專利名稱：一種用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型一種用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，屬于運動參數(shù)測量技術領域。
背景技術：
加速度計主要用于測量運動物體相對慣性空間的線運動參數(shù)，在民用產品和國防產品 領域中廣泛用于對物體運動狀態(tài)的測量和控制。傳統(tǒng)的加速度計受體積、重量和成本等因 素的限制，難以在民用領域推廣應用。以集成電路(IC)工藝和精密機械加工工藝為基礎制作的微機械加速度計具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等突出優(yōu)點，其體積和價 格比常規(guī)加速度計小三、四個數(shù)量級乃至更多，因而可用于汽車運動狀態(tài)控制系統(tǒng)、攝像 機穩(wěn)定系統(tǒng)、運動機械控制、機器人測控、大地測量、醫(yī)用儀器等廣泛的民用應用領域。微機械加速度計通電工作時，其功耗會造成加速度計本身溫度升高，環(huán)境溫度的變化 也會造成加速度計本身溫度的變化。溫度變化不僅引起噪聲干擾的變化，還會引起敏感結 構幾何尺寸以及電介質常數(shù)的變化，進而引起敏感電容的變化，造成較大的輸出測量誤差， 嚴重影響微機械加速度計精度。隨著微機械加速度計的廣應用，對微機械加速度計的精度要求也越來越高。為了提高 微機械加速度計的精度，必須要補償溫度變化帶來的測量誤差。為了減小溫度變化引起的誤差， 一般將微機械加速度計隨溫度變化的誤差規(guī)律測量出來，設計出符合加速度計溫度規(guī)律的熱敏電阻電路，對加速度計輸出進行溫度補償；或是 將微機械加速度計溫度曲線記錄在測量系統(tǒng)中，在微機械加速度計工作時，由溫度傳感器 測量其工作溫度，用工作溫度時的溫度曲線值減去加速度計的輸出值，就可得到微機械加速度計的實際加速度值。上述對微機械加速度計溫度誤差進行補償方法的缺點是(1) 需要預先對微機械加速度計進行溫度掃描，測量出微機械加速度計的溫度曲線特性。(2) 由于微機械加速度計之間的溫度曲線存在離散性，需要分別測量出每個微機械 加速度計的溫度曲線，然后根據(jù)其溫度曲線分別設計加工溫度誤差補償電路，極大地降低了微機械加速度計的生產效率。(3)受測試條件的限制，很難建立精確的微機械加速度計溫度模型，因此利用溫度 曲線進行誤差補償?shù)姆椒?，很難解決溫度變化對高精度微機械加速度計的影響問題。發(fā)明內容本實用新型的目的是提出一種用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，以克服微機 械加速度計溫度誤差補償方法生產效率低、難于解決高精度微機械加速度計溫度誤差補償 的缺點，消除溫度變化對微機械加速度計輸出值的影響，提高微機械加速度計的精度，并 大幅度提高生產效率。本實用新型提出的用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，包括熱敏電組Rt、運算放大器IC、場效應管T、加熱膜Rh、可變電阻R4以及電阻R1、 R2、 R3、 R5、 R6; 所述的熱敏電組Rt的一端同時與電阻Rl的一端和運算放大器IC的反相輸入端相接，熱 敏電組Rt的另一端與電源Vcc相接，電阻R1的另一端與地相接；電阻R2的一端同時與 電阻R3的一端和運算放大器IC的正相輸入端相接，電阻R2的另一端與電源Vcc相接， 電阻R3的另一端與可變電阻R4的一端相接，可變電阻R4的另一端與地相接；電阻R5 的兩端分別與運算放大器IC的正相輸入端和輸出端相接；電阻R6的一端與場效應管T 的柵極相接，場效應管T的源極接地，場效應管T的源極漏極與加熱膜Rh的一端相接， 加熱膜Rh的另一端與電源Vcc相接。本實用新型提出的用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，用于對恒溫微機械加速度計進行控制，其優(yōu)點是無論環(huán)境溫度如何變化，微機械加速度計都能在一個恒定的溫度下工作，完全消除了溫度變化對微機械加速度計測量精度的影像，可提高微機械加速度計的測量精度；無需對每個微機械加速度計的溫度特性曲線進行測試，也不必根據(jù)每個微機械加速度計的溫度特性曲線進行補償電路或補償算法設計，大幅度提高微機械加速度計的生產效率。


圖1是本實用新型提出的用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路的電路圖。 圖2是使用本電路控制的微機械加速度計的結構示意圖；圖2中，l是功率驅動元件，2是上蓋，3是熱敏元件，4是溫度傳感器，5是電路板， 6是加熱膜，7是底座，8是封裝端。
