一种用于光电望远镜的智能加热装置及其加热方法与流程

1.本发明涉及光电成像技术领域，特别是涉及一种用于光电望远镜的智能加热装置及其加热方法。


背景技术：

2.光电成像望远镜作为星空观测的重要工具，组成结构复杂，分系统较多，常常工作在严寒、高原地区，昼夜温差较大，低温会造成一些电子产品无法工作，因此，对光电成像望远镜上的电子产品提供一种温度加热装置尤为重要。光电成像望远镜上的电子产品主要作用是辅助光路调试和辅助系统正常运行，如辅助光路进行调焦、调光，因此光电成像望远镜的电子产品需要安装在光路附近。带有主动光学大型望远镜上的电子产品主要分布在主镜镜面背部，其功能主要是控制主镜支撑、镜面面形等，这对电子产品的性能要求更高，工作稳定要求也更高。在夜里露天低温环境观测中，对电子产品加入智能加热装置尤为重要。
3.目前已有光电成像望远镜电子产品加热措施较单一，采取方法是手动设置参数的加热装置。此方法缺点是设置温度过低不能使电子产品正常工作，设置温度过高会造成冗余温度，若在光学路径附近，会对成像质量造成影响，此方法不能实现智能控制，而且不能准确控制电子产品工作的温度范围。


技术实现要素：

4.本发明的一目的是，提供一种用于光电望远镜的智能加热装置及其加热方法，所述智能加热装置能够实时监测光电望远镜的温度，并实时控制和调节光电望远镜的温度，确保光电望远镜在严寒、高原地区、昼夜温差较大的环境下工作的可靠性和稳定性。
5.一种用于光电望远镜的智能加热装置，所述智能加热装置包括控制器、可通信连接于所述控制器的温度采集单元、加热单元以及功率开关单元，所述加热单元设置在光电望远镜上，用于基于所述控制器的控制，实时调整光电望远镜的温度；所述温度采集单元用于实时采集光电望远镜的当前温度值；所述控制器用于以所述温度采集单元实时采集的当前温度值作为基础值，进行温度值累加，输入在线调试窗口，并控制开启所述功率开关单元，从而控制所述加热单元对光电望远镜进行加热，且所述控制器基于光电望远镜传回的握手信号关闭所述功率开关单元，从而停止所述加热单元对光电望远镜的加热。
6.在本发明的一实施例中，所述温度采集单元包括可通信地连接于所述控制器的第一温度采集模块和第二温度采集模块，所述第一温度采集模块用于采集第一当前温度值，所述第二温度采集模块用于采集第二当前温度值，所述加热单元包括第一加热模块和第二加热模块，所述功率开关单元包括可通信地连接于所述控制器的第一功率开关和第二功率开关，其中所述控制器通过所述第一功率开关控制所述第一加热模块的工作，并通过所述第二功率开关控制所述第二加热模块的工作，其中所述智能加热装置具有第一加热模式、第二加热模式以及第三加热模式，当所述第一当前温度值小于所述第二当前温度值时，所述控制器执行第一加热模式，当所述第一当前温度值大于所述第二当前温度值时，所述控
制器执行第二加热模式，当所述控制器执行第一加热模式和第二加热模式均未能使得光电望远镜输出握手信号时，所述控制器执行第三加热模式。
7.在本发明的一实施例中，所述控制器具有可通信地连接于所述第一温度采集模块和所述第二温度采集模块的第一通信接口和可通信地连接于光电望远镜的第二通信接口，所述控制器通过所述第一通信接口控制所述第一温度采集模块和所述第二温度采集模块的工作，并通过所述第二通信接口接收光电望远镜传回的握手信号。
8.在本发明的一实施例中，所述智能加热装置还包括上位机显示单元，所述控制器还具有第三通信接口，所述第三通信接口连接于所述上位机显示单元，所述控制器通过所述第三通信接口将实时监测的数据显示在所述上位机显示单元中。
9.在本发明的一实施例中，所述智能加热装置还包括电源供电单元，所述电源供电单元包括电源模块和电源转换模块，所述电源模块导电连接于所述功率开关单元和所述电源转换模块，所述电源转换模块导电连接于所述电源模块、所述温度采集模块以及所述控制器，用于将所述电源模块输出的电流转换为所述温度采集模块和所述控制器的工作电流，所述控制器通过控制所述功率开关单元和所述电源模块之间电路的通断的方式，控制所述加热单元的工作。
10.本发明在另一方面还提供了一种用于光电望远镜的智能加热装置的加热方法，包括步骤：
