一种基于TEC的温度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于TEC的温度控制装置及方法，本发明专利技术结合散热片、TEC、光电器件、传热板、箱体、恒温室，通过S1、温度传感器采集传热板的温度和恒温室的温度，并将温度信号传递给控制组件；S2、控制组件根据温度信号控制TEC加热或制冷，并控制散热风机运转或停止；S3、重复步骤S1、S2直至温度传感器采集的传热板的温度在光电器件的最佳工作温度内，使得光电器件处于稳定、均匀的温度环境中。本发明专利技术通过设计封闭式箱体结构，以恒温室为目标控制区域，以隔热材料为侧壁设计了恒温室结构，使光电器件处于恒温环境中，将热负载集中，使温控的效率更高，实现了对恒温室温度的精确控制，避免了光电器件仅局部温度满足要求而环境温度不满足要求的问题。

A temperature control device and method based on TEC

The invention relates to a TEC temperature control device and method based on the invention with fins, TEC, photoelectric device, heat transfer plate, box, room temperature, the temperature and room temperature and the temperature sensor S1 collection plate temperature, and the temperature signal to the control group; S2, according to the control component. Temperature control signal TEC of heating or cooling, and control cooling fan running or stopping; heat transfer plate S3, S1, S2, repeat the steps until the temperature sensor temperature at the optimum temperature of optoelectronic devices and optoelectronic devices in the environment stable and uniform in temperature. Through the design of closed box structure, the room temperature as the goal control area, the design of the side wall of room temperature structure with insulating material, the optoelectronic devices in constant temperature environment, heat load, the temperature control of the higher efficiency and achieve precise control of the room temperature, avoid the photoelectric device only the local temperature and ambient temperature to meet the requirements do not meet the requirements of the problem.

【技术实现步骤摘要】
一种基于TEC的温度控制装置及方法
本专利技术涉及光电器件温度控制
，尤其涉及一种基于TEC的温度控制装置及方法。
技术介绍
随着光电技术的进步，激光器、光纤陀螺等光电器件的应用越来越广泛，但是由于激光器、光纤陀螺等光电器件属于温度敏感元件，在高温或低温下工作会影响器件性能，因此在高温或低温的使用环境下，需要配置专门的温度控制装置或系统。基于TEC的温度控制方法在光电器件的温度控制装置或系统中有所应用，CN105786047A公开了“一种基于TEC的半导体激光器温度控制系统”，该系统采用单片机驱动TEC控制激光器制冷块的温度，控制半导体激光器的温度，该方法的主要问题是激光器暴露在空气中，在极端温度条件下，如-30℃～65℃时，无法使激光器处于稳定、均匀的温度环境中。