具體實施方式
本實用新型提出的用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，其電路圖如圖1所示， 包括熱敏電組Rt、運算放大器IC、場效應管T、加熱膜Rh、可變電阻R4以及電阻R1、 R2、 R3、 R5、 R6。熱敏電組Rt的一端同時與電阻Rl的一端和運算放大器IC的反相輸 入端相接，熱敏電組Rt的另一端與電源Vcc相接，電阻R1的另一端與地相接；電阻R2 的一端同時與電阻R3的一端和運算放大器IC的正相輸入端相接，電阻R2的另一端與電 源Vcc相接，電阻R3的另一端與可變電阻R4的一端相接，可變電阻R4的另一端與地相 接；電阻R5的兩端分別與運算放大器IC的正相輸入端和輸出端相接；電阻R6的一端與 場效應管T的柵極相接，場效應管T的源極接地，場效應管T的源極漏極與加熱膜Rh的 一端相接，加熱膜Rh的另一端與電源Vcc相接。圖2所示為使用本實用新型提出的溫度控制電路進行溫度控制的恒溫微機械加速度 計的結構示意圖，包括上蓋2、功率驅動元件l、熱敏元件3、溫度傳感器4、電路板5、 加熱膜6、底座7和左右封裝端8。上蓋2、底座7和左右封裝端8構成機械加速度計的 密封殼體。加熱膜6粘貼在底座7的內表面上。電路板5固定在殼體的中部，并置于加熱 膜6的上方。功率驅動元件l、熱敏元件3和溫度傳感器4分別安裝在電路板5上。本實用新型的溫度控制電路中，精密熱敏電組Rt和電阻Rl組成溫度檢測電路，將溫 度變化轉變?yōu)殡妷鹤兓?，輸出到運算放大器IC的反相輸入端。電阻R2、 R3和可變電阻 R4組成恒定溫度設置電路，調整可變電阻R4，可設定電路控制溫度，并將控制電壓送到 運算放大器IC的正相輸入端。本實用新型的的工作原理是精密熱敏電組RT的阻值隨著溫度的升高而降低。當微 機械加速度計殼體內部環(huán)境溫度低于設定的工作溫度值(60°C)時，熱敏電組RT的阻值 變大，使運算放大器IC反相輸入端的電壓低于正相輸入端電壓，運算放大器IC輸出高電 平，場效應管T導通，加熱膜Rh加熱，溫度升高。當微機械加速度計殼體溫度超過設定 的工作溫度值(60°C)時，熱敏電組RT的阻值變下，使運算放大器IC反相輸入端的電壓 高于正相輸入端電壓，運算放大器IC輸出反相，場效應管T截止，加熱膜Rh停止加熱， 溫度開始下降。這樣就使微機械加速度計始終保持在恒定的工作溫度下，從而可消除溫度 變化對微機械加速度計測量精度帶來的誤差。在本實用新型的一個實施例中，運算放大器IC的型號為AD741，場效應管T的型號 為IRF530。加熱膜6為鎳鉻合金電熱絲和硅橡膠高溫絕緣布組成的電加熱膜。
權利要求1、一種用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，其特征在于該溫度控制電路包括熱敏電組Rt、運算放大器IC、場效應管T、加熱膜Rh、可變電阻R4以及電阻R1、R2、R3、R5、R6；所述的熱敏電組Rt的一端同時與電阻R1的一端和運算放大器IC的反相輸入端相接，熱敏電組Rt的另一端與電源Vcc相接，電阻R1的另一端與地相接；電阻R2的一端同時與電阻R3的一端和運算放大器IC的正相輸入端相接，電阻R2的另一端與電源Vcc相接，電阻R3的另一端與可變電阻R4的一端相接，可變電阻R4的另一端與地相接；電阻R5的兩端分別與運算放大器IC的正相輸入端和輸出端相接；電阻R6的一端與場效應管T的柵極相接，場效應管T的源極接地，場效應管T的源極漏極與加熱膜Rh的一端相接，加熱膜Rh的另一端與電源Vcc相接。
專利摘要本實用新型一種用于恒溫微機械加速度計的溫度控制電路，屬于運動參數(shù)測量技術領域。熱敏電組Rt和電阻R1組成溫度檢測電路，將溫度變化轉變?yōu)殡妷鹤兓敵龅竭\算放大器IC的反相輸入端。電阻R2、R3和可變電阻R4組成恒定溫度設置電路，調整可變電阻R4，可設定電路控制溫度，并將控制電壓送到運算放大器IC的正相輸入端。本控制電路，無論環(huán)境溫度如何變化，微機械加速度計都能在一個恒定的溫度下工作，提高了微機械加速度計的測量精度；無需對每個微機械加速度計的溫度特性曲線進行測試，也不必根據(jù)每個微機械加速度計的溫度特性曲線進行補償電路或補償算法設計，提高了微機械加速度計的生產效率。
文檔編號G05D23/24GK201352321SQ20082012478
公開日2009年11月25日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者煒 丁, 胡向陽, 宏 高, 政 魯 申請人:中兵光電科技股份有限公司