Электронная схема компенсирует эффект температурного градиента температурного сопротивления нагрузки.
Точное и стабильное управление температурой необходимо для эффективного использования чувствительных к температуре компонентов и датчиков, таких как полупроводниковые лазеры и оптические детекторы. В ответ на эту потребность, промышленность наращивает предложение устройств контроля температуры, таких как TEC (термоэлектрические охладители), датчики температуры, интегральные и гибридные схемы управления для создания необходимых конструкций. Такая доступность упрощает реализацию высококачественных электронных устройств термостатирования с высокими динамическими характеристиками - ПИД (пропорциональный интегральный дифференциальный) регулятор, например – не требует ничего кроме выбора соответствующих шунтирующих резисторов и конденсаторов. К сожалению, получение хорошей статической стабильности является более сложной задачей, так как термальные характеристики системы, в отличие от электронных систем, часто имеют ограниченную стабильность петли управления в статическом режиме.
В каждой системе имеются ненулевые температурные сопротивления в цепи переноса тепла от нагревателя, охладителя или их обоих. В эту цепь входят температурная нагрузка, которая должна быть термостатирована, датчик температуры - например термистор - и температура окружающей среды. Если отношение этих сопротивлений не сбалансировано, что к сожалению обычно и происходит, то даже превосходная термостабильность датчика темпеатуры не приведет к такой же стабильности температуры нагрузки (рис.1).
Например, если Z1/Z2 больше чем Z3/Z4, где Z это температурное сопротивление, то повышение температуры окружающей среды вызовет рост температуры нагрузки, тогда как ее охлаждение вызовет соответствующее охлаждение нагрузки. В то же время, если Z1/Z2 меньше чем Z3/Z4, тогда возрастание температуры окружающей среды вызовет охлаждение нагрузки и наоборот (рис.2). Уменьшение паразитного сопротивления путем улучшения теплопроводности контакта и улучшения изоляции может снизить, но не исключить полностью градиент и соответствующую величину ошибки.
Схема на рис.1 предлагает другое решение: электронную схему которая как минимум снизит влияние температурного градиента на температурное сопротивление. Она работает путем формирования положительной или отрицательной обратной связи на уровень управления контроллером ТЕС которая компенсирует изменения окружающей температуры и в результате, контроллер ТЕС компенсирует изменения температуры рабочей точки термистора. В реализации схемы приведенной на рис.1 использован распространенный контроллер ТЕС.
Две сигнальных линии которые управляют контроллером ТЕС, COOL_LIMIT и HEAT_LIMIT, являются входами от регулируемой мостовой схемы которая состоит из RT1, RT2, потенциометра и вспомогательных цепей. При правильной настройке RT1, и RT2, измерения показывают, что рабочая точка термистора может двигаться в фазе или в противофазе с температурой окружающей среды, что обеспечивает стабильность температуры нагрузки. Одна из реализаций этого подхода, как часть двух настраиваемых спектрометров на лазерных диодах в составе научного блока аппарата Mars Polar Lander слетала на Марс в 1999 году.
