CN215494740U

CN215494740U - 一种天气雷达接收机的恒温控制装置

Info

Publication number: CN215494740U
Application number: CN202121998994.2U
Authority: CN
Inventors: 蔡兆云; 刘淑; 徐喜东; 陈超
Original assignee: CSIC Pride Nanjing Atmospheric and Oceanic Information System Co Ltd
Current assignee: China Shipbuilding Pengli Nanjing Atmospheric And Ocean Information System Co ltd
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-08-24

Abstract

本实用新型公开了一种天气雷达接收机的恒温控制装置，包括计算机控制装置、主控装置、驱动电路和恒温箱。计算机控制装置包括上位机和FPGA以太网；主控装置包括主控电路和AD采集；驱动电路包括制冷片驱动电路和加热片驱动电路；恒温箱包括接收机、温度传感器、制冷片和加热片。上位机通过FPGA以太网连接至主控电路，主控电路反馈端与上位机相连。主控电路输出端分为两路，分别连接至制冷片驱动电路和加热片驱动电路，制冷片驱动电路和加热片驱动电路连接至恒温箱，恒温箱内温度传感器通过AD采集与主控电路输入端相连。该装置能为天气雷达接收机提供一个比较稳定的工作环境温度，使得天气雷达能够排除温漂的影响，观测到一个可靠稳定的结果。

Description

一种天气雷达接收机的恒温控制装置

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，具体地说一种天气雷达接收机的恒温控制装置。

背景技术

近年来国家在气象预测预报方面的工作投入大量资源，建设体系化、***化气象设备，天气雷达在我国各地的使用越来越广泛。天气雷达通过向天空发射电磁波，然后接收云、雨返回的回波，传至处理机分析云雨的分布情况，得出结论来预测天气情况。天气雷达接收机由各功能、各型号的电子元器件组成，其工作性能和工作参数受环境温度影响较大，环境温度的影响导致天气预测结果不准确；各型电子元器件在低温或高温下长时间工作也会使其工作寿命变短，故障率提高。

一些解决方法例如2020年08月18日公开的CN211293771U实用新型专利，能够解决电子元器件由于长时间在高温下工作寿命减少的问题，但此专利并未能解决天气雷达接收机在低温工作环境下受到影响的问题，同时此专利采用的控制和驱动方式较为复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种天气雷达接收机的恒温控制装置，该装置控制驱动方式较为简单，为天气雷达接收机提供了一个比较稳定的工作环境温度，使得天气雷达能够排除温漂的影响，观测到一个可靠稳定的结果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种天气雷达接收机的恒温控制装置，包括计算机控制装置、主控装置、驱动电路和恒温箱。

所述计算机控制装置包括上位机和FPGA以太网；所述主控装置包括主控电路和AD采集；所述驱动电路包括制冷驱动电路和加热驱动电路。

所述上位机通过FPGA以太网连接至主控电路。

所述主控电路包括主控电路输出端、主控电路输入端和主控电路反馈端。

所述主控电路反馈端与上位机相连。

所述主控电路输出端分为两路，分别连接至制冷驱片动电路和加热片驱动电路；所述制冷片驱动电路和加热片驱动电路连接至恒温箱。

所述恒温箱包括接收机、温度传感器、制冷片和加热片；

所述制冷片一端与所述制冷驱动电路相连，另一端连接至接收机；所述加热片一端与所述加热驱动电路相连，另一端连接至接收机。

所述接收机内还嵌入有温度传感器，所述温度传感器通过AD采集与主控电路输入端相连。

作为本实用新型进一步优选地，驱动电路通过PWM波，调节输出电压在0-15V之间，最大电流为10A。

作为本实用新型进一步优选地，FPGA以太网采用XC7K325T型号。

作为本实用新型进一步优选地，用于精确测量接收机环境温度的温度传感器选用LM20型号。

作为本实用新型进一步优选地，制冷片选用半导体制冷器；加热片选用陶瓷发热片。

作为本实用新型进一步优选地，恒温箱还包括有用于提供刚性保护的恒温金属壳体；所述恒温金属金属壳体包括用于放置接收机、温度传感器、制冷片和加热片的恒温金属下壳体，以及用于密封恒温金属下壳体的恒温金属上壳体。

