一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱的制作方法

本实用新型涉及汽车发动机性能检测设备技术领域，尤其涉及一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱。

背景技术：

汽车发动机环境试验舱是依据发动机测试的工作状态，在经过保温隔热处理后，采用适当的通风设备以满足符合排放法规的动力匹配、经济性能匹配、低温性能、排放性能等试验项目要求。汽车发动机环境试验舱的工作温度范围为—40℃到60℃。

在施工建造一套用于-40℃的汽车发动机环境试验仓时，若只依靠仓内末端制冷设备将仓内温度降至目标温度，则只能实现降温的功能，且只能将仓内温度降至与目标设定值较为接近的温度，但仍偏差较大，不能稳定的实现精确控温功能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种具有灵敏和快速的温度反馈能力、调温精准可靠的低温环境舱温度控制电路及低温环境舱。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种低温环境舱温度控制电路，包括mcu、温度采集单元、负载电压监控单元、电源电压监控单元和若干加热单元；温度采集单元的输出端与mcu的adc端口电性连接，mcu的输出端口分别与若干加热单元的输入端一一对应电性连接；负载电压监控单元的输入端和电源电压监控单元的输入端与加热单元处的交流电源电性连接，负载电压监控单元的输出端和电源电压监控单元的输出端与mcu的adc端口电性连接，mcu选择性的开关一个或者多个加热单元。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述温度采集单元包括温度传感器u5和运算放大器u4；温度传感器u5的引脚1与+3.3v电源电性连接，引脚2与运算放大器u4的引脚3电性连接，引脚3与运算放大器u4的引脚2电性连接，引脚4与mcu的第一adc端口电性连接；运算放大器u4的引脚1与引脚8之间并联有电阻r24，运算放大器u4的输出端与mcu的第二adc端口电性连接。

进一步优选的，所述温度传感器u5的引脚1、引脚2和引脚3分别并联有去耦电容。

进一步优选的，所述加热单元包括光耦u2、双向可控硅q和电加热器，光耦u2的引脚1与+5v电源电性连接，光耦u2的引脚2与mcu的输出端电性连接；光耦u2的引脚4与双向可控硅q的控制极电性连接，双向可控硅q的t1极与相线l之间并联有电加热器，双向可控硅q的t2极与零线n电性连接。

进一步优选的，所述负载电压监控单元包括第一整流桥、分压电阻r4、r17与第一采样电阻r18，第一整流桥的输入端分别与相线l与零线n电性连接，第一整流桥的输出端与串联的分压电阻r4和r17的输入端电性连接，分压电阻r4和r17的公共端与第一采样电阻r18的一端电性连接，第一采样电阻r18的另一端与mcu的第三adc端口电性连接，r17的的另一端接地。

进一步优选的，所述电源电压监控单元包括变压器t、第二整流桥和第二采样电阻rp1，变压器t的原边分别与相线l与零线n电性连接，第二整流桥的输入端分别与变压器t的副边电性连接，第二整流桥的输出端与第二采样电阻rp1的第一端电性连接，第二采样电阻rp1的第二端接地，第二采样电阻rp1的第三端与mcu的第四adc端口电性连接。

更进一步优选的，所述电源电压监控单元还包括稳压芯片u3，稳压芯片u3的输入端与第二整流桥的输出端并联，稳压芯片u3的输出端输出+5v直流电压。

另一方面，本实用新型还提供了一种低温环境舱，包括密闭的舱体(1)、若干循环冷风机(2)，以及上述的低温环境舱温度控制电路，舱体(1)内设置有若干冷风机(2)，冷风机(2)的进风口穿过舱体(1)与外部连通，各冷风机(2)出风口处的舱体(1)内一一对应设置有加热单元，mcu选择性的开启一个或者多个加热单元，在冷风机(2)调温时维持舱体(1)内温度稳定。

本实用新型提供的一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过温度采集单元采集低温环境舱的实时温度，负载电压监控单元和电源电压监控单元监控输出和供电侧的电压波动情况，有利于稳定输出信号的电加热器的功率；

(2)温度采集单元采用pt100，将其温度系数与实时温度关联，输出信号放大后送入mcu进行ad转换，得到精确的实际温度；

(3)加热单元通过光耦隔离输入信号，采用双向可控硅，实现全波功率控制，便于调节交流功率，更好的实现温度调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱的结构框图；

图2为本实用新型一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱的mcu与负载电压监控单元、电源电压监控单元和加热单元的接线图；

图3为本实用新型一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱的温度采集单元的接线图；

图4为本实用新型一种低温环境舱温度控制电路及低温环境舱的加热单元布置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1结合图2所示，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种低温环境舱温度控制电路，包括：

mcu，实现与其他各组件的数据传输、数据处理和控制信号发送，本实用新型的mcu，即u1可采用stc12c52c1ad单片机实现，当然也可采用其他类似功能的stm32或者at89c52芯片及外围电路实现；