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于TEC的温度控制装置及方法，用以解决现有技术无法使光电器件处于稳定、均匀的温度环境中的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种基于TEC(半导体致冷器ThermoElectricCooler)的温度控制装置，该温度控制装置包括：散热片、TEC、光电器件、传热板、箱体；散热片、TEC、光电器件、传热板均安装在箱体的内部；光电器件安装在传热板上；TEC安装在传热板下；散热片安装在TEC下，并与传热板一起，将TEC夹紧；TEC至少有两块，分成2排安装在散热片的上方，且2排TEC交错排列；光电器件安装在恒温室外壁内，恒温室外壁与传热板形成恒温室。箱体包括控制前面板、侧壁板、底板、控制顶面板、后面板，形成长方体形结构；控制前面板上设有光纤输出装置、信号传输装置，控制顶面板设有温度显示装置、状态指示灯；温度显示装置用来指示光电器件的温度；光纤输出装置采用光纤转接器，用于将光电器件的光信号输出；信号传输装置采用航空插头，用来光电器件的控制信号输入输出；所述状态指示灯至少有4个，分别用来显示所述温度控制装置的运行工作状态、加热工作状态、制冷工作状态、报警工作状态；后面板的下部，与散热片对应的位置设有散热风机。所有TEC的热端均与散热器贴合，另一端与传热板贴合，且两端均填充有导热材料；传热板和散热片，通过螺钉和垫片连接，并将TEC夹紧；传热板采用铝板或铜板。恒温室外壁采用隔热材料，且两侧壁采用隔热泡棉覆盖；恒温室外壁上设有循环风机，用来加速恒温室内的空气循环；恒温室外壁上设有光纤出线孔和信号线出线孔；光电器件的输出端与光纤连接，光纤通过光纤出线孔穿过恒温室外壁，并与光纤输出装置连接；光电器件的控制端与信号线连接，信号线通过信号线出线孔穿过恒温室外壁，并与信号传输装置连接。控制面板的内侧设有控制组件，控制组件采用单片机或PLC(可编程逻辑控制器ProgrammableLogicController)；传热板上设有至少2个温度传感器，且均采用埋入式结构安装，恒温室内也设有温度传感器；温度传感器均与控制组件连接；散热风机、循环风机、TEC、温度显示装置、状态指示灯均与控制组件连接，并被控制组件控制。TEC的参数满足：TEC的制冷功率QC：QC＝QL+QE；TEC的冷、热端温差△T：△T＝TH-TC；其中，QL为光电器件的总发热功率，QE为恒温室的漏热功率；TH为TEC的热端温度，TC为TEC的冷端温度。TEC的热端温度TH满足：TH＝TE+△TE其中，TE为环境温度，△TE为散热温差；TEC的冷端温度TC满足：TEC的冷端温度TC满足：TC＝TM+△TM其中，TM为光电器件的表面允许最高温度，△TM为TEC冷端到光电器件的传热温差。使用该温度控制装置的一种基于TEC的温度控制温度控制方法，该温度控制方法的流程为：S1、温度传感器采集传热板的温度和恒温室的温度，并将温度信号传递给控制组件；S2、控制组件根据温度信号控制TEC加热或制冷，并控制、散热风机运转或停止；S3、重复步骤S1、S2直至温度传感器采集的传热板的温度在光电器件的最佳工作温度内。步骤S2具体为：S2.1、控制组件接收传热板的温度信号后，根据光电器件的最佳工作温度，控制TEC供电电流的极性和电流大小；在传热板温度低于光电器件的最佳工作温度时，控制组件控制TEC加热，在传热板温度高于光电器件的最佳工作温度时，控制组件控制TEC制冷，并启动散热风机；根据传热板温度与光电器件的最佳工作温度的温差大小，控制组件调节TEC电流增量的大小，从而调整TEC的功率；S2.2、控制组件接收恒温室的温度信号后，根据光电器件的最佳工作温度，控制循环风机的运转；当恒温室温度与传热板温度的温差超过设定值时，控制组件启动循环风机，且将恒温室温度通过温度显示装置显示出来，并通过状态指示灯显示当前温度控制装置的工作状态；设定值根据光电器件正常工作允许的底部温度和环境温度的温度差确定。本专利技术有益效果如下：1、本专利技术通过设计封闭式箱体结构，以恒温室为目标控制区域，将热负载集中，使温控的效率更高；2、本专利技术以隔热材料为侧壁设计了恒温室结构，使光电器件处于恒温环境中，避免了光电器件仅局部温度满足要求而环境温度不满足要求的问题；3、本专利技术设计了内循环风机和多温度传感器协同的温度控制方法，使光电器件的环境温度均匀；4、本专利技术设计了以控制组件、温度传感器、TEC、温度显示装置和状态指示灯构成的控制系统和方法，使温度控制精确；5、本专利技术设计了温度显示装置和状态指示灯，实现了对恒温室温度和控制装置的工作状态进行指示。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为一种基于TEC的温度控制装置的结构组成示意图；图2为一种基于TEC的温度控制装置的控制顶面板示意图；图3为一种基于TEC的温度控制装置的传热结构示意图；图4为一种基于TEC的温度控制方法的原理框图；图5为一种基于TEC的温度控制方法的控制组件的控制原理图；图6为一种基于TEC的温度控制装置的TEC布局示意图；图7为一种基于TEC的温度控制装置的TEC安装示意图；图中：1-控制顶面板、2-恒温室外壁、3-光电器件、4-传热板、5-散热片、6-散热风机、7-信号传输装置、8-控制组件、9-光纤输出装置、10-温度显示装置、11-状态指示灯、12-电源开关、13-TEC。