一种热电制冷组件老化装置的制作方法

1.本实用新型涉及热电组件生产设备领域，尤其涉及一种热电制冷组件老化装置。


背景技术：

2.热电制冷又称作半导体制冷或温差电制冷，其基本工作是帕尔贴热力学原理。热电制冷器与传统的压缩制冷器相比，具有对环境无污染环境、结构简单，尺寸小、无噪声、可靠性高、维护方便，以及可根据电流流动的方向进行制冷、加热的双重功效等优点，因此，热电制冷器在生物工程、医疗卫生、工业、国防军事、电子技术和日常生活领域都有非常广泛的应用。热电制冷组件的老化对热电冷却器的寿命有着非常大的影响。目前热电制冷组件老化装置，在老化过程中通过热电制冷组件电流、电压或散热风扇电压是恒量，不会随着实时工况做自动调整，造成老化结果不准确，影响出厂产品寿命性能。
3.中国专利公开号cn205594378u，公开日2016年9月21日，发明创造的名称为一种电子产品老化的监控装置及系统，该申请案的具体方案是包括电源输入接口、电源控制电路、采集电路、监控电路、电源输出接口以及与用户终端无线连接的第一无线传输电路；所述电源输入接口、所述监控电路和所述电源输出接口分别与所述电源控制电路连接，所述采集电路和所述第一无线传输电路分别与所述监控电路连接。其不足之处在于，结构较为复杂，无法实现动态测试老化性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术中热电制冷组件传统老化装置通常只做静态的老化，而静态老化测试很难真实反映热电制冷组件寿命性能的问题，提出一种能实时模拟工况做自动调整的动态测试老化装置。
5.为了解决上述存在的问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种热电制冷组件老化装置，包括上位机、热电制冷组件试验台架、电源、风扇、数据采集模块和输出模块，所述上位机分别与电源、数据采集模块和输出模块电连接，电源与热电制冷组件试验台架电连接进行供电，热电制冷组件试验台架与数据采集模块电连接，输出模块与风扇电连接。数据采集模块采集热电制冷组件的温度并将温度数据传递给上位机，上位机将传送过来的数据进行数据处理、运算、保存并以数字和曲线的形式显示出来，数据输出模块能根据上位机数据处理的结果，控制风扇的输入电压，进而控制风力，达到一个反馈，实现动态老化性能测试，更能真实反映热电制冷组件的寿命性能。上位机与各模块之间通过rs485进行通信，rs485通信模式具有传输距离远、传输速率快，抗干扰能力强等特点。
6.作为优选，所述数据采集模块包括温度采集电路、模拟量转化电路和模拟量输入模块，所述温度采集电路一端与热电制冷组件试验台架电连接，温度采集电路另一端与模拟量转换电路电连接，模拟量转换电路与模拟量输入模块电连接，模拟量输入模块与上位机电连接。温度采集电路实时采集热电制冷组件的温度并将温度值传递到模拟量转换电路，模拟量转换电路将温度值和热敏电阻的阻值转换为电压值，只有离散的电压值才能被
上位机接收识别并依此进行数据处理与分析。
7.作为优选，所述输出模块包括模拟/数字量输出模块和电压转换电路，所述模拟/数字量输出模块一端与上位机电连接，模拟/数字量输出模块另一端与电压转换电路电连接，电压转换电路与风扇电连接。模拟/数字量输出模块受上位机的控制，能够输出模拟量和数字量，模拟量输入到电压转换电路中，电压转换电路根据输入的模拟量输出不同的电压，电压转换电路输出的电压作为风扇的输入电压，电压的值直接影响到风扇的风力大小；而模拟/数字量输出的数字量用于控制其他i/o设备。
