以优化控制效果。同时,adn8834的pwm控制器与线性控制器在h桥的配合下,共同控制mosfet的开关状态。当前温度高于目标温度时,h桥会驱动向制冷一侧输出电流,从而降低温度;而当前温度低于目标温度时,h桥则会减小tec的一侧电流,或甚至反转电流方向进行加热,以提升温度。通过这样一套精密的控制机制,adn8834能够有效地调节tec的制冷或加热效果,使温度稳定在设定范围内,从而提供高精度的温度控制,确保激光器的输出稳定性和性能可靠性。

    2、热式流量计以其独特的热扩散原理在流体测量领域发挥着重要作用。热式流量计的工作原理基于热传导与流体速度之间的关系,其核心部件包括一个加热器和一个温度传感器;其中加热器被加热至高于环境温度,而温度传感器则用于感应介质温度。当流体流经加热器和温度传感器时,其流速的变化会直接影响加热器散失的热量,从而导致加热器和温度传感器之间的温度差发生变化。根据这一温度差与流体流速之间的比例关系,热式流量计能够精确计算出流体的流量。

    3、随着微电子技术的发展,热式流量计也逐渐由模拟式发展为数字式,并实现智能化探测与控制,为用户提供了更加便捷、高效的使用体验。目前市面上的热式流量计虽然具有许多优点,如测量准确度高、性能稳定、适应性强等,但也存在一些缺点,如体积较大,设计复杂等。较大的体积不仅增加了安装空间的需求,也限制了其在某些狭小或紧凑环境中的应用。对于空间有限的场所,如狭小的管道或设备内部,选择热式流量计可能会面临安装难题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种基于tec控制器的热式流量计控制单元,以解决背景技术中的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供了一种基于tec控制器的热式流量计控制单元,包括tec温度控制器、tec温度探头、tec半导体制冷片;其中,

    3、所述tec温度探头和所述tec半导体制冷片贴合在一起构成集成式探头,并且与所述tec温度控制器相连;

    4、所述tec温度控制器的两级反馈放大输出端接入adc,所述tec温度控制器的反馈控制端接入dac,所述adc和所述dac单独外置或是mcu集成。

    5、在一种实施方式中,如果通过数字pid控制,在所述tec温度控制器的两级反馈放大输出端接入adc,在所述tec温度控制器的反馈控制端接入dac;其中adc和dac单独外置或者mcu集成,形成数字pid算法闭环。

    6、在一种实施方式中,所述热式流量的表征值由mcu根据控制算法处理后通过接口直接数字输出。

    7、在一种实施方式中,如果通过模拟pid控制,直接把热式流量计控制单元的信号采集端接入所述tec温度控制器的两级反馈放大输出端或是所述tec温度控制器的控制pwm输出端,以连续变化的模拟电压大小或pwm变化大小输出流量变化。

    8、在一种实施方式中,所述tec温度控制器的型号为adi公司adn8834,或是sillumin公司的slm8834,或是国内圣邦微公司的sgm41298。

    9、本发明提供的一种基于tec控制器的热式流量计控制单元,将原本主要用于激光器温度控制的adn8834或同类型芯片,通过设计应用于热式流量计,可以大大减小设计复杂度,同时减小流量计的控制板体积;简化算法,精密控制,温度精度0.0001℃;原理上简化安装,简化标定,调校,tec和ntc可以采用集成式探头,单探头;集成tec控制器后,即使不带mcu的热式流量计也可以实现控制;克服热线式加热元件因为长期使用而磨损或断裂,特别是在含有大量颗粒物质的流体中。



    技术特征:

    1.一种基于tec控制器的热式流量计控制单元,其特征在于,包括tec温度控制器、tec温度探头、tec半导体制冷片;其中,

    2.如权利要求1所述的基于tec控制器的热式流量计控制单元,其特征在于,如果通过数字pid控制,在所述tec温度控制器的两级反馈放大输出端接入adc,在所述tec温度控制器的反馈控制端接入dac;其中adc和dac单独外置或者mcu集成,形成数字pid算法闭环。

    3.如权利要求1所述的基于tec控制器的热式流量计控制单元,其特征在于,所述热式流量的表征值由mcu根据控制算法处理后通过接口直接数字输出。

    4.如权利要求1所述的基于tec控制器的热式流量计控制单元,其特征在于,如果通过模拟pid控制,直接把热式流量计控制单元的信号采集端接入所述tec温度控制器的两级反馈放大输出端或是所述tec温度控制器的控制pwm输出端,以连续变化的模拟电压大小或pwm变化大小输出流量变化。

    5.如权利要求1所述的基于tec控制器的热式流量计控制单元,其特征在于,所述tec温度控制器的型号为adi公司adn8834,或是sillumin公司的slm8834,或是国内圣邦微公司的sgm41298。


    技术总结
    本发明公开一种基于TEC控制器的热式流量计控制单元,属于传感器领域,包括TEC温度控制器、TEC温度探头、TEC半导体制冷片;其中,所述TEC温度探头和所述TEC半导体制冷片贴合在一起构成集成式探头,并且与所述TEC温度控制器相连;所述TEC温度控制器的两级反馈放大输出端接入ADC,所述TEC温度控制器的反馈控制端接入DAC,所述ADC和所述DAC单独外置或是MCU集成。本发明主要利用TEC控制器强大的集成式功能,搭配MCU控制器进行数字PID控制,形成一种设计简单,结构紧凑,外围器件少,可靠性高,可支持多种应用场景和工作模式的热式流量计控制设计方法,从而实现热式流量计的一体化传感信号采集与控制。

    技术研发人员:毛臻,魏敬和
    受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第五十八研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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