CN112462740B - 一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法，将制冷机控制器放入温箱中，将精密基准源接入温箱中的制冷机控制器中，设置制冷机控制器标定电压值与精密基准源电压值相同；通过温箱使制冷机控制器在设定的温度范围内升温；升温过程中，微处理器读取精密基准源电压值，并用FLASH中存储的前一个控制板温度点的补偿校准参数计算得到校准后的电压值，计算这个校准后的电压值与标定电压值之差，当电压差值大于制冷机控制器的温漂允许值时，则调整温度点补偿校准参数使该电压差值为零；并记录当前的控制板温度值及对应的温度补偿校准参数到FLASH中；直到升温至温度最大值结束校准。本方法减少了补偿的复杂性和工作量，提高了效率。

Description

一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种斯特林制冷机控制器温度补偿方法。
背景技术
斯特林制冷机具有高效率、快速制冷、小尺寸、重量轻、低功耗和高可靠性的优点，因此微型斯特林制冷机被广泛地应用于军事及空间领域。由于军工及空间领域环境温度范围较宽，需要在制冷机控制器中增加温度补偿电路，根据环境温度的不同对制冷机控制器中基准源、恒流源、模数转换器等关键电路进行关键参数的温度补偿，从而达到制冷机控制器在全温区（-55℃~125℃）范围内都能够控制制冷机稳速运行。
为了解决上述问题，传统的补偿方法是根据电路中某一个器件的温度漂移特性进行补偿修正，若电路中多个关键器件如恒流源电路、基准源电路、模数转换电路等都需要补偿，补偿电路设计非常复杂。
发明内容
本发明的目的是克服现有补偿电路复杂的问题，提供一种斯特林制冷机控制器温度补偿方法，减少了补偿的复杂性和补偿工作量；进一步，还可以同时对多只电路进行补偿，提高效率。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法，包括校准步骤：
将制冷机控制器放入温箱中，将精密基准源接入温箱中的制冷机控制器中，设置制冷机控制器标定电压值与精密基准源电压值相同；
通过温箱使制冷机控制器在设定的温度范围内升温；
升温过程中，读取精密基准源电压值，并用FLASH中存储的前一个控制板温度点的补偿校准参数进行计算得到校准后的电压值，计算校准后的电压值与标定电压值的差值，当电压差值大于制冷机控制器的温漂允许值时，则调整温度点补偿校准参数使该电压差值为零；并记录当前的控制器控制板温度值及对应的温度补偿校准参数到FLASH中；直到升温至温度最大值结束校准。
进一步地，还包括运行步骤：
制冷机控制器正常运行时，根据控制板的实时温度值，从FLASH中调用存储的该温度值对应的温度补偿校准参数，根据温度补偿校准参数计算得出实际电压准确值，完成对制冷机控制器的温度补偿。
进一步地，设定的温度范围为-55度至125度。
进一步地，当温箱温度升至125度后，升温结束，制冷机控制器结束校准过程。
进一步地，执行所述校准步骤时，所述制冷机控制器的控制板上的所有模块同时进行校准。
进一步地，执行所述运行步骤时，所述制冷机控制器的控制板上的所有模块同时进行温度补偿。
进一步地，所述校准步骤中，温箱中放置多个制冷机控制器，同时对多个制冷机控制器中控制板上的模块进行校准。
本发明的优点是：
本方法针对制冷机控制器的关键参数温度漂移特性进行整体补偿，采用数字方式在生产标定阶段将整体校准补偿参数写入FLASH中，当制冷机控制器正式运行时，微处理器从FLASH中调取校准补偿参数，从而使制冷机稳定控温，达到制冷机控制器全温区（-55℃~125℃）范围内，温漂小于0.5mV的技术要求。
本方法可以对制冷机控制器中控制板上的几个关键模块（基准源、恒流源、AD等）进行同时补偿校准，减少了对不同电路模块分别补偿的复杂性，减少补偿工作量。
本方法可以同时对多只电路进行补偿，提高生产效率。
附图说明
图1是制冷机控制器生产校准***框图。
图2 是制冷机控制器生产标定中温度补偿校准算法框图。