8.作为优选，所述温度采集电路包括热敏电阻r30、运算放大器a1、电阻r32、电容c22、电容c19和稳压管d6，运算放大器a1的同向输入端分别与热电制冷组件实验台架上的温度采集接口和热敏电阻r30一端连接，热敏电阻r30另一端分别与12v基准电压和电容c19一端连接，电容c19另一端接地；运算放大器a1异相输入端与运算放大器a1输出端相连，运算放大器输出端与由电阻r32和电容c22组成的滤波电路相连，电容c22另一端接地，电阻r32另一端与模拟量转换电路连接。热敏电阻r30用来采集热电制冷组件的温度，具体表现为热敏电阻r30的阻值变化，通过运算放大器a1将热敏电阻阻值放大到上位机可识别的范围内，并通过由电阻r32和电容c22组成的滤波电路，滤除输出电压中的纹波，得到稳定的电压，得到的电压作为模拟量输入模块的输入电压。
9.作为优选，所述12v参考电压由电压基准芯片tl431acdbz提供。tl431器件是三端可调并联稳压器，在适用的汽车级、商用级和军用级温度范围内均可满足规定的热稳定性。
10.作为优选，所述温度采集电路，还包括稳压管，所述稳压管一端与地相连，稳压管另一端与模拟量输入模块相连。稳压管是用硅材料制成的面积接触型晶体二极管，能起到稳压和保护电路的作用，电源出问题导致电压过高的时候，稳压二极管反向导通，保护电子器件不被烧坏。
11.作为优选，所述电压转换电路包括运算放大器a2、运算放大器a3、电阻r173、电阻r177、电阻r181、电阻r185、三极管q1、电容c88和电容c90，所述运算放大器a2的同向输入端分别与模拟/数字量输出模块和电阻r173一端连接，电阻r173另一端接地，运算放大器a2异相输入端通过电阻r181与运算放大器a2输出端相连并通过电阻r177与地相连，运算放大器a2输出端与运算放大器a3的同向输入端相连，运算放大器a3的异相输入端与风扇的控制接口相连，运算放大器a3的正电源引脚分别与15v和电容c88连接，电容c88接地，运算放大器a3的负电源引脚接地，运算放大器a3的输出端通过电阻r185与三极管q1的基极连接，三极管的集电极与15v电源相连并通过电容c90接地，三极管q1的发射极与风扇的风机控制接口相连。电压转换电路的输入由模拟/数字量输出模块控制，通过两级运算放大器电压得到输出电压，控制三极管q1的通断来控制输出电压的大小，作为风扇的输入电压，进而控制风扇风机的转速。
12.作为优选，还包括警灯和气缸，所述警灯和气缸与模拟/数字量输出模块电连接。警灯和气缸等外围设备可用于显示整个系统的运行状态，在出现故障时及时发出报警信号，提醒技术人员进行维护等。
13.作为优选，所述电源采用可调恒压恒流源，可提供稳定的恒定电压或恒定电流。
14.作为优选，所述数据采集模块换热输出模块各模块集成在一块电路板上，电路板上设置有给各模块供电的电源接口，用于接通电源给各模块供电。电路板上还设有用于警
灯和气缸等外围设备供电的开关电源电路。将所有模块集成在一块集成电路板上，能够方便进行线路连接及给各模块进行供电，只需针对各模块的电压要求设计电源电路，然后对整个电路板供电即可实现一个电源接口对多个模块供电。
15.本实用新型产生的有益效果是：（1）本实用新型设有数据采集模块和上位机，能够采集热电制冷组件的运行数据并通过上位机进行数据分析和保存，掌握其运行状态；（2）本实用新型设有输出模块和风扇，能够实时模拟工况做出自动调整风扇的风力，实现动态老化性能测试，更能真实反映热电制冷组件的寿命性能；（3）本实用新型设有报警装置，出现故障时提醒技术人员进行维修。
附图说明
16.图1为本实用新型的硬件连接图。
17.图2为本实用新型的温度采集电路。
18.图3为本实用新型的电压转换电路。