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。如图1至图3所示，一种基于TEC的温度控制装置，该温度控制装置包括：散热片5、TEC13、光电器件3、传热板4、箱体；散热片5、TEC13、光电器件3、传热板4均安装在箱体的内部；光电器件3安装在传热板4上；TEC13安装在传热板4下；散热片5安装在TEC13下，并与传热板4一起，将TEC13夹紧；TEC13至少有两块，分成2排安装在散热片5的上方，且2排TEC13交错排列；TEC13的布局应考虑热分布的影响，为方便TEC13热端温度的散热，采用交错布局；光电器件3安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TEC的温度控制装置，其特征在于，该温度控制装置包括：散热片(5)、TEC(13)、传热板(4)、箱体；所述散热片(5)、TEC(13)、传热板(4)均安装在所述箱体的内部；所述TEC(13)安装在所述传热板(4)下方；所述散热片(5)安装在所述TEC(13)下方，并与所述传热板(4)一起，将所述TEC(13)夹紧；所述TEC(13)至少有两块，分成2排安装在所述散热片(5)的上方，且2排所述TEC(13)交错排列；所述传热板(4)与恒温室外壁(2)形成恒温室；所述温度控制装置使用时，光电器件(3)置于恒温室内部，且安装在所述传热板(4)上方。

【技术特征摘要】
1.一种基于TEC的温度控制装置，其特征在于，该温度控制装置包括：散热片(5)、TEC(13)、传热板(4)、箱体；所述散热片(5)、TEC(13)、传热板(4)均安装在所述箱体的内部；所述TEC(13)安装在所述传热板(4)下方；所述散热片(5)安装在所述TEC(13)下方，并与所述传热板(4)一起，将所述TEC(13)夹紧；所述TEC(13)至少有两块，分成2排安装在所述散热片(5)的上方，且2排所述TEC(13)交错排列；所述传热板(4)与恒温室外壁(2)形成恒温室；所述温度控制装置使用时，光电器件(3)置于恒温室内部，且安装在所述传热板(4)上方。2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述箱体包括控制前面板、侧壁板、底板、控制顶面板(1)、后面板，形成长方体形结构；所述控制前面板上设有光纤输出装置(9)、信号传输装置(7)，所述控制顶面板(1)设有温度显示装置(10)、状态指示灯(11)；所述温度显示装置(10)用来指示光电器件(3)的温度；所述光纤输出装置(9)采用光纤转接器，用于将光电器件(3)的光信号输出；所述信号传输装置(7)采用航空插头，用于光电器件(3)控制信号的输入与输出；所述状态指示灯(11)至少有4个，分别用来显示所述温度控制装置的运行工作状态、加热工作状态、制冷工作状态、报警工作状态；所述后面板的下部，与所述散热片(5)对应的位置设有散热风机(6)。3.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述TEC(13)的热端均与所述散热器贴合，另一端与传热板(4)贴合，且两端均填充有导热材料；所述传热板(4)和散热片(5)，通过螺钉和垫片连接，并将所述TEC(13)夹紧；所述传热板(4)采用铝板或铜板。4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述恒温室外壁(2)采用隔热材料，且两侧壁采用隔热泡棉覆盖；所述恒温室外壁(2)上设有循环风机，用来加速所述恒温室内的空气循环；所述恒温室外壁(2)上设有光纤出线孔和信号线出线孔；所述光电器件(3)的输出端与光纤连接，所述光纤通过所述光纤出线孔穿过所述恒温室外壁(2)，并与所述光纤输出装置(9)连接；所述光电器件(3)的控制端与信号线连接，所述信号线通过所述信号线出线孔穿过所述恒温室外壁(2)，并与所述信号传输装置(7)连接。5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述控制面板的内侧设有控制组件(8)，所述控制组件(8)采用单片机或PLC；所述传热板(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冲，张鋆，肖雷，侯腾，赵煜，
申请(专利权)人：中国船舶工业系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11