低温敏感设备温度控制系统及温度控制方法

摘要

本发明公开了一种低温敏感设备的温度控制系统，包括：电源模块，用于为系统提供电源；温度检测及控制模块，用于对温度进行检测，根据检测结果控制第一开关模块；第一开关模块，用于控制加热器的开启和关闭；加热器，用于为低温敏感设备升温；低温敏感器件的供电电源，用于为低温敏感器件提供电源；第二开关模块，用于根据温度检测及控制模块的温度检测结果控制低温敏感器件的供电电源的开启和关闭。本发明还公开了一种温度控制方法，该方法通过设置控制低温敏感器件供电电源和加热器的控制门限，以及检测到的当前温度对低温敏感器件的供电电源和加热器进行控制。本发明实现了对低温敏感器件正常工作的保证，并大大降低了设备成本。

说明书

技术领域

本发明涉及温度控制领域，特别是指一种低温敏感设备温度控制系统及温度控制方法。

背景技术

现有的电子电器设备，特别是通信类复杂电子电器设备，大多侧重于室内使用，利用室内空气流通少，温度容易控制，温度相对比较稳定的特点，确保电子电器设备的稳定运行。但是，随着人们生活水平的提高，对通讯的需求急剧增加，电信运营商希望可以快速建设一批低成本的通信站点。为实现通信站点的低成本，一方面需要设备本身价格低廉，另一方面要求机房设施投入也尽量降低。要降低机房设施投入，最简便的方法就是使得设备可以工作于室外，即为室外型设备。这样，要求设备全天候工作，必须能够适应环境温度的变化。

为满足设备能够适应全天候工作，现有的实现方案通常是采用军品或工业级元器件。采用这种方案，由于一般的军品器件的价格是商业级器件价格的5～10倍，工业级器件价格是商业级器件价格的2～3倍，导致设备的价格昂贵。

由于上述方案价格昂贵，不能够有效降低成本，有些设备制造商采用了另外一种方案，即采用商业级器件结合简单的加热升温方式的温度控制系统。其温度控制系统图如图1所示，包括温度检测及控制模块、交直流转换(AD/DC)转换模块和开关模块。当温度检测及控制模块检测到温度过低时，控制开关模块开启，加热器上电，系统开始升温，当温度检测及控制模块检测到温度升高到设定的温度值时，开关模块关闭，加热器断电，停止加热。

采用商业级器件结合简单的加热升温方式这种方案，温度检测及控制模块只是控制加热器，当检测到温度过低时开启加热器，不对低温敏感器件的供电电源进行控制。这样，在寒冷环境下，虽然由于温度低开启了加热器升温，但由于没有关闭低温敏感器件的供电电源，很容易出现温度还没有上升到能够保证低温敏感器件能够正常工作时，低温敏感器件就开始了工作，导致低温敏感器件失效或运行异常，从而设备运行的可靠性得不到保障。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个主要目的在于提供一种温度控制系统，该系统能够保证低温敏感器件在系统温度上升到其能够正常工作时，才开始工作。

本发明的第二个主要目的在于提供一种温度控制方法，该方法能够保证低温敏感器件在系统温度上升到其能够正常工作时，才开始工作。

为了达到上述第一个主要目的，本发明提供了一种低温敏感设备温度控制系统，包括：

电源模块，用于为系统提供电源；

温度检测及控制模块，用于对温度进行检测，根据检测结果控制第一开关模块；

第一开关模块，用于控制加热器的开启和关闭；

加热器，用于为低温敏感设备升温；

低温敏感器件的供电电源，用于为低温敏感器件提供电源；

第二开关模块，用于根据温度检测及控制模块的温度检测结果控制低温敏感器件的供电电源的开启和关闭；

在所述的温度检测及控制模块中设置有第一控制门限温度，该第一控制门限温度对应于低温敏感器件正常工作的最低温度，温度检测及控制模块如果检测到当前温度低于该第一控制门限温度，则通过控制第一开关模块使得加热器处于开启状态，并通过控制第二开关模块使得低温敏感器件的供电电源处于关闭状态；温度检测及控制模块如果检测到当前温度高于该第一控制门限温度，则通过控制第二开关模块使得低温敏感器件的供电电源处于开启状态。