11.s1、实时监测和采集光电望远镜的第一当前温度值和第二当前温度值；
12.s2、对比所述第一当前温度值和所述第二当前温度值，输出对比结果至控制器；
13.s3、所述控制器基于所述对比结果，选择执行第一加热模式或第二加热模式；以及
14.s4、实时监测光电望远镜的握手信号，在所述控制器接收到所述握手信号时，所述控制器控制关闭功率开关单元，以控制加热单元停止加热。
15.在本发明的一实施例中，所述步骤s3包括步骤：
16.s31、当所述第一当前温度值小于所述第二当前温度值时，所述控制器执行第一加热模式：控制开启所述功率开关单元的第一功率开关，所述加热单元的第一加热模块对光电望远镜进行加热，第一温度采集模块实时监测温度值；和
17.s32、当所述第一当前温度值大于所述第二当前温度值时，所述控制器执行第二加热模式：控制开启所述功率开关单元的第二功率开关，所述加热单元的第二加热模块对光电望远镜进行加热，第二温度采集模块实时监测温度值。
18.在本发明的一实施例中，所述步骤s31还包括步骤：实时监测所述第一加热模块的电流信号，在没有监测到所述第一加热模块的电流信号时，所述控制器切换执行第二加热模式。
19.在本发明的一实施例中，所述步骤s32还包括步骤：实时监测所述第二加热模块的电流信号，在没有监测到所述第二加热模块的电流信号时，所述控制器切换执行第一加热模式。
20.在本发明的一实施例中，所述步骤s4还包括步骤：当所述控制器执行第一加热模式或第二加热模式均未使得光电望远镜输出握手信号时，所述控制器切换执行第三加热模式：所述控制器控制开启所述第一功率开关和所述第二功率开关，所述第一加热模块和所述第二加热模块同时对光电望远镜进行加热，所述第一温度采集模块和所述第二温度采集
模块实时监测光电望远镜的温度值。
21.本发明的所述智能加热装置能够实现的有益效果为：所述智能加热装置为独立体系，既能采集、监测温度信号，又能控制加热，既能在线实时调试，又具有记忆功能，能够记录加热温度的最终值，在实际温度值低于最终值时，所述智能加热装置可自动加热。所述智能加热装置可自动闭环循环，只需在线调试一次即可，而且其监测数据也可与光电望远镜的主控数据交互，同时实时显示在上位机显示单元中。所述智能加热装置能够实时监测和调控光电望远镜的温度，确保光电望远镜内的电子产品能够在低温环境下正常工作，提高了光电望远镜的可靠性和稳定性。
22.通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
23.图1为本发明的用于光电望远镜的加热装置的结构示意图。
24.图2为图1所示的所述加热装置安装在光电望远镜上的安装示意图。
25.图3为图1所示的所述加热装置的加热流程图。
26.图4为图1所示的所述加热装置的加热方法的步骤框图。
27.附图标号说明：智能加热装置100；控制器10；第一通信接口11；第二通信接口12；第三通信接口13；温度采集单元20；第一温度采集模块21；第二温度采集模块22；加热单元30；第一加热模块31；第二加热模块32；功率开关单元40；第一功率开关41；第二功率开关42；电源供电单元50；电源模块51；电源转换模块52；上位机显示单元60；光电望远镜200。
具体实施方式
28.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
29.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
30.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.如图1和图2所示，根据本发明的一种用于光电望远镜的智能加热装置100的具体
结构被阐明。具体地，所述智能加热装置100包括控制器10、可通信连接于所述控制器10的温度采集单元20、加热单元30以及功率开关单元40，所述加热单元30设置在光电望远镜200上，用于基于所述控制器10的控制，实时调整光电望远镜200的温度；所述温度采集单元20用于实时采集光电望远镜200的当前温度值；所述控制器10用于以所述温度采集单元20实时采集的当前温度值作为基础值，进行温度值累加，输入在线调试窗口，并控制开启所述功率开关单元40，从而控制所述加热单元30对光电望远镜200进行加热，且所述控制器10基于光电望远镜200传回的握手信号关闭所述功率开关单元40，从而停止所述加热单元30对光电望远镜200的加热。