作为本实用新型进一步优选地，恒温箱还包括有罩设在恒温金属壳体外周的用于隔热保温的恒温外盒体。

本实用新型具有如下有益效果：通过温度传感器精确测量天气雷达接收机所处的环境温度，并采用制冷片和加热片对天气雷达接收机的工作环境温度进行快速控制，保证天气雷达收机工作的环境温度始终处于基本恒定状态，从而确保天气雷达排除温漂的影响，得到稳定可靠的观测结果。

附图说明

图1是本实用新型一种天气雷达接收机的恒温控制装置的连接关系示意图。

图2是本实用新型一种天气雷达接收机的恒温控制装置的原理框图。

图3是本实用新型一种天气雷达接收机的恒温控制装置的恒温箱***图。

图4是本实用新型一种天气雷达接收机的恒温控制装置的运行流程图。

其中有：

10.计算机控制装置；11.上位机；12.FPGA以太网；

20.主控装置；21.主控电路；22.AD采集；

30.驱动电路；31. 制冷驱动电路；32.加热驱动电路；

40.恒温箱；41.接收机；42.温度传感器；43.制冷片；44.加热片；45. 恒温金属壳体；451. 恒温金属下壳体；452. 恒温金属上壳体；46. 恒温外盒体；461.恒温下外盒体；462.恒温上外盒体；47.支架；471.下支架；472.上支架。

具体实施方式

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种天气雷达接收机的恒温控制装置，包括计算机控制装置10、主控装置20、驱动电路30和恒温箱40。

如图2所示，所述计算机控制装置10包括上位机11和FPGA以太网12；FPGA以太网12采用XC7K325T型号。

所述主控装置20包括主控电路21和AD采集22。

所述驱动电路30包括制冷片驱动电路31和加热片驱动电路32。

所述上位机11通过FPGA以太网12连接至主控电路21。

所述主控电路21包括主控电路输出端211、主控电路输入端212和主控电路反馈端213。所述主控电路输入端212与上位机11相连；所述主控电路输出端211分为两路，分别连接至制冷片驱动电路31和加热片驱动电路32。

所述制冷片驱动电路31和加热片驱动电路32连接至恒温箱40。

驱动电路30采用脉冲宽度变调电路模式，通过调节PWM波，调节输出电压在0-15V之间，最大电流为10A。随着pwm波占空比的不同，驱动电路30端子输出的电压大小也不同，占空比越大，输出电压也越大，输出电压是占空比的正比例函数。

如图3所示，所述恒温箱包括接收机41、温度传感器42、制冷片43、加热片44、恒温金属壳体45、恒温外盒体46和支架47。恒温金属壳体45包括恒温金属下壳体451和恒温金属上壳体452，恒温金属下壳体451用于放置接收机41、温度传感器42、制冷片43和加热片44，恒温金属上壳体452密封下盒体451，使恒温金属壳体45成为一个刚性的、紧密连接的整体，恒温金属壳体45外周罩设有恒温外盒体46，恒温外盒体46包括有恒温下外盒体461和恒温上外盒体462，用于隔热保温，并通过支架47来锁紧恒温外盒体46。支架包括下支架471和上支架472，上支架472采用铝合金结构件形式，不易变形，下支架471采用钣金件，既保证了恒温箱的锁紧力，又能防止恒温箱变形。

所述制冷片43一端与所述制冷片驱动电路31相连，另一端连接至接收机41；所述加热片44一端与所述加热片驱动电路32相连，另一端连接至接收机41。其中制冷片43选用半导体制冷器，加热片44选用陶瓷发热片。接收机41内还嵌入有LM20型温度传感器42，LM20型温度传感器42精确测量天气雷达接收机41工作的环境温度，并采用半导体制冷器和陶瓷发热片对接收机温度进行快速控制，能够保证接收机工作的环境温度始终在设定温度±2℃范围内，从而确保天气雷达排除温漂的影响，得到的结果稳定可靠。