较佳地，温度检测及控制模块中进一步设置有第二控制门限温度，该第二控制门限温度高于第一控制门限温度，并低于保证设备正常工作的最高温度，温度检测及控制模块如果检测到当前温度高于该第二控制门限温度，则通过控制第一开关模块使得加热器处于关闭状态。

较佳地，温度检测及控制模块为温度传感控制器。

开关模块可以为晶体管。

开关模块还可以为小功率继电器。

为了达到上述第二个主要目的，本发明还提供了一种低温敏感设备温度控制方法，该方法包括步骤：

A、对温度进行检测，如果检测到当前温度低于第一控制门限温度，控制加热器，使其处于开启状态，控制低温敏感器件的供电电源，使其处于关闭状态。

步骤A进一步包括：如果检测到当前温度高于第一控制门限温度，控制低温敏感器件的供电电源，使其处于开启状态。

在步骤A之前，进一步包括：

设置第一控制门限温度，该第一控制门限温度对应于低温敏感器件正常工作的最低温度。

较佳地，步骤A之前，进一步包括：设置低温敏感器件的供电电源开启回滞温度，该低温敏感器件的供电电源开启回滞温度高于第一控制门限温度，则步骤A进一步包括：

如果检测到当前温度高于低温敏感器件的供电电源开启回滞温度，控制低温敏感器件的供电电源，使其处于开启状态；如果低温敏感器件的供电电源原为开启状态，当检测到当前温度低于第一控制门限温度时，关闭低温敏感器件的供电电源。

步骤A可以进一步包括：

如果检测到当前温度等于第一控制门限温度，使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态；如果检测到当前温度等于低温敏感器件的供电电源开启回滞温度，使低温敏感器件的供电电源处于开启状态。

较佳地，所述的低温敏感器件的供电电源开启回滞温度高于第一控制门限温度至少2摄氏度。

较佳地，步骤A之前进一步包括：设置第二控制门限温度，该第二控制门限温度高于第一控制门限温度，并低于保证设备正常工作的最高温度；则步骤A进一步包括：

对温度进行检测，如果检测到当前温度高于第二控制门限温度，使加热器处于关闭状态。

较佳地，步骤A之前进一步包括：设置加热器开启回滞温度，该加热器开启回滞温度低于第二控制门限温度；则步骤A进一步包括：

如果加热器原状态为关闭状态，当检测到当前温度低于加热器开启回滞温度时，开启加热器。

较佳地，步骤A进一步包括：如果检测到当前温度等于第二控制门限温度，关闭加热器；如果检测到当前温度等于加热器开启回滞温度，开启加热器。

较佳地，第二控制门限高于加热器开启回滞温度至少2摄氏度。

较佳地，第一控制门限温度为设备中的低温敏感器件正常工作的最低温度，第二控制门限温度高于第一控制门限温度5到30摄氏度。

由上述方案可以看出，在本发明中的温度控制系统中，温度检测及控制模块不仅对加热器进行控制，还对低温敏感器件的供电电源进行了控制，保证了低温敏感器件能够正常工作，从而增加了低温敏感器件的使用寿命，大大提高了设备的可靠性。

在本发明中的温度控制方法中，由于对加热器和低温敏感器件的供电电源都进行控制，保证了低温敏感器件能够正常工作，从而大大增加了低温敏感器件的使用寿命，也大大提高了设备的可靠性；并且通过设置低温敏感器件的供电电源开启回滞温度和加热器开启回滞温度，使得开启和关闭使用不同的门限进行控制，防止了温度在门限温度点波动时造成的开关模块不断的开启和关闭，增加了这些元件的使用寿命，也增加了温度控制系统和整个设备的稳定性。