温度采集单元，采集低温环境舱内的实时温度；

负载电压监控单元，监控负载端电加热器的供电电压变化；

电源电压监控单元，监控低温环境舱温度控制电路电源端的电压变化；

以及若干加热单元，加热低温环境舱的空气，稳定舱内温度。

其中，温度采集单元的输出端与mcu的adc端口电性连接，mcu的输出端口分别与若干加热单元的输入端一一对应电性连接；负载电压监控单元的输入端和电源电压监控单元的输入端与加热单元处的交流电源电性连接，负载电压监控单元的输出端和电源电压监控单元的输出端与mcu的adc端口电性连接，mcu选择性的开关一个或者多个加热单元。mcu接收放大后的温度采集单元的输出信号，经adc转换后mcu得到低温环境舱的实时温度，再根据温度差选择性的开启一个或者多个加热单元进行调温，更好的实现低温环境舱的温度控制。

如图3所示，温度采集单元包括温度传感器u5和运算放大器u4；温度传感器u5的引脚1与+3.3v电源电性连接，引脚2与运算放大器u4的引脚3电性连接，引脚3与运算放大器u4的引脚2电性连接，引脚4与mcu的第一adc端口电性连接；运算放大器u4的引脚1与引脚8之间并联有电阻r24，运算放大器u4的输出端与mcu的第二adc端口电性连接。

温度传感器u5的引脚1、引脚2和引脚3分别并联有去耦电容c12、c13和c14。其中引脚1与+3.3v电源之间串接有电阻r20，引脚4与地之间还并联有电阻r23，电阻r20和r23采用精密电阻器。温度传感器u5采用pt100温度传感器，其输出信号分别接入运算放大器u4的同相输入端和反相输入端，经放大后调整为符合mcu输入电压的模拟信号。

如图2所示，加热单元包括光耦u2、双向可控硅q和电加热器，光耦u2的引脚1与+5v电源电性连接，光耦u2的引脚2与mcu的输出端电性连接；光耦u2的引脚4与双向可控硅q的控制极电性连接，双向可控硅q的t1极与相线l之间并联有电加热器，双向可控硅q的t2极与零线n电性连接。如采用多路加热单元，则通过多个完全相同的电路实现。图示的电路采用3路加热单元，各路的光耦分别为u2.1、u2.2和u2.3，双向可控硅分别为q1、q2和q3，电加热器分别为r6、r9和r13。通过mcu的输出端输出触发信号至光耦u2和双向可控硅q，实现电加热的开启和关断，当然，也可以根据实际需求减少或增加加热单元的数量。

如图2所示，负载电压监控单元包括第一整流桥、分压电阻r4、r17与第一采样电阻r18，第一整流桥的输入端分别与相线l与零线n电性连接，第一整流桥的输出端与串联的分压电阻r4和r17的输入端电性连接，分压电阻r4和r17的公共端与第一采样电阻r18的一端电性连接，第一采样电阻r18的另一端与mcu的第三adc端口电性连接，r17的的另一端接地。第一整流桥由4个二极管d1—d4构成，其输入端分别与交流电压连接，输出端输出整流的直流信号经电阻r4、r17和r18分压后输入mcu中，mcu根据输入的电流信号进一步获取实际的交流电压，如果在温度调节时，交流电压有较大波动，mcu会根据波动情况调节加热单元开启或者关断时间。

进一步如图2所示，电源电压监控单元包括变压器t、第二整流桥和第二采样电阻rp1，变压器t的原边分别与相线l与零线n电性连接，第二整流桥的输入端分别与变压器t的副边电性连接，第二整流桥的输出端与第二采样电阻rp1的第一端电性连接，第二采样电阻rp1的第二端接地，第二采样电阻rp1的第三端与mcu的第四adc端口电性连接。第二整流桥由二极管d5、d6、d7和d8组成，经变压器t和第二整流桥输出12v左右直流电压，一方面通过电阻r19和rp1分压后作为采样信号输入mcu中，一方面输入稳压芯片u3，中，稳压芯片u3的输入端与第二整流桥的输出端并联，稳压芯片u3的输出端输出+5v直流电压，供mcu和其他电路使用。

另一方面，本实用新型还提供了一种低温环境舱，包括密闭的舱体1、若干循环冷风机2，以及上述的低温环境舱温度控制电路，舱体1内设置有若干冷风机2，冷风机2的进风口穿过舱体1与外部连通，各冷风机2出风口处的舱体1内一一对应设置有加热单元，mcu选择性的开启一个或者多个加热单元，在冷风机2调温时维持舱体1内温度稳定。

本实用新型的加热单元独立设置与低温环境舱的内循环冷风机2之外，冷风机2的冷媒管路与加热单元可以调节，防止冷媒管路与加热单元过近而损坏。

本实用新型的使用过程为：冷风机2内部的表冷器采用多级盘管，每级盘管采用独立的冷媒管路和电动控制阀，在进行0℃到—40℃调温时，可开启所有电动控制阀和所有冷媒管路，舱内冷风机2全部启动，对低温环境舱内进行快速降温，当低温环境舱内的温度接近或者达到目标温度值时，关闭一部分冷媒管路上的电动控制阀，减少冷媒流量或者关闭部分冷风机2，降低降温速率，根据需要开启加热单元，实现温度的动态调节。

加热单元采用多级可调方式，可根据需要选择性的调整开启的数量，将其并入控制电路中，调整电加热器总的输出功率，并提高调温的效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。