大功率半导体激光器高精度温控系统研究

为了减小温度对半导体激光器输出光波长和功率稳定性的影响,设计了由恒流模块驱动半导体制冷器,通过改变恒流模块的电流来控制半导体制冷器的制冷量,利用分段积分的比例-积分-微分控制算法,选择最优控制参量,实现大功率半导体激光器的精密温控系统。系统包括高精度测温电路、控制核心DSP F28335、半导体制冷器控制电路、人机交互及通信模块。在5℃-26℃环境下对系统进行测试,实现50W大功率半导体激光器的恒温控制,温控范围为15℃-45℃,温控精度达到±0.02℃。结果表明,该系统温控范围广,控制精度高,满足大功率半导体激光器的温控要求。

数字温控技术在全光纤电流互感器中的应用

针对反射式全光纤电流互感器(OCT)输出随温度漂移的问题,设计了1种新型数字温控算法及电路,在全温(-40^+70℃)下验证了温控方案及温控算法的正确性。试验结果表明:在全温范围内,温控系统可以很好地把互感器光路系统温度控制在25~50℃以内,大大压缩了光纤电流互感器的实际工作温度范围,使电流互感器输出稳定在0.2级以内。

模型函数结合改进PID的温控系统设计

为满足在实验室和计量校准应用场合中温控设备对体积轻量化和提高精度的需求,设计一款适用于便携式高精度温控设备的温度控制系统。系统在硬件上基于STM32F407微控制器,采用半导体制冷(热)片调节温度;软件框架基于FreeRtos操作系统,采用简易温度模型函数和改进PID结合的方式设计温控算法。算法可通过简单方法获取简易数学模型函数并与改进PID配合发挥极好的控制效果。经验证,该系统在5℃~50℃范围上连续可调,精度达到0.05℃。相比传统的PID系统,本设计具有响应速度更快、超调量更小等优点,鲁棒性强,具有很高的应用价值。

基于Realizable k-ε湍流模型的山楂片热风干燥数值模拟

为解决某型山楂片干燥设备在干燥过程中存在的温度分布不均问题,采用数值模拟和试验研究的方法对山楂片干燥设备进行分析。基于Realizable k-ε湍流模型和DO辐射模型对干燥设备进行数值模拟,并通过自定义程序将PI温控算法应用于数值模拟中,以还原实际设备的温控系统。根据模拟结果对干燥设备进行结构优化。与原结构相比,优化结构后山楂片的平均温度由59.83℃提高至64.55℃,温度极差由13.45℃降至9.37℃,温度不均匀系数由6.20%降至4.30%。优化结构后的设备对山楂片的干燥效果优于原结构。研究构建热风干燥的多物理场模型,为改善物料干燥均匀性提供参考。

简易室内温度及空气质量监测系统设计

室内温湿度及颗粒物浓度是人们日常生活中密切关注的空气指标,系统通过DHT11温湿度传感器采集室内的温湿度信号,再通过GP2Y1010可吸入肺颗粒物浓度检测传感器进行室内空气质量的数值检测,如果PM2.5值超出上限将报警。

基于STM32的可调恒温滤光片转轮盒的设计

为了满足1.2 m望远镜天文成像系统对科学目标的观测,设计了一个基于STM32控制的可调恒温滤光片转轮盒。转轮盒内有3个转轮,在各自电机驱动下可配合转动,实现最多15个滤光片的自动切换。为确保滤光片的稳定工作波长,转轮盒内置基于PID温控算法的保温系统,以保持转轮盒内部在设定的温度。上位机可通过串口与电控盒进行指令通信,并由电控盒直接驱动转轮电机及加热保温。整个系统结构紧凑,电控安全性好,单片机程序功能完备。最后测试证明该转轮盒在低温-25℃时能正常工作,在恒温模式下能使温度保持在目标温度±1℃以内,长时间工作时性能稳定,切换一次滤光片的用时在10 s以内。

F-P光纤标准具高精度温控系统设计与算法研究

F-P标准具凭借其结构简单、体积小、精度高等特点在光通讯、光纤传感、激光器等领域有着广泛的应用。但受环境温度变化的影响,F-P标准具尤其是固体腔标准具的光学特性(透射、反射谱)发生一定漂移。如何让F-P标准具更好地对抗外界温度变化并提高其光谱稳定性,在实际应用中有着重要意义。本文针对光纤接口的固体腔F-P标准具提出了一种高精度温控设计方案,首先通过对光纤标准具进行稳态热分析,设计了低热阻恒温结构。并使用经过优化PID参数后的增量式PID温控算法,结合高精度温控电路,实现了对光纤固体F-P标准具的精确温度控制。实验结果表明,在0℃~45℃的环境下,内部温控精度可达±0.004℃,F-P透射谱中心波长漂移量<0.3 pm。

基于STC12LE5A60S单片机的低功耗便携恒温药盒设计

针对目前长时间外出需要便捷储存低温药品的现状,文章设计了一款基于STC12LE5A60S单片机的低功耗便携恒温药盒。其内设有温度测量模块和OLED显示模块,可用来检测药盒内的温度并显示温度、待机时间、电量等信息。单片机内有智能温控算法,若药盒内温度高于设定温度,会通过PWM温控电路调节半导体散热模块进行降温。实验结果表明系统运行稳定,实现了药盒以最低功耗运行,可满足用户的实际要求。

基于GB 12021.2-2015的冰箱在线自动化测控系统

针对冰箱新版能效测试标准GB 12021.2-2015中要求的温控周期统计算法、稳态判定算法、化霜及恢复期判定算法以及装载期间的判定算法,提出了一种基于三层网络的在线自动化测控系统。以各种判定算法为核心,设计了友好的人机交互功能,并通过三层网络的控制结构实现了系统各项参数的监控、测试数据的采集与分析,并最终优化耗电量的测试流程。通过系统实验,验证了测控系统的有效性与功能完整性。

激光供能半导体激光器环境温度自适应控制技术研究

凭借能实现高低压间的电隔离和抗电磁干扰等优点,半导体激光器(LD)是有源电子式直流测量系统常用的供能光源。由于有源电子式直流测量系统工作在室外环境,LD的工作温度也会受环境影响,从而影响LD的输出功率,最终对系统测量结果产生影响,因此需对LD进行环境温度自适应控制,以保证其工作在正常温度范围,使有源电子式直流测量系统输出的测量数据稳定。针对有源电子式直流测量系统中LD的环境温度自适应控制技术进行了深入研究。探究了LD的温度控制原理,通过多物理场建模仿真研究了环境温度、管芯温度和热电制冷器(TEC)驱动电流之间的关系;在此基础上提出了一种环境温度自适应温控算法,将根据环境温度进行的稳态调控和根据管芯温度进行的瞬态调控相结合,可以提高管芯温度调控过程的整体稳定性;最后基于Keil MDK软件和STM32开发板进行了实验研究,研究结果表明提出的环境温度自适应温控算法可以改善LD瞬时功率稳定性,LD瞬态功率波动从0.72%下降为0.38%,验证了方案的可行性。