图３是制冷机控制器正常运行温度补偿算法框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
由图1所示，将需要标定的制冷机控制器安装于标定夹具板上，并放入温箱中。将精密基准源接入温箱中的制冷机控制器中，通过电脑上位机软件设置制冷机控制器标定电压值与精密基准源电压值相同。温箱设置温度从-55度～125度升温，对内部放入的制冷机控制器进行加热升温。上位机软件通过串口通讯设置开启制冷机控制器电源，进入温度补偿校准状态程序。当温箱温度升高至125度并维持10分钟后，通过串口设置制冷机控制器完成温度补偿校准。
由图2所示，程序进入补偿校准标定状态之后，通过ADC读取精密基准源电压值，并用FLASH中存储的前一个单板温度点的补偿校准参数进行计算得到校准后的电压值，计算这个电压值与标定电压值之差，当电压差值大于制冷机控制器的温漂允许值时，则调整温度点补偿校准参数使该电压差值为零；并记录当前的控制器单板温度值及对应的温度补偿校准参数到FLASH中；直到升温至温度最大值结束校准。当温箱温度升至125度后，上位机软件控制制冷机控制器进入校准结束状态。上位机软件关闭制冷机控制器电源。
根据制冷机控制器工作原理，采用PID算法通过PWM 控制电机以一定速度旋转做功压缩空气达到控制温度点。PID 算法中比例系数决定控温点的温度值。比例系数受控制板上的基准电压值、AD、恒流源参数温漂影响比较大，因此需要对温漂进行补偿，补偿后的比例系数才能使通过PID算法全温区控温温漂范围要求。
如图3所示，制冷机控制器正常运行时，根据控制板（也称单板）的实时温度值，从FLASH中调用存储的该温度值对应的温度补偿校准参数，根据温度补偿校准参数计算得出实际电压准确值，完成温度补偿功能。
本方法可以对制冷机控制器中控制板上的几个关键模块（基准源、恒流源、AD等）进行同时补偿校准。本发明的方法，还可以在温箱中一次性放置多个制冷机控制器，同时对这些制冷机控制器中控制板上的关键模块进行温度补偿校准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法，其特征是，包括校准步骤：
将制冷机控制器放入温箱中，将精密基准源接入温箱中的制冷机控制器中，设置制冷机控制器标定电压值与精密基准源电压值相同；
通过温箱使制冷机控制器在设定的温度范围内升温；
升温过程中，读取精密基准源电压值，并用FLASH中存储的前一个控制板温度点的补偿校准参数进行计算得到校准后的电压值，计算校准后的电压值与标定电压值的差值，当电压差值大于制冷机控制器的温漂允许值时，则调整温度点补偿校准参数使该电压差值为零；并记录当前的控制器控制板温度值及对应的温度补偿校准参数到FLASH中；直到升温至温度最大值结束校准；
还包括运行步骤：
制冷机控制器正常运行时，根据控制板的实时温度值，从FLASH中调用存储的该温度值对应的温度补偿校准参数，根据温度补偿校准参数计算得出实际电压准确值，完成对制冷机控制器的温度补偿；
执行所述校准步骤时，所述制冷机控制器的控制板上的所有模块同时进行校准；执行所述运行步骤时，所述制冷机控制器的控制板上的所有模块同时进行温度补偿。
2.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法，其特征是，设定的温度范围为-55度至125度。
3.根据权利要求2所述的一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法，其特征是，当温箱温度升至125度后，升温结束，制冷机控制器结束校准过程。
4.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷机控制器温度补偿校准方法，其特征是，所述校准步骤中，温箱中放置多个制冷机控制器，同时对多个制冷机控制器中控制板上的模块进行校准。
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