附图说明

图1为现有技术的温度控制系统图；

图2为本发明具体实施例一中的温度控制系统图；

图3为本发明第一实施例中温度传感控制器的原理图；

图4为本发明的温度设置门限及回滞区示意图；

图5为本发明具体实施例二中对低温敏感器件的供电电源的控制流程图；

图6为本发明具体实施例二中对加热器的控制流程图；

图7为本发明具体实施例三的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明的主要思想是：通过控制低温敏感器件的供电电源，使低温敏感器件在温度过低时不上电，待温度升高到特定值后，才开启低温敏感器件的供电电源，从而实现对低温敏感器件的保护。

本发明的第一实施例为一种温度控制系统，如图2所示，该温度控制系统包括温度检测及控制模块、开关模块1、开关模块2、加热器、电源模块和低温敏感器件的供电电源；其中，电源模块包括交流电源和AD/DC模块，用于为系统提供电源；开关模块1用于控制加热器的开启和关闭；开关模块2用于控制低温敏感器件供电电源的开启和关闭；温度检测及控制模块用于检测温度，并根据检测得到的温度对开关模块1和开关模块2进行控制。

温度检测及控制模块上设置有温度控制门限，根据设置的温度控制门限以及检测得到的温度，对开关模块1和开关模块2进行控制。

温度检测及控制模块对温度控制门限的设置如下：在温度检测及控制模块中设置低温敏感器件的供电电源的控制门限温度t1和加热器的控制门限温度t4，并通过温度检测模块中的迟滞比较器，设置低温敏感器件供电电源的控制门限温度t1的回滞温度回差Δt1，以及加热器控制门限温度t4的回滞温度回差Δt2，利用以上所述温度回差，低温敏感器件的供电电源控制门限温度的回滞温度t2＝t1+Δt1；加热器控制门限温度的回滞温度t3＝t4-Δt2；其中，进行上述温度回差设计的目的在于：防止温度在门限上下变动时，频繁的开启和关闭加热器或低温敏感器件的供电电源。

其中，在本发明中，以上所述t1和t4的温度选取范围根据设备中的低温敏感器件能够正常工作的低温范围设定，通常情况下，t1的设定为保证低温敏感器件工作的最低温度，t4比t1高5～30℃；温度回差Δt1和Δt2可相同，也可以不同，选取范围为：Δt1≥2℃；Δt2≥2℃。

温度检测及控制模块对系统温度进行检测，根据检测的结果以及设置的温度控制门限，对开关模块1和开关模块2进行控制，开关模块2根据温度检测及控制模块对其的控制来开启或关闭低温敏感器件的供电电源，开关模块1根据温度检测及控制模块对其的控制，来开启或关闭加热器，从而实现对加热器和低温敏感器件的控制，温度控制系统的一般控制过程如下：

如果温度检测及控制模块检测到当前温度低于t1，则通过关闭开关模块2来使得低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，并通过开启开关模块1使得加热器处于开启状态，从而使得在当前温度低于低温敏感器件所能正常工作的温度时，一方面通过加热器的加热而升高当前温度，另一方面使得低温敏感器件不工作，从而避免该器件失效或异常；如果温度检测及控制模块检测到当前温度高于t4，则通过关闭开关模块1使得加热器处于关闭状态，使得当前温度不再由于加热器的加热而升高；

考虑到温度回差，该温度控制系统的控制过程还可以为：

如果温度检测及控制模块检测到温度低于t1，则通过关闭开关模块2，使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，并通过开启开关模块1开启加热器，随着温度上升，当当前温度达到t1时，为了避免在该温度点t1附近反复开启或关闭低温敏感器件的供电电源，仍然使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，待温度继续上升至所述的回滞温度t2时，温度检测及控制模块再通过开启开关模块2开启低温敏感器件的供电电源；如果当前温度处于降温过程，则对加热器以及低温敏感器件的供电电源的控制与如上所述的一般控制过程一致，从而使得当温度降低至t1时，低温敏感器件的供电电源由开启状态改变为关闭状态；由此可见，通过采用回滞温度t2，能够避免在温度点t1附近反复开启或关闭低温敏感器件的供电电源；

