浅谈半导体制冷温度控制系统的设计研究

在经济快速发展进程中,半导体制冷技术被应用的越来越频繁、越来越广泛,只因制冷优势明显,基于单片机与TEC1-12706发展起来的半导体制冷技术控制系统将成为本文研究的主要对象,本文会着重剖析半导体制冷优点与缺点。此外,在制冷行业中,半导体制冷技术也被称之为热电制冷或温差电制冷,研发出来的半导体制冷控制系统以高端精度的分段式PID控制算法为基础,PWM为其主要输出方式,在多次实践测验中,发现系统设计具有结构简单、操作方便的特点,可以更好辅助半导体制冷器更好运转,以达成既定工作目标,有重要研究价值。

半导体制冷温度控制系统的设计研究

在半导体制冷技术的工作性能及其优缺点研究的基础上,设计了以单片机为核心控制元件,以TEC1-12706为执行元件的半导体制冷温度控制系统。采用高精度分段式PID控制算法配合PWM输出控制的方法实现温度控制;选择数字传感器DS18B20为温度检测元件,还包含1602液晶显示模块、按键调整输入模块和H桥驱动模块等。实际测试表明,该系统结构简单易行,操作方便,工作性能优良,同时针对该系统专门设计的温控算法,使半导体制冷器能更好地适应不同工况而充分发挥其制冷制热工作特性。

基于Cortex-M0的半导体制冷温度控制系统设计

冷凝露点法是一种高精度的食品水分活度检测方法,温度控制是其关键技术之一。采用最新型Cortex-M0内核芯片LPC1114作为控制单元,选用半导体制冷器(TEC1-12706)和加热器作为温度控制元件,运用数字PID智能算法进行温度控制。该温度控制系统用于水分活度测量辅助实验,精度高、响应快,取得了良好的控制效果。

基于Cortex-M0的半导体制冷温度控制系统设计

冷凝露点法是一种高精度的食品水分活度检测方法,温度控制是其关键技术之一。本设计采用最新型Cortex-M0内核芯片LPC1114作为控制单元,选用半导体制冷器和加热器作为温度控制元件,运用数字PID智能算法进行温度控制。可用于水分活度测量辅助实验,精度高、响应快,取得良好的控制效果。

高精度温度控制的半导体制冷系统实验研究

为解决常规高精密环控系统温度波动大的问题,提出了1种高精度温度控制的半导体制冷系统。该系统基于半导体制冷技术,并结合直流变频压缩机恒温冷水机组。以专家比例-积分-微分(PID)控制方法和制冷量与电加热量双向趋近调节方式进行控制。试制了实验样机,对该系统的制冷性能、供水温度控制精度及系统抗干扰性能进行了实验研究。研究结果表明,系统供水温度波动范围为±0.01℃;开机启动至供水温稳定仅需16min;2kW负载瞬间冲击的响应时间为2min,冲击结束后95%时间内系统供水温度的波动幅度仅为±0.005℃,且未发生超限和震荡现象。

基于半导体制冷的光模块高低温测试系统

5G网络建设和大规模数据中心建设带来了大量光模块需求。在光模块生产制造中,为了保障光模块在环境温度变化情况下能够长时间正常工作,需要检测模块在不同温度下的性能,而进行高低温测试。高低温测试在光模块制造成本中占了很大比重。设计了一种基于半导体制冷器(Thermo Electric Cooler)的光模块高低温测试系统,相较传统基于热流仪的方案,不需要压缩空气,能够大幅降低功耗、噪声和整体成本,且能够实现与热流仪相当的升降温时间。该系统对于节能减排、降低光模块制造成本有重要意义。

基于半导体制冷器件的新型温度控制系统

介绍了基于半导体制冷器件的新型温度控制系统,系统由半导体制冷器件、智能处理器芯片PIC16F877、LED显示、温度采集等模块组成,软件采用PID算法完成数据处理,能够实现较大温差范围内精确控制温度的目的。

