[发明专利]一种基于半导体致冷片的宽温控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度控制领域，具体涉及一种基于半导体致冷片的宽温控制系统及方法。

背景技术

温度控制，是工业生产和科学实验过程中普遍而且重要的要求之一。传统意义上的温度控制，基本上都是采用压缩机和制冷剂，依赖制冷剂的相变来传递转移热量。基于这种方法的温度控制系统一般体积庞大、质量较重，不利于搬运移动，而且温度控制精度低，温度控制范围相对有限，同时，制冷剂的泄漏还极易造成环境的污染，加重臭氧层的空洞，不符合当今绿色环保的科学理念。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于半导体致冷片的宽温控制系统，温度调节灵活，被控部件能够在恶劣温度环境下，长时间稳定正常工作，且该系统的温度控制方法具有耗电省、重量轻、体积小、寿命长、工作无噪音以及绿色无污染等特点，值得推广。

为解决上述问题，本发明具体采用以下技术方案：

一种基于半导体致冷片的宽温控制系统，其特征在于，包括电源模块、控制驱动板、上位机、温度传感器、半导体制冷片以及被控部件，所述控制驱动板同时与电源模块、上位机、温度传感器及半导体制冷片相连接，所述温度传感器、半导体制冷片紧贴在被控部件的表面。

前述的一种基于半导体致冷片的宽温控制系统，其特征在于，所述控制驱动板包括单片机、温度采样电路、串口通信电路、倍压电路、双向驱动桥电路以及外部接口电路，控制驱动板通过外部接口电路与外部机箱电连接，由温度采样电路采集温度传感器测得的被控部件表面的温度值，并把温度值的模拟信号传递给单片机，单片机进行A/D转换成数字温度值后通过串口通信电路把数字温度值传送给上位机，单片机根据温度采样电路采集的温度值来控制双向驱动桥电路的通断，倍压电路为双向驱动桥电路提供高电平信号。

前述的一种基于半导体致冷片的宽温控制系统，其特征在于，所述控制驱动板通过RS232串口与上位机通信。

前述的一种基于半导体致冷片的宽温控制系统，其特征在于，所述控制驱动板由电源模块提供+5V、+15V以及+27V三种电压。

前述的一种基于半导体致冷片的宽温控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1），开启电源模块，为整个宽温控制系统提供电力支持，并初始化设置控制驱动板内的单片机；

步骤2），通过上位机预设被控部件工作温度的设定值；

步骤3），单片机上ADC采集温度传感器传递的温度值；

步骤4），根据步骤3）中采集到的温度值，调用模糊运算引擎，根据由模糊运算得到的偏量差计算出输出量；

步骤5），根据步骤4）中计算得到的输出量控制双向驱动桥电路内MOS管通断时间，调整半导体致冷片电流走向，达到制冷或加热的目的；

步骤6），重复步骤3）--步骤5），使温度值平衡于设定值。

前述的一种基于半导体致冷片的宽温控制方法，其特征在于，所述步骤5）中，若根据步骤4）中计算得到的输出量比步骤2）中的设定值高，则控制驱动板中的双向驱动桥电路驱动半导体致冷片进行制冷；若根据步骤4）中计算得到的输出量比步骤2）中的设定值低，则控制驱动板中的双向驱动桥电路驱动半导体致冷片进行加热。

本发明的有益效果：本发明提供的一种基于半导体致冷片的宽温控制系统，以半导体致冷片为热量转移的执行机构，以控制驱动板中的单片机为控制机构，对被控部件周边小环境实现精准快速的宽温控制，使被控部件能够在恶劣温度环境下，长时间稳定正常工作。该基于半导体致冷片的宽温控制系统的控制方法具有温控耗电省、重量轻、体积小、寿命长、工作无噪音以及绿色无污染等特点，具有较大的应用价值，值得推广。

附图说明

图1为本发明的基于半导体致冷片的宽温控制系统的系统框图；

图2为温度采样电路图；

图3为串口通信电路图；

图4为双向驱动桥电路图；

图5为外部接口电路图；

图6为倍压电路图；

图7为基于半导体致冷片的宽温控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。