33.进一步地，所述智能加热装置100还包括电源供电单元50，所述电源供电单元50包括电源模块51和电源转换模块52，所述电源模块51导电连接于所述功率开关单元40和所述电源转换模块52，所述电源转换模块52导电连接于所述电源模块51、所述温度采集模块以及所述控制器10，用于将所述电源模块51输出的电流转换为所述温度采集模块和所述控制器10的工作电流，所述控制器10通过控制所述功率开关单元40和所述电源模块51之间电路的通断的方式，控制所述加热单元30的工作。
34.也就是说，所述控制器10基于所述温度采集单元20实时采集的温度值选择相应的加热模式，并通过控制所述功率开关单元40的开启和关闭的方式，对应控制所述电源供电单元50和所述加热单元30之间电路的通断，从而实现所述加热单元30对光电望远镜200的实时的温度调控，所述智能加热装置100能够对光电望远镜200自动闭环循环加热，温度调节精度高，实现了温度调节的智能化和实时性，确保光电望远镜200内的电子产品能够在低温环境下正常工作，提高了光电望远镜200的可靠性和稳定性。
35.本发明的所述智能加热装置100能够实时监测光电望远镜200中电子产品的温度，光电望远镜200内的电子产品工作温度范围较小，在该电子产品因为温度过低而不能工作且没有可替代的型号时，可以采用本发明的所述智能加热装置100进行加热，在温度加热到该电子产品能够正常工作的温度时，该电子产品给所述智能加热装置100发送握手信号，使之停止加热。也就是说，本发明的所述智能加热装置100既能够检测该电子产品的温度信号，又能够接收该电子产品的握手信号，属于一种光电望远镜200的辅助系统。所述智能加热装置100不仅提高了光电望远镜200的工作效率，还对光电望远镜200内的电子产品的性能进行检测，极大地提高了光电望远镜200的可靠性和稳定性。
36.本发明的所述智能加热装置100能够使得光电望远镜200在严寒、高原地区、昼夜温差较大的环境下正常工作，确保光电望远镜200的可靠性和稳定性，也就是说，本发明的所述智能加热装置100适用于低温环境下工作的电子产品，不局限于应用在光电望远镜200中，本发明对所述智能加热装置100的应用不作限制。
37.进一步地，所述温度采集单元20包括可通信地连接于所述控制器10的第一温度采集模块21和第二温度采集模块22，所述第一温度采集模块21用于采集第一当前温度值，所述第二温度采集模块22用于采集第二当前温度值，所述加热单元30包括第一加热模块31和第二加热模块32，所述功率开关单元40包括可通信地连接于所述控制器10的第一功率开关41和第二功率开关42，其中所述控制器10通过所述第一功率开关41控制所述第一加热模块31和所述电源模块51之间电路的通断，从而控制所述第一加热模块31的工作，且所述控制器10通过所述第二功率开关42控制所述第二加热模块32和所述电源模块51之间电路的通
断，从而控制所述第二加热模块32的工作，其中所述智能加热装置100具有第一加热模式、第二加热模式以及第三加热模式，当所述第一当前温度值小于所述第二当前温度值时，所述控制器10执行第一加热模式，当所述第一当前温度值大于所述第二当前温度值时，所述控制器10执行第二加热模式，当所述控制器10执行第一加热模式和第二加热模式均未能使得光电望远镜200输出握手信号时，所述控制器10执行第三加热模式。
38.也就是说，所述智能加热装置100具有三种加热模式，以下对三种加热模式进行具体说明：
39.(1)当所述第一当前温度值小于所述第二当前温度值时，所述控制器10执行第一加热模式：所述控制器10控制开启所述第一功率开关41，所述第一加热模块31和所述电源模块51之间的电路被导通，所述第一加热模块31对光电望远镜200进行加热，所述第一温度采集模块21实时监测光电望远镜200的温度值，在光电望远镜200传回握手信号时，所述控制器10控制关闭所述第一功率开关41，从而断开所述第一加热模块31和所述电源模块51之间的电路，使得所述第一加热模块31停止对光电望远镜200进行加热；