基于半导体制冷器件的小型温度控制系统

本文介绍了基于半导体制冷器件的小型温度控制系统的设计思想以及实现方法。重点研究了半导体制冷器件的基本原理、系统构成、以及PID控制方法的单片机（SCM）实现。系统经实际测试，温度可在-2．5℃到60℃范围内设定，设定精度0．1℃，超调量不超过2℃，稳定后最大波动0．5℃以下。采用此方法设计的小型温度控制系统摒弃了传统使用压缩机的制冷技术而采用半导体制冷器件，因而具有控制灵活，控制精度高的优点，并显著降低了成本。能够满足生物、医学以及一些工业领域对小型恒温箱的要求，具有一定的推广应用价值和市场前景。

基于半导体制冷的大功率LED温度控制系统

采用半导体制冷技术对大功率LED主动散热，设计并搭建了以微控制器（STC89C52）和半导体制冷器（TECI-12703）为核心的大功率LED温度控制系统，实现了温度的测量、显示、设置及控制。该温控系统的控制部分输出不同占空比的PWM波，控制半导体制冷片驱动电流的大小，从而达到不同的制冷效果，完成温度控制。实验结果表明，当环境温度为22～25℃时使用该系统对7×3W的LED模组进行温度控制，可使LED模组的基板温度稳定在40～70℃。LED基板的上、下极限温度分别设置为64℃和65℃时，实际制冷所消耗的功率只有LED工作功率的27％。该系统制冷速度可达14℃／min，温度波动仅为±0．5℃，满足LED散热的需要。

基于斯特林散热的半导体制冷器温度控制系统

针对传统半导体制冷器(TEC)温度控制系统极限低温能力差的问题,设计了一种基于斯特林制冷机散热的半导体制冷器温度控制系统。系统使用小型斯特林制冷机对半导体制冷器热端制冷,采用24位高分辨率ADC对高精度K型热电偶进行温度采集,设计比率法电路配合高灵敏度热敏电阻进行冷端补偿,结合单神经元PID算法对半导体制冷器进行温度控制。实验结果表明:该温度控制系统极限低温可达-113℃,较大地提升了半导体制冷器的低温发生能力,温度控制误差范围在±0.05℃以内,系统的稳定性与可靠性良好。

基于半导体制冷器件的温度控制实验平台开发

介绍了基于单片机和半导体制冷片的温度控制实验平台设计方案。该平台采用模块化设计思想,通过不同功能的模块设计和组合,构造以温度控制为目标的系列实验。实验平台由单片机开发板、半导体制冷片驱动模块、温度检测模块等构成,可以完成调理电路设计、A/D和D/A程序设计、串口程序设计、虚拟仪器面板设计、温度控制算法设计等多项实验,为多门课程的教学实验服务。温度控制系统实验平台具有体积小、功耗低、使用方便的特点,便于教师和学生使用。

半导体激光器高精度温度控制系统的设计

温度对半导体激光器的特性有很大的影响，在要求半导体激光器输出稳定的波长情况下，必须对其温度进行高精度控制。文中介绍了半导体激光器的高精度温度控制原理和方法，详细给出了温控系统的机械结构和致冷器的控制电路。该系统可以达到０．０２℃的控制精度。

基于遗传算法的半导体激光器温度控制系统

针对半导体激光器工作温度随时间变化存在漂移和不稳定的问题,提出了基于遗传算法的半导体激光器温度控制系统.将单片机、铂电阻和TEC半导体制冷器分别作为系统的处理器、温度敏感器和温控执行器,通过遗传算法模型来分析被控对象的物理特性,利用遗传算法的快速搜索能力来训练温度控制的权系数,并对设计的系统进行实验验证.结果表明,该系统的温度控制精度为±0. 002℃,控制范围为5~70℃,超调量低于8%,能够实现高精度和宽范围的控制效果,具有较好的工程应用价值.

