基于单片机的半导体制冷温度控制电路设计

论文摘要

半导体制冷也叫热电制冷,有时也被称为电子制冷,它是利用特种半导体材料通过直流电时产生低温的一种制冷方式,作为制冷器的控制系统,要求对制冷器工作的控制要有稳定性、快速性和准确性。本文主要介绍了半导体制冷恒温控制系统,系统利用单片机ATMEGA16作为控制部分,加上buck电路和模糊PID控制器共同构成一个抗干扰、智能的恒温控制系统。本文第一章简要的介绍了半导体制冷的发展概况、特点,PID控制的发展、特点,以及本文要做的工作。第二章主要介绍了热电效应、制冷原理。第三章介绍了整个控制电路的硬件设计,包括ATMEGA16驱动电路、电平转化电路和buck电路工作特性,接着介绍了热敏传感器的原理和使用。第四章介绍了该系统软件系统的设计,首先介绍了PID控制理论,然后说明了模糊PID在本系统中的应用。第五章分析了该控制系统在恒温控制中的特性,最后对该系统进行实验分析。半导体制冷器控制电路是对制冷器输出正向电流电压进行制冷控制,直流电压波纹在5%左右,控制精度在±0.5℃。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 半导体制冷的发展和应用
• 1.2 国内外半导体制冷研究现状
• 1.3 控制电路用到的主要算法简介
• 1.4 本课题研究的内容和要求
• 第二章 半导体制冷的基本原理
• 2.1 半导体热电材料的制冷原理
• 2.2 热电制冷用到的一些定理
• 2.2.1 塞贝克效应
• 2.2.4 珀尔帖效应
• 2.2.5 汤姆孙效应
• 2.2.6 焦耳效应
• 2.3 半导体制冷的特性
• 第三章 控制系统的硬件电路设计
• 3.1 单片机控制器硬件电路
• 3.1.1 ATMEGA16 简介
• 3.1.2 硬件电路
• 3.2 PWM 电路
• 3.2.1 光电耦合器
• 3.2.2 施密特触发器
• 3.3 buck 转换电路
• 3.3.1 buck 电路
• 3.3.2 开关管特性
• 3.3.3 功率二极管选定
• 3.3.4 电容的选定
• 3.4 电路抗干扰改进
• 3.4.1 输入端滤波电容
• 3.4.2 IGBT 开关特性
• 3.4.3 功率二极管吸收电路
• 3.4.4 PCB 印制板
• 3.5 热敏传感器
• 第四章 温控系统的软件设计
• 4.1 普通的温度PID 控制
• 4.1.1 简述原理
• 4.1.2 经验公式分析方法
• 4.2 恒温电路的模糊PID 控制器设计
• 4.2.1 模糊PID 控制器结构
• 4.2.2 自整定PID
• 4.2.3 模糊控制理论的引入
• 4.3 系统软件设计
• 4.3.1 热敏传感器程序设计
• 4.3.2 模糊控制PID 子程序
• 4.3.3 控制系统整体流程
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 制冷启动到设定温度测试
• 5.2 多次进行同参数实验
• 5.3 不同起始温度实验
• 5.4 结果分析
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 作者简介
• 详细摘要