40.(2)当所述第一当前温度值大于所述第二当前温度值时，所述控制器10执行第二加热模式：所述控制器10控制开启所述第二功率开关42，所述第二加热模块32和所述电源模块51之间的电路被导通，所述第二加热模块32对光电望远镜200进行加热，所述第二温度采集模块22实时监测光电望远镜200的温度值，在光电望远镜200传回握手信号时，所述控制器10控制关闭所述第二功率开关42，从而断开所述第二加热模块32和所述电源模块51之间的电路，使得所述第二加热模块32停止对光电望远镜200进行加热；
41.(3)当所述控制器10执行第一加热模式和第二加热模式均未能使得光电望远镜200输出握手信号时，所述控制器10执行第三加热模式：所述控制器10控制开启所述第一功率开关41和所述第二功率开关42，所述第一加热模块31和所述第二加热模块32同时对光电望远镜200进行加热，所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22实时监测光电望远镜200的当前温度值，在光电望远镜200传回握手信号时，所述控制器10控制关闭所述第一功率开关41和所述第二功率开关42，从而断开所述第一加热模块31与所述第二加热模块32和所述电源模块51之间的电路，使得所述第一加热模块31和所述第二加热模块32停止对光电望远镜200进行加热。
42.可以理解的是，所述控制器10执行第一加热模式和第二加热模式均未能使得光电望远镜200输出握手信号时，即证明光电望远镜200的当前温度值与其能够正常工作对应的温度值相差较大，因此通过采用第三加热模式，能够快速使得光电望远镜200的温度达到所需温度。所述智能加热装置100采用多种加热模式，使得光电望远镜200的温度能够始终被保持在一定的温度范围内，温度调控准确，精度高。
43.还可以理解的是，所述智能加热装置100采取热备份的方式，起到双重保护作用。具体地，所述控制器10还实时监测所述第一加热模块31和所述第二加热模块32的电流信号，在所述控制器10执行第一加热模式时，当所述控制器10没有监测到所述第一加热模块31的电流信号时，所述控制器10切换执行第二加热模式，以起到热备份作用；同样地，在所述控制器10执行第二加热模式时，当所述控制器10没有监测到所述第二加热模块32的电流信号时，所述控制器10切换执行第一加热模式，以起到热备份作用，以此确保所述智能加热装置100加热的可靠性。
44.换句话说，所述智能加热装置100具有多种加热模式，加热方式灵活，且所述智能加热装置100采用热备份的方式，加热可靠。
45.值得一提的是，所述第一加热模块31和所述第二加热模块32可以为加热片，所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22可以为温度传感器，如图2所示，光电望远镜200的电子产品均集中设置在其光路附近。所述第一加热模块31、所述第二加热模块32、所述第一温度采集模块21以及所述第二温度采集模块22可以分别设置在光电望远镜200的电子产品的外表面或者内壁表面，本发明对所述加热单元30和所述温度采集单元20在光电望远镜200的具体安装位置不作限制。
46.进一步地，所述控制器10具有可通信地连接于所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22的第一通信接口11和可通信地连接于光电望远镜200的第二通信接口12，所述控制器10通过所述第一通信接口11控制所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22的工作，并通过所述第二通信接口12接收光电望远镜200传回的握手信号。
47.值得一提的是，所述智能加热装置100还包括上位机显示单元60，所述控制器10还具有第三通信接口13，所述第三通信接口13连接于所述上位机显示单元60，所述控制器10通过所述第三通信接口13将实时监测的数据显示在所述上位机显示单元60中。