如果温度检测及控制模块检测到温度高于t4，则通过开启开关模块2，使低温敏感器件的供电电源处于开启状态，并通过关闭开关模决1使得加热器处于关闭状态，随着温度下降，当当前温度达到t4时，为了避免在该温度点t4附近反复开启或关闭加热器，仍然使加热器处于关闭状态，待温度继续下降至所述的回滞温度t4时，温度检测及控制模块再通过开启开关模块1开启加热器；如果当前温度处于升温过程，则对加热器以及低温敏感器件的供电电源的控制与如上所述的一般控制过程一致，从而使得当温度上升至t4时，加热器由开启状态改变为关闭状态；由此可见，通过采用回滞温度t4，能够避免在温度点t4附近反复开启或关闭加热器。

在本实施例中，温度检测及控制模块优选可编程的温度传感控制器TMP01FS，其原理图如图3所示。TMP01FS温度传感控制器有两路输出，其中/OVER输出端与开关模块1连接，/UNDER输出端与开关模块2连接。通过调节TMP01FS的外围的三个电阻实现温度点的设定。SET HIGH对应设置的t4，SET LOW对应设置的t1，Δt1和Δt2在此相同为Δt，t1、t4及温度回差Δt的设定通过设置和选择编程电阻实现。

本实施例中的开关模块1和开关模块2可以为晶体管或小功率继电器。

本发明的第二实施例为一种低温敏感设备温度控制方法，该方法应用于存在低温敏感器件的设备中，根据对温度的检测结果和设定的门限温度，对设备中的加热器和低温敏感器件的供电电源进行控制。本实施例中对低温敏感器件的供电电源和加热器分别进行控制。

对低温敏感器件的控制过程如下：

预先设置低温敏感器件的供电电源的控制门限温度t1和t1的回滞温度回差Δt1，利用该温度回差，低温敏感器件的供电电源控制门限温度的回滞温度t2＝t1+Δt1；其中，进行上述温度回差设计的目的在于：防止温度在门限上下变动时，频繁的开启和关闭低温敏感器件的供电电源。

对系统温度进行检测，根据检测的结果以及设置的温度控制门限，对低温敏感器件的供电电源进行温度控制的一般控制过程如下：

如果检测到当前温度低于t1，则使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，从而使得在当前温度低于低温敏感器件所能正常工作的温度时，低温敏感器件不工作，从而避免该器件失效或异常；

考虑到温度回差，该温度控制的控制过程还可以为：

如果检测到温度低于t1，使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，随着温度上升，当当前温度达到t1时，为了避免在该温度点t1附近反复开启或关闭低温敏感器件的供电电源，仍然使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，待温度继续上升至所述的回滞温度t2时，开启低温敏感器件的供电电源；如果当前温度处于降温过程，则低温敏感器件的供电电源的控制与如上所述的一般控制过程一致，从而使得当温度降低至t1时，低温敏感器件的供电电源由开启状态改变为关闭状态；由此可见，通过采用回滞温度t2，能够避免在温度点t1附近反复开启或关闭低温敏感器件的供电电源；

如图4所示，实线表示低温敏感器件的供电电源的电平状态，温度上升时，低温敏感器件的供电电源电平状态的变化曲线为：A-＞B-＞C-＞D，温度下降时，低温敏感器件的供电电源电平状态的变化曲线为：D′-＞C′-＞B′-＞A′。

为清楚起见，下面再以流程图方式说明本实施例中对低温敏感器件供电电源的控制流程。如图5所示，具体步骤为：

步骤501、设备上电，这里的设备是指整个设备的总电源开启；

步骤502、对系统温度进行检测，若系统温度低于t2，执行步骤503；否则，执行步骤504；

步骤503、控制低温敏感器件的供电电源，使其处于关闭状态，然后执行步骤506；

步骤504、控制低温敏感器件的供电电源，使其处于开启状态；

步骤505、当检测到温度达到t1时，关闭低温敏感器件的供电电源，然后执行步骤506；

步骤506、判断设备是否断电，即总电源是否关闭，若判断结果为是，则结束本流程；否则，返回执行步骤502。

以上是本方法中对低温敏感器件的供电电源的控制，下面再就本方法中对加热器的控制进行说明。

预先设置加热器的控制门限温度t4和t4的回滞温度回差Δt2，利用该温度回差，实现加热器的控制门限温度的回滞温度t3＝t4-Δt2；同对低温敏感器件的供电电源的门限相似，进行上述温度回差设计的目的在于：防止温度在门限上下变动时，频繁的开启和关闭加热器。

