一種通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探測器件，是一種被動式對溫度高靈敏的半導(dǎo)體成像器件，通常情況需要在穩(wěn)定的低溫環(huán)境下工作，才能達到最佳的紅外成像效果，得到高質(zhì)量的紅外圖像。為了提供紅外探測器件所需穩(wěn)定的低溫環(huán)境，通過驅(qū)動電路控制器進行精準(zhǔn)控溫的旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機為其主要的制冷載體之一。隨著紅外探測器在軍民各領(lǐng)域的應(yīng)用的普及，研發(fā)一款集成度與性價比高，功能完善，實用可靠，能成批量生產(chǎn)以滿足大部分紅外探測器件使用的驅(qū)動控制電路變得非常急迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器，用以提高控溫效率、控溫精度、控溫穩(wěn)定性和安全性。
[0004]具體的，本發(fā)明提供的通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器，包括:主控電路、功率驅(qū)動電路、以及至少以下電路之一:限流電路、電源防反接電路、制冷測溫反饋電路和HALL信號反饋濾波電路；
[0005]所述電源防反接電路，布設(shè)在供電電源與所述主控電路之間，用于檢測所述供電電源的連接狀態(tài)，若所述供電電源接反，則斷開所述供電電源與所述主控電路間的供電線路;否則，導(dǎo)通所述供電電源與所述主控電路間的供電線路；
[0006]所述制冷測溫反饋電路，用于對布設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機內(nèi)的測溫元件反饋給主控電路的制冷溫度的電壓值進行低通濾波處理；
[0007]所述HALL信號反饋濾波電路，用于對所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機內(nèi)的霍爾傳感器反饋給主控電路的霍爾信號進行整形濾波處理；
[0008]所述主控電路，用于根據(jù)霍爾信號，確定電機轉(zhuǎn)子位置；以及用于比較制冷溫度的電壓值與設(shè)定的目標(biāo)溫度的電壓值，若二者的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，則基于所述差值，生成HVM波形控制信號；否則，根據(jù)所述差值，判斷制冷溫度是否大于目標(biāo)溫度，若大于，則生成固定脈寬的方波脈沖控制信號;若小于，則生成電機停轉(zhuǎn)控制信號；以及用于根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置，輸出對應(yīng)的控制信號；
[0009]所述功率驅(qū)動電路，用于將所述主控電路輸出的所述方波脈沖控制信號輸出到所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的電機，以調(diào)控所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機全功率輸出；將所述主控電路輸出的所述PWM波形控制信號輸出到所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的電機，以微調(diào)所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的功率輸出；將所述主控電路輸出的電機停轉(zhuǎn)控制信號輸出到所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的電機；
[0010]所述限流電路，用于對所述功率驅(qū)動電路輸出的負載電流進行取樣并轉(zhuǎn)換成電壓值，將所述電壓值發(fā)送至所述主控電路；
[0011]所述主控電路，還用于檢測所述限流電路發(fā)送的電壓值是否超過設(shè)定的電壓值，在是的情況下，進行過載保護。
[0012]本發(fā)明有益效果如下:
[0013]本發(fā)明通過大電容電源濾波，反饋電平信號的電感電容濾波網(wǎng)絡(luò)，HALL反饋脈沖平滑濾波處理，利用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)源設(shè)定控溫值，采用表貼集成芯片及外圍分立元器件構(gòu)成，設(shè)計具有布局緊湊，抗干擾能力強、電源防接反、過流保護，控溫設(shè)定快速可調(diào)等優(yōu)點。同時保證對旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機進行精準(zhǔn)控制，為制冷型紅外探測器組件提供了穩(wěn)定、可靠的低溫環(huán)境。
[0014]本發(fā)明通過選用通用、集成化的元器件進行設(shè)計優(yōu)化，使得本發(fā)明具有整體結(jié)構(gòu)小、電路功能通用、調(diào)試安裝方便快捷，稍作調(diào)整即可廣泛適于三相無刷電機控制的各方面應(yīng)用，具備產(chǎn)品化量產(chǎn)能力。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明提供的通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明中電源防接反及濾波電路原理圖；
[0018]圖3為本發(fā)明中控溫設(shè)定電路原理圖；
[0019]圖4為本發(fā)明中制冷測溫反饋電路原理圖；
[0020]圖5為本發(fā)明中HALL信號反饋濾波電路原理圖；
[0021]圖6為本發(fā)明中功率驅(qū)動電路原理圖；
