本發(fā)明涉及恒溫系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于TEC的小型快速高精度恒溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

溫度在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中是重要參數(shù)，溫度控制和檢測的準(zhǔn)確性直接影響產(chǎn)品的性能或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如基于電學(xué)參數(shù)法和瞬態(tài)熱測試法的半導(dǎo)體器件熱阻測試中，為待測器件提供快速響應(yīng)的高精度恒溫環(huán)境是獲得精確熱阻值的重要前提，但是目前工業(yè)上無法實(shí)現(xiàn)高精度的溫度測量，雖然在實(shí)驗(yàn)室中能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的溫度測量，但是操作過程會(huì)受到很多方面的干擾，不能大規(guī)模運(yùn)行，更不利于在工廠進(jìn)程溫度測量，不僅會(huì)出現(xiàn)精度要求達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，操作還比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供了一種基于TEC的小型快速高精度恒溫系統(tǒng)，利用新的加熱制冷技術(shù)，具有體積小、響應(yīng)速度快、高精度、無制冷劑、易于實(shí)現(xiàn)加熱制冷轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，使其在微小型恒溫系統(tǒng)方面具有廣泛的應(yīng)用，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于TEC的小型快速高精度恒溫系統(tǒng)，由溫度控制單元、嵌入式控制器，溫度采集單元和恒溫箱組成；所述嵌入式控制器通過輸出PWM波將檢測到的信息傳遞到溫度控制單元，并通過控制溫度控制單元來設(shè)置恒溫箱內(nèi)部的溫度；

所述溫度采集單元將鑲嵌在恒溫箱內(nèi)部的半導(dǎo)體加熱制冷片上的溫度信息采集下來，并利用并行采集電路將電壓信息傳送到嵌入式控制器的數(shù)據(jù)端，且將采集到的表面溫度值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，利用嵌入式控制器計(jì)算該電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)溫度實(shí)測值與溫度設(shè)定值的偏差；

所述嵌入式控制器的雙向輸入端口還通過RS232通訊模塊與PC機(jī)相連接，并通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與移動(dòng)終端通訊；

所述溫度控制單元包括H橋電路和恒流源電路，H橋電路用于控制TEC加熱制冷切換，嵌入式控制器通過輸出加熱信號(hào)或者制冷信號(hào)控制H橋電路運(yùn)行，以維持恒溫。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述嵌入式控制器采用STM32F103RBT6系列的處理芯片，并外接復(fù)位電路、外部時(shí)鐘電路、按鍵電路以及通訊串口模塊構(gòu)成簡單的嵌入式最小系統(tǒng)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述半導(dǎo)體加熱制冷片采用最大溫差可達(dá)60度的TEC1-12706系列的處理芯片，且用4組半導(dǎo)體加熱制冷片平鋪于恒溫箱下方。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述H橋電路由兩部分組成：加熱信號(hào)HOT和制冷信號(hào)COLD控制H橋電路，并在H橋電路的輸入端與場效應(yīng)管MOSFET的G極相連接。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述溫度采集單元采用K型熱電偶和溫度采集芯片相結(jié)合的測溫，所述溫度采集芯片采用MAV6675系列的處理芯片，在溫度采集芯片的內(nèi)部還服從SPI通訊協(xié)議，能夠通過控制線與嵌入式控制器的數(shù)據(jù)端相連接。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)位電路主要采用復(fù)位信號(hào)的低電平有效的方式進(jìn)行控制，所述外部時(shí)鐘電路根據(jù)時(shí)鐘的上升沿或者出現(xiàn)復(fù)位信號(hào)時(shí)才有效。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于TEC的小型快速高精度恒溫系統(tǒng)，以STM32F103RBT6為 微 控 制 器， 通 過 串 口RS232將微控制器與 PC 機(jī)連接，傳輸溫度設(shè)定值與溫度實(shí)測值，且溫度采集電路采集TEC表面溫度值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，微控制器計(jì)算該電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)溫度實(shí)測值與溫度設(shè)定值的偏差，利用數(shù)字PID算法實(shí)時(shí)調(diào)整輸出的PWM值，即調(diào)整流過恒流源電路的電流值，最終實(shí)現(xiàn)恒溫控制，利用新的加熱制冷技術(shù)，具有體積小、響應(yīng)速度快、高精度、無制冷劑、易于實(shí)現(xiàn)加熱制冷轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，使其在微小型恒溫系統(tǒng)方面具有廣泛的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明溫度采集芯片接口示意圖；

