基于可控硅移相控制的高精度半导体制冷温控系统.pdf

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1、2012焦仪表技术与传感器2012第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5基于可控硅移相控制的高精度半导体制冷温控系统范寒柏，谢汉华(华北电力大学电子与通信工程系，河北保定071003)摘要：半导体制冷具有加热制冷双向工作、无震动、无噪音、可靠性高、安装容易、热惯性小等特点。文中的系统是集半导体制冷片、高精度温度检测、可控硅移相控制和PID自动控制理论等几部分相结合构成的高精度温控系统。系统经实验数据验证控温精度可达0．1℃，该系统具有很好的应用前景。关键词：半导体制冷；温度检测；可控硅移相；控

2、温中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)05—0103—03SemiconductorRefrigeratorTemperatureControlSystemwithHigh·-precisionBasedonThyristorPhase-shiftedControlFANHan-bai，XIEHan—hua(DepartmentofElectronicandCommunicationEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baodin

3、g071003，China)Abstract：Semiconductorrefrigeratorhasthefeaturesoftwo—waywork，novibration，nonoise，highreliability，easytoinstall，smallthermalinertia，etc．Thesystemincludedthesemiconductorchip，highprecisiontemperaturedetection，thyristorphasecontrolandPIDautomaticcontrol

4、theory，constitutedahigh—precisiontemperaturecontrolsystem．Thesystemtemperaturecontrolaccuracyis0．1℃．hasgoodprospects．Keywords：semiconductorrefrigerator；temperaturedetection；thyristorphase；temperaturecontrol0引言温度值进行比较，经PID算法计算，输出相应的PWM信号控制半导体制冷主要是珀尔帖效应的应用，因其具有加热制冷可控

5、硅的导通角大小，来改变作用到半导体制冷片上的电压双向工作、无震动、无噪音、可靠性高、安装容易、热惯性小等特值，从而改变流过半导体制冷片的电流大小，实现改变半导体点，一经问世，便受到科学界普遍关注。半导体的致冷量与其制冷片的制冷效果，最终来改变恒温箱的温度。工作电流成正比，改变工作电流的方向即可实现制冷和加热的1．1高精度温度检测电路转换。温度检测电路的精度对整个系统的控温精度有着直接影该系统是集半导体制冷片、高精度温度检测、可控硅移相响，所以为了提高系统精度，必须设计出高精度的温度检测电控制和PID自动控制理论等几部分相结合

6、构成的高精度温控路。系统采用的温度传感器是负温度系数NTC热敏电阻器，它系统。该系统结构简单、可靠性好、控温精度高，可广泛应用于以其具有灵敏度高、稳定性好、体积小、电阻值大等良好的性能电子、医药、科研实验室等场合。而被大量使用。NTC热敏电阻的阻值(Q)一温度(K)特1温控系统硬件结构及实现性可用式(1)近似表示：系统框图如图1所示。RT=R。．e[(专一寺)】(1)式中：To为基准温度(通常都把这个基准温度选定为0℃或者室温)；为时的电阻值；曰为用于表示在和两温度之间电阻值变化情况的常数。图1系统框图该系统温度检测电路是基

7、于恒压式测温方式设计的，电路该温控系统是采用闭环控制理论进行设计的，一般闭环控原理图如图2所示，主要由恒压源、NTC热敏电阻测温电桥、放制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。该系统中AVR大电路和A／D转换电路构成。基本工作原理为：测温电桥将热微处理器和可控硅控制电路共同构成控制器，受控对象为半导敏电阻随所测温度变化的电压信号输出，经过放大电路放大送体制冷片，反馈通路由温度检测电路和A／D转换模块构成。入A／D转换器转换为数字量，最后送入微处理器进行计算，得整个温控系统的工作过程：温度检测电路将恒温箱内的温出热敏电阻R的阻

8、值，然后根据式(1)结合数值分析方法进行度信号转变为电压信号，经过A／D转换送入微处理器，微处理非线性拟合，最终得出所测温度值。器将检测温度值显示在液晶上，同时将键盘设定值和检测到的电桥输出电压一为--sV收稿日期：2011—07—10收修改稿日期：2012—02—20一Rr(2)+104