[0022]圖7為本發(fā)明中限流電路原理圖；
[0023]圖8為本發(fā)明中HALL供電電路原理圖；
[0024]圖9為本發(fā)明中主控電路的電路原理圖；
[0025]圖10為本發(fā)明中調(diào)制電平與三角波實測圖；
[0026]圖11為本發(fā)明中主控電路內(nèi)部誤差放大器增益放大部分的低通濾波電路原理示意圖；
[0027]圖12為本發(fā)明中電路傳遞函數(shù)對應(yīng)的伯德圖；
[0028]圖13為本發(fā)明中驅(qū)動旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機工作的閉環(huán)控制示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]本發(fā)明實施例提供一種通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器，該控制器通過斯特林制冷機制冷腔內(nèi)測溫元件反饋的電壓信號與設(shè)定溫度的電壓信號比較，對斯特林制冷機電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)速，從而調(diào)節(jié)斯特林制冷機輸出功率，達到精準(zhǔn)控制低溫冷頭溫度恒定的目的，使紅外探測器件工作在最佳狀態(tài)，從而得到高質(zhì)量的紅外圖像。且本發(fā)明，通用性強、控溫精度高、控溫調(diào)節(jié)方便、具有通用化和小型化特點，性價比高具有工程實用價值，具備量產(chǎn)條件。
[0031]具體的，本發(fā)明實施例提供的通用型旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機驅(qū)動控制器，如圖1所示，包括:主控電路、功率驅(qū)動電路、以及至少以下電路之一:限流電路、電源防反接電路、制冷測溫反饋電路和HALL信號反饋濾波電路；
[0032]所述電源防反接電路，布設(shè)在供電電源與所述主控電路之間，用于檢測所述供電電源的連接狀態(tài)，若所述供電電源接反，則斷開所述供電電源與所述主控電路間的供電線路;否則，導(dǎo)通所述供電電源與所述主控電路間的供電線路；
[0033]所述制冷測溫反饋電路，用于接收布設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機內(nèi)的測溫元件反饋的制冷溫度的電壓值，對該電壓值進行低通濾波處理后輸出至所述主控電路；
[0034]所述HALL信號反饋濾波電路，用于接收所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機內(nèi)的霍爾傳感器反饋的霍爾信號，對所述霍爾信號進行整形濾波處理后輸出至所述主控電路；
[0035]所述主控電路，用于根據(jù)所述HALL信號反饋濾波電路輸入的霍爾信號，確定電機轉(zhuǎn)子位置；以及用于比較所述制冷測溫反饋電路輸入的電壓值與設(shè)定的目標(biāo)溫度的電壓值，若二者的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，則基于所述差值，生成PWM波形控制信號；否則，根據(jù)所述差值，判斷制冷溫度是否大于目標(biāo)溫度，若大于，則生成固定脈寬的方波脈沖控制信號;若小于，則生成電機停轉(zhuǎn)控制信號；以及結(jié)合電機轉(zhuǎn)子位置，輸出相應(yīng)的控制信號；
[0036]所述功率驅(qū)動電路，用于將所述主控電路輸出的所述方波脈沖控制信號輸出到所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的電機，以調(diào)控所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機全功率輸出；將所述主控電路輸出的所述PWM波形控制信號輸出到所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的電機，以微調(diào)所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的功率輸出；將所述主控電路輸出的電機停轉(zhuǎn)控制信號輸出到所述旋轉(zhuǎn)式斯特林制冷機的電機；
[0037]所述限流電路，用于對所述功率驅(qū)動電路輸出的負載電流進行取樣并轉(zhuǎn)換成電壓值，將所述電壓值發(fā)送至所述主控電路；
[0038]所述主控電路，還用于檢測所述限流電路發(fā)送的電壓值是否超過設(shè)定的電壓值，在是的情況下，進行過載保護。
[0039]基于上述結(jié)構(gòu)框架及實施原理，下面給出在上述結(jié)構(gòu)下的幾個具體及優(yōu)選實施方式，用以細化和優(yōu)化本發(fā)明所述驅(qū)動控制器結(jié)構(gòu)及功能，以使本發(fā)明方案的實施更方便，準(zhǔn)確。具體涉及如下內(nèi)容:
[0040]本發(fā)明實施例中，所述的誤差范圍可以靈活設(shè)定，本實施例中給出一個具體示例值為 ±0.5mV。
[0041]進一步地，本發(fā)明實施例中，主控電路具體包括:誤差放大器、轉(zhuǎn)子位置編碼器和處理器;其中:
[0042]誤差放大器，用于對布設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)式制冷機內(nèi)的測溫元件反饋的制冷溫度的電壓值和設(shè)定的目標(biāo)溫度的電壓值進行比較，得到制冷溫度信號差，若該信號差在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，則對該信號差進行放大、濾波