本优选实施例的工作原理是：

温度传感器42测得天气雷达接收机41工作的实时温度数据，并通过AD采集22传输到主控电路输入端212，主控电路21通过主控电路输入端212将实时温度数据反馈到上位机11，上位机11比较设定温度数据与实时温度数据，将操作指令通过FPGA以太网12传输至主控电路输入端212；主控电路输出端211与驱动电路30相连，并为驱动电路30提供驱动控制信号，使驱动电路30启动制冷模式或加热模式，驱动电路30通过主控电路21传输的驱动控制信号产生驱动电压，半导体制冷器和陶瓷发热片根据驱动电路30提供的驱动电压对接收机进行制冷或加热，主控电路21将实时温度数据回传给上位机11以便进行实时温度显示。

如图4所示，上位机11比较设定温度数据与实时温度数据的过程如下：若实时温度值低于设定温度值，且实时温度值与设定温度值之差大于15℃，此时主控电路21发出驱动控制信号使陶瓷发热片以固定电压值开始加热工作，半导体制冷器不工作；若实时温度值低于设定温度值，且实时温度值与设定温度值之差大于2℃且不大于15℃，则主控电路21发出驱动控制信号使陶瓷发热片以加热pid算法得到的电压值加热，半导体制冷器不工作；若实时温度值高于设定温度值，且实时温度值与设定温度值之差大于2℃且不大于15℃，则主控电路21发出驱动控制信号使半导体制冷器以制冷pid算法得到的电压值工作，陶瓷发热片不工作；若实时温度值高于设定温度值，且实时温度值与设定温度值之差大于15℃，主控电路21发出驱动控制信号使半导体制冷器以固定电压值制冷，陶瓷发热片不工作。若实时温度值低于设定温度值且实时温度值与设定温度值之差不大于2℃，或者实时温度值高于设定温度值且实时温度值与设定温度值之差不大于2℃，或者实时温度值等于设定温度值时，当前输出状态保持不变。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：包括计算机控制装置（10）、主控装置（20）、驱动电路（30）和恒温箱（40）；

所述计算机控制装置（10）包括上位机（11）和FPGA以太网（12）；

所述主控装置（20）包括主控电路（21）和AD采集（22）；

所述驱动电路（30）包括制冷片驱动电路（31）和加热片驱动电路（32）；

所述上位机（11）通过FPGA以太网（12）连接至主控电路（21）；

所述主控电路（21）包括主控电路输出端（211）、主控电路输入端（212）和主控电路反馈端（213）；

所述主控电路反馈端（213）与上位机（11）相连；

所述主控电路输出端（211）分为两路，分别连接至制冷片驱动电路（31）和加热片驱动电路（32）；

所述制冷片驱动电路（31）和加热片驱动电路（32）连接至恒温箱（40）；

所述恒温箱（40）包括接收机（41）、温度传感器（42）、制冷片（43）和加热片（44）；

所述制冷片（43）一端与所述制冷片驱动电路（31）相连，另一端连接至接收机（41）；所述加热片（44）一端与所述加热片驱动电路（32）相连，另一端连接至接收机（41）；

所述接收机（41）内还嵌入有温度传感器（42），所述温度传感器（42）通过AD采集（22）与主控电路输入端（212）相连。

2.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：驱动电路（30）采用脉冲宽度变调电路模式，通过调节PWM波，调节输出电压在0-15V之间，最大电流为10A。

3.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：FPGA以太网（12）采用XC7K325T型号。

4.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：用于精确测量接收机（41）环境温度的温度传感器（42）选用LM20型号。

5.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：制冷片（43）选用半导体制冷器；加热片（44）选用陶瓷发热片。

6.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：恒温箱（40）还包括有用于提供刚性保护的恒温金属壳体（45）；

所述恒温金属壳体（45）包括用于放置接收机（41）、温度传感器（42）、制冷片（43）和加热片（44）的恒温金属下壳体（451），以及用于密封恒温金属下壳体（451）的恒温金属上壳体（452）。

7.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机的恒温控制装置，其特征在于：恒温箱（40）还包括有罩设在恒温金属壳体（45）外周的用于隔热保温的恒温外盒体（46）。