对系统温度进行检测，根据检测的结果以及设置的温度控制门限，对加热器进行温度控制的一般控制过程如下：

如果检测到当前温度低于t4，使加热器处于开启状态，从而使得温度较低时能够对系统进行加热；如果检测到当前温度高于t4，使加热器处于关闭状态，使得当前温度不再由于加热器的加热而升高；

考虑到温度回差，该温度控制的控制过程还可以为：

如果检测到温度高于t4，使加热器处于关闭状态，随着温度下降，当前温度达到t4时，为了避免在该温度点t4附近反复开启或关闭加热器，仍然使加热器处于关闭状态，待温度继续下降至所述的回滞温度t3时，开启加热器；如果当前温度处于升温过程，则对加热器的控制与如上所述的一般控制过程一致，从而使得当温度上升至t4时，加热器由开启状态改变为关闭状态；由此可见，通过采用回滞温度t3，能够避免在温度点t4附近反复开启或关闭加热器。

如图4所示，温度上升时，加热器电平状态的变化曲线为：E-＞F-＞G-＞H，温度下降时，电源电平状态的变化曲线为：H′-＞G′-＞F′-＞E′。

为清楚起见，下面再以流程图方式说明本实施例中对加热器的控制流程。如图6所示，具体步骤为：

步骤601、设备上电，这里的设备是指整个设备的总电源开启；

步骤602、对系统温度进行检测，若系统温度低于t4时，执行步骤603；否则，执行步骤604；

步骤603、控制加热器，使其处于开启状态，然后执行步骤606；

步骤604、控制加热器，使其处于关闭状态；

步骤605、当检测到系统温度达到t3或低于t3时，开启加热器，然后执行步骤606；

步骤606、判断设备是否断电，即总电源是否关闭，若判断结果为是，则结束本流程；否则，返回执行步骤602。

其中，在本发明中，以上所述t1和t4的温度选取范围根据设备中的低温敏感器件能够正常工作的低温范围设定，通常情况下，t1的设定为保证低温敏感器件工作的最低温度，t4比t1高5～30℃；温度回差Δt1和Δt2可相同，也可以不同，选取范围为：Δt1≥2℃；Δt2≥2℃。

在具体实施例二中，对低温敏感器件的供电电源和加热器的电源分别进行控制，下面的具体实施例三为同时控制加热器和低温敏感器件的供电电源的温度控制方法。

具体实施例三为一种温度控制方法，该方法应用于存在低温敏感器件的设备中，对设备中的加热器和低温敏感器件的供电电源进行控制。

下面具体说明对加热器和低温敏感器件的供电电源控制的控制。

预先设置低温敏感器件的供电电源的控制门限温度t1和加热器的控制门限温度t4，设置低温敏感器件供电电源的控制门限温度t1的回滞温度回差Δt1，以及加热器控制门限温度t4的回滞温度回差Δt2，利用以上所述温度回差，低温敏感器件的供电电源控制门限温度的回滞温度t2＝t1+Δt1；加热器控制门限温度的回滞温度t3＝t4-Δt2；其中，进行上述温度回差设计的目的在于：防止温度在门限上下变动时，频繁的开启和关闭加热器或低温敏感器件的供电电源。具体设置如图4所示，其中横轴表示温度，纵轴表示电平状态，即开关状态，高电平为开启，低电平为关闭。

其中，在本发明中，以上所述t1和t4的温度选取范围根据设备中的低温敏感器件能够正常工作的低温范围设定，通常情况下，t1的设定为保证低温敏感器件工作的最低温度，t4比t1高5～30℃；温度回差Δt1和Δt2可相同，也可以不同，选取范围为：Δt1≥2℃；Δt2≥2℃。