圖4為本發(fā)明溫度控制電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例：

請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種基于TEC的小型快速高精度恒溫系統(tǒng)，由溫度控制單元、嵌入式控制器，溫度采集單元和恒溫箱組成；所述嵌入式控制器通過輸出PWM波將檢測到的信息傳遞到溫度控制單元，并通過控制溫度控制單元來設(shè)置恒溫箱內(nèi)部的溫度；

所述溫度采集單元將鑲嵌在恒溫箱內(nèi)部的半導(dǎo)體加熱制冷片上的溫度信息采集下來，并利用并行采集電路將電壓信息傳送到嵌入式控制器的數(shù)據(jù)端，且將采集到的表面溫度值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，利用嵌入式控制器計(jì)算該電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)溫度實(shí)測值與溫度設(shè)定值的偏差，所述半導(dǎo)體加熱制冷片采用最大溫差可達(dá)60度的TEC1-12706系列的處理芯片，且用4組半導(dǎo)體加熱制冷片平鋪于恒溫箱下方。

所述嵌入式控制器采用STM32F103RBT6系列的處理芯片，并外接復(fù)位電路、外部時(shí)鐘電路、按鍵電路以及通訊串口模塊構(gòu)成簡單的嵌入式最小系統(tǒng)，所述嵌入式控制器的雙向輸入端口還通過RS232通訊模塊與PC機(jī)相連接，并通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與移動(dòng)終端通訊，所述復(fù)位電路主要采用復(fù)位信號(hào)的低電平有效的方式進(jìn)行控制，所述外部時(shí)鐘電路根據(jù)時(shí)鐘的上升沿或者出現(xiàn)復(fù)位信號(hào)時(shí)才有效。

所述溫度控制單元包括H橋電路和恒流源電路，H橋電路用于控制TEC加熱制冷切換，嵌入式控制器通過輸出加熱信號(hào)或者制冷信號(hào)控制H橋電路運(yùn)行，以維持恒溫，所述溫度采集單元采用K型熱電偶和溫度采集芯片相結(jié)合的測溫，所述溫度采集芯片采用MAV6675系列的處理芯片，在溫度采集芯片的內(nèi)部還服從SPI通訊協(xié)議，能夠通過控制線與嵌入式控制器的數(shù)據(jù)端相連接，所述H橋電路由兩部分組成：加熱信號(hào)HOT和制冷信號(hào)COLD控制H橋電路，并在H橋電路的輸入端與場效應(yīng)管MOSFET的G極相連接。

本發(fā)明的工作原理：該基于TEC的小型快速高精度恒溫系統(tǒng)，以STM32F103RBT6為 微 控 制 器， 通 過 串 口RS232將微控制器與 PC 機(jī)連接，傳輸溫度設(shè)定值與溫度實(shí)測值，且溫度采集電路采集TEC表面溫度值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，微控制器計(jì)算該電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)溫度實(shí)測值與溫度設(shè)定值的偏差，利用數(shù)字PID算法實(shí)時(shí)調(diào)整輸出的PWM值，即調(diào)整流過恒流源電路的電流值，最終實(shí)現(xiàn)恒溫控制，利用新的加熱制冷技術(shù)，具有體積小、響應(yīng)速度快、高精度、無制冷劑、易于實(shí)現(xiàn)加熱制冷轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，使其在微小型恒溫系統(tǒng)方面具有廣泛的應(yīng)用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。