基于半导体制冷片的电涌保护器温度控制设计

为解决电涌保护器运行时内部氧化锌压敏电阻发热导致功率损耗及热崩溃的问题,基于半导体制冷片设计电涌保护器温度控制系统。该系统以STM32F4系列微处理器为基础,通过测温模块对电涌保护器及内部的压敏电阻实时测温,温度数据经WiFi通信模块传递给温度控制模块,驱动制冷片制冷以保证电涌保护器处于合适的工作温度。经实验测试,该系统能确保电涌保护器处于合适的工作温度,可降低工作时的功率损耗并长期稳定运行。

一种大功率半导体芯片热稳态测试系统

大功率半导体行业的发展是电力电子系统升级和产业发展的关键因素。这类半导体器件在应用过程中,因为芯片内部发热而导致结温的上升对其电参数性能的影响显得尤为重要。在此提出了一种在半导体器件生产环节中,模拟大功率半导体芯片在实际应用中的结温热平衡下的状态,从而进行一系列电参数测试的专用热稳态测试系统。并基于此理论研究的基础上实际做出了系统实体。经过一系列的试验结果论证,该热稳态测试系统是一种大功率半导体芯片进行中间测试的可行的有效筛选解决方案。

基于改进PSO的蝶形半导体激光器温控系统的设计

提出了基于改进粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的蝶形半导体激光器温度控制系统。利用蝶形半导体激光器内部热电冷却器(Thermo-Electric Cooler,TEC)作为被控对象求出其传递函数,并在Simulink仿真工具中搭建温度控制系统仿真模型,分析温度对激光器工作的影响。基于改进PSO算法来优化比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制器参数以达到良好的温度控制效果。实验结果表明,通过将改进PSO算法优化后的PID控制器参数应用到温控电路,可以保证激光器在安全平稳运行的前提下,达到激光器TEC温控系统稳定性高、响应速度快的目标,2 h内温度最大浮动误差为0.13℃,温度稳定性提升至0.52%。

基于单片机的半导体制冷片温度控制系统研究

利用AT89S52单片机为核心元件,以半导体制冷片为制冷元件,开发一套基于单片机的半导体制冷片温度控制系统。研究表明,该系统通过对有功率耗散的开关电源的单元电路等进行控制,从而控制半导体制冷片工作状态,以期达到测量并控制一些设备的温度,保证其正常工作的目的。

基于单片机半导体温度控制系统的研究

本文在研究了半导体制冷技术在国内外的发展基础上,提出了一种基于单片机半导体温度控制系统的设计思路,通过温度采集,实时监测某固定空间的温度,利用半导体制冷的原理和单片机智能控制功能进行温度调节,达到保持在某一区间温度。该系统设计简易,成本低,应用价值可观。

半导体温度控制系统研究

温度控制半导体制冷利用帕尔帖效应进行温度控制,它具有体积小、重量轻、加热制冷灵活迅速、温控精度高、不需制冷剂,对环境无污染等优点.根据半导体制冷器(TEC)的物理特性分析了半导体制冷技术,设计出了半导体制冷器的驱动电路,通过PI调节器调节TEC电流的大小和方向,使TEC加热制冷灵活迅速的特点得到充分发挥.

全自动半导体制冷系统对汽车密闭空间的温度控制应用研究

汽车密闭空间的过高温度带来的驾驶不适和安全隐患不容忽略。太阳能发电为能源在汽车等移动载体上的应用目前已成为研究热点,但其主要作为移动冰箱或通风系统使用,能否直接用于驱动半导体制冷系统来实现车载空调功能存在较多争论。通过在模拟密闭空间上设计安装基于太阳能电池的半导体制冷和空气对流系统,考察其制冷效果。研究发现增大对流量、设计对流方向(侧向)能有效增强半导体制冷效果。在一定条件下将实验中的模拟车厢温度降低13℃,对解决汽车密闭空间的制冷问题具有重要意义。