对系统温度进行检测，根据检测的结果以及设置的温度控制门限，低温敏感器件的供电电源加热器进行控制，温度控制的一般控制过程如下：

如果检测到当前温度低于t1，则使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，使加热器处于开启状态，从而使得在当前温度低于低温敏感器件所能正常工作的温度时，一方面通过加热器的加热而升高当前温度，另一方面使得低温敏感器件不工作，从而避免该器件失效或异常；如果检测到当前温度高于t4，使加热器处于关闭状态，使得当前温度不再由于加热器的加热而升高；

考虑到温度回差，该温度控制的控制过程还可以为：

如果检测到温度低于t1，使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，随着温度上升，当当前温度达到t1时，为了避免在该温度点t1附近反复开启或关闭低温敏感器件的供电电源，仍然使低温敏感器件的供电电源处于关闭状态，待温度继续上升至所述的回滞温度t2时，开启低温敏感器件的供电电源；如果当前温度处于降温过程，则低温敏感器件的供电电源的控制与如上所述的一般控制过程一致，从而使得当温度降低至t1时，低温敏感器件的供电电源由开启状态改变为关闭状态；由此可见，通过采用回滞温度t2，能够避免在温度点t1附近反复开启或关闭低温敏感器件的供电电源；

如果检测到温度高于t4，使加热器处于关闭状态，随着温度下降，当当前温度达到t4时，为了避免在该温度点t4附近反复开启或关闭加热器，仍然使加热器处于关闭状态，待温度继续下降至所述的回滞温度t3时，开启加热器；如果当前温度处于升温过程，则对加热器的控制与如上所述的一般控制过程一致，从而使得当温度上升至t4时，加热器由开启状态改变为关闭状态；由此可见，通过采用回滞温度t3，能够避免在温度点t4附近反复开启或关闭加热器。

如图4所示，当温度上升时，低温敏感器件的供电电源电平状态的变化曲线为：A-＞B-＞C-＞D，温度下降时，低温敏感器件的供电电源电平状态的变化曲线为：D′-＞C′-＞B′-＞A′；温度上升时，加热器电平状态的变化曲线为：E-＞F-＞G-＞H，温度下降时，加热器电平状态的变化曲线为：H′-＞G′-＞F′-＞E′。

本实施例对加热器和低温敏感器件的供电电源进行控制的流程如图7所示，具体步骤为：

步骤701、设备上电，这里的设备上电是指设备总电源上电；

步骤702、检测系统温度T，若T≥t4，则执行步骤703；若t2≤T＜t4，则执行步骤708；若T＜t2，则执行步骤712；

步骤703、控制加热器，使其处于关闭状态，控制低温敏感器件的供电电源，使其处于开启状态；

步骤704、判断设备是否断电，若设备断电，结束本流程，否则执行步骤705；

步骤705、当检测到系统温度T达到或低于t3时，开启加热器；在温度达到t3前，保持加热器和低温敏感器件的供电电源的状态不变；

步骤706、判断设备是否断电，若设备断电，结束本流程，否则执行步骤707；

步骤707、检测系统温度T，若T≥t4，返回执行步骤703；若T≤t1，执行步骤711；在温度达到t4或达到t1之前，保持加热器和低温敏感器件的供电电源状态不变；

步骤708、控制加热器，使其处于开启状态；控制低温敏感器件的供电电源，使其处于开启状态；

步骤709、判断设备是否断电，若设备断电，结束本流程，否则执行步骤710；

步骤710、检测系统温度T，若T≥t4，返回执行步骤703；若T≤t1，执行步骤711；在温度达到t4或达到t1之前，保持加热器和低温敏感器件的供电电源状态不变；

步骤711、控制低温敏感器件的供电电源，使其处于关闭状态，保持加热器的开启状态，然后执行步骤713；

步骤712、控制加热器，使其处于开启状态，控制低温敏感器件的供电电源，使其处于关闭状态，然后执行步骤713；

步骤713、判断设备是否断电，若设备断电，结束本流程，否则执行步骤702。

以上为本发明的具体实施例，在具体的实施过程中可对根据本发明的方法进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，根据本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。