48.可以理解的是，如图3所示，当光电望远镜200内的电子产品因低温无法工作时，即在所述智能加热装置100实时监测光电望远镜200的温度低于正常工作对应的温度时，所述智能加热装置100的所述控制器10通过所述第一通信接口11让所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22检测光电望远镜200的当前温度值，用所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22的返回值为基础值，进行温度值累加，输入在线调试窗口，所述控制器10控制开启所述第一功率开关41和/或所述第二功率开关42，使得所述第一加热模块31和/或所述第二加热模块32进行加热，同时所述控制器10实时监测所述第一加热模块31和所述第二加热模块32的电流信号，基于电流信号的监测结果，切换对应的加热模式，在所述控制器10接收从被加热的电子产品中传回的握手信号时，控制关闭所述第一功率开关41和/或所述第二功率开关42，停止所述第一加热模块31和/或所述第二加热模块32的加热。
49.如图4所示，本发明在另一方面还提供了用于光电望远镜200的所述智能加热装置100的加热方法，包括步骤：
50.s1、实时监测和采集光电望远镜200的第一当前温度值和第二当前温度值；
51.s2、对比所述第一当前温度值和所述第二当前温度值，输出对比结果至所述控制器10；
52.s3、所述控制器10基于所述对比结果，选择执行第一加热模式或第二加热模式；以及
53.s4、实时监测光电望远镜200的握手信号，在所述控制器10接收到所述握手信号时，所述控制器10控制关闭所述功率开关单元40，以控制所述加热单元30停止加热。
54.在本发明的一实施例中，所述步骤s3包括步骤：
55.s31、当所述第一当前温度值小于所述第二当前温度值时，所述控制器10执行第一加热模式：控制开启所述功率开关单元40的所述第一功率开关41，所述加热单元30的所述第一加热模块31对光电望远镜200进行加热，所述第一温度采集模块21实时监测温度值；和
56.s32、当所述第一当前温度值大于所述第二当前温度值时，所述控制器10执行第二加热模式：控制开启所述功率开关单元40的所述第二功率开关42，所述加热单元30的所述第二加热模块32对光电望远镜200进行加热，所述第二温度采集模块22实时监测温度值。
57.值得一提的是，所述步骤s31还包括步骤：实时监测所述第一加热模块31的电流信号，在没有监测到所述第一加热模块31的电流信号时，所述控制器10切换执行第二加热模式。
58.此外，还值得一提的是，所述步骤s32还包括步骤：实时监测所述第二加热模块32的电流信号，在没有监测到所述第二加热模块32的电流信号时，所述控制器10切换执行第一加热模式。
59.进一步地，所述步骤s4还包括步骤：当所述控制器10执行第一加热模式或第二加热模式均未使得光电望远镜200输出握手信号时，所述控制器10切换执行第三加热模式：所述控制器10控制开启所述第一功率开关41和所述第二功率开关42，所述第一加热模块31和所述第二加热模块32同时对光电望远镜200进行加热，所述第一温度采集模块21和所述第二温度采集模块22实时监测光电望远镜200的当前温度值。
60.总的来讲，本发明的所述智能加热装置100能够实现对光电望远镜200的自动闭环循环加热，只需在线调试一次即可，而且其监测数据也可与光电望远镜200的主控数据交互，实时显示，实现了温度调节的智能化和实时性，且始终能够控制光电望远镜200的温度保持在一定范围内，调节精度高，不会对光电望远镜200内的电子产品产生影响，也不会影响光电望远镜200的成像质量。所述智能加热装置100能够实时监测和调控光电望远镜200的温度，确保光电望远镜200内的电子产品能够在低温环境下正常工作，提高了光电望远镜200的可靠性和稳定性。
61.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
62.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。