19.其中：1、上位机，2、热电制冷组件实验台架，3、电源，4、风扇，5、数据采集模块，501、温度采集模块，502、模拟量转换电路，503、模拟量输入模块，6、输出模块，601、模拟/数字量输出模块，602、电压转换电路。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型做进一步描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1所示，一种热电制冷组件老化装置，包括上位机1、热电制冷组件试验台架2、电源3、风扇4、数据采集模块5和输出模块6，所述上位机1分别与电源3、数据采集模块5和输出模块6电连接，电源3与热电制冷组件试验台架2电连接进行供电，热电制冷组件试验台架2与数据采集模块5电连接，输出模块6与风扇4电连接。数据采集模块5包括温度采集电路501、模拟量转化电路502和模拟量输入模块503，所述温度采集电路501一端与热电制冷组件试验台架2电连接，温度采集电路501另一端与模拟量转换电路502电连接，模拟量转换电路502与模拟量输入模块503电连接，模拟量输入模块503与上位机1电连接；所述输出模块6包括模拟/数字量输出模块601和电压转换电路602，所述模拟/数字量输出模块601一端与上位机1电连接，模拟/数字量输出模块601另一端与电压转换电路602电连接，电压转换电路602与风扇4电连接。数据采集模块5与输出模块6各模块集成在一块电路板上，电路板上设置有给各模块供电的电源接口，通过对集成电路板供电从而对各模块进行供电，电路板上还设有用于警灯和气缸等外围设备供电的开关电源电路。
22.如图2所示为温度采集电路501，所述温度采集电路501包括热敏电阻r30、运算放大器a1、电阻r32、电容c22和电容c19，运算放大器a1的同向输入端分别与热电制冷组件实验台架2上的温度采集接口和热敏电阻r30一端连接，热敏电阻r30另一端分别与12v基准电压和电容c19一端连接，电容c19另一端接地，运算放大器a1异相输入端与运算放大器a1输出端相连，运算放大器输出端与由电阻r32和电容c22组成的滤波电路相连，电容c22另一端
接地，电阻r32另一端与模拟量转换电路502连接。本电路还加入了稳压管，稳压管一端与地相连，稳压管另一端与模拟量输入模块503相连。
23.如图3所示为电压转换电路602，包括运算放大器a2、运算放大器a3、电阻r173、电阻r177、电阻r181、电阻r185、三极管q1、电容c88和电容c90，所述运算放大器a2的同向输入端分别与模拟/数字量输出模块601和电阻r173连接，电阻r173接地，运算放大器a2异相输入端通过电阻r181与运算放大器a2输出端相连并通过电阻r177与地相连，运算放大器a2输出端与运算放大器a3的同向输入端相连，运算放大器a3的异相输入端与风扇的控制接口相连，运算放大器a3的正电源引脚分别与15v和电容c88一端连接，电容c88另一端接地，运算放大器a3的负电源引脚接地，运算放大器a3的输出端通过电阻r185与三极管q1的基极连接，三极管的集电极与15v电源相连并通过电容c90接地，三极管q1的发射极与风扇4的风机控制接口相连。
24.在实际操作中，将所有硬件按照连接图连接好并做好上位机1软件的配置，控制热电制冷组件试验台架2运转，进入上位机1自动测试主界面，用鼠标点击“start”，数据采集模块5就开始采集热电制冷组件运行的实时温度数据，并通过rs485串口通信将数据传输给上位机1，上位机1接收到数据采集模块5传输的数据后开始对数据进行处理，这是上位机1内部软件程序进行执行操作的，上位机1会将温度数据处理成温度实时数据曲线图并显示在上位机1界面中。而且上位机1会根据实时的温度数据，自动控制程序输出指令，将风机电压控制信号通过rs485串口送到模拟/数字量输出模块501，模拟/数字量输出模块501会输出一个模拟信号和数字信号，模拟信号输出到电压转换电路502，电压转换电路502控制风扇4的输入电压，进而控制风扇4的风量，输出的数字量用于控制警灯发出报警信号以及控制气缸等其他外围功能。由此自动控制、自动调整热电制冷组件的老化测试过程，得到更准确的老化测试结果。系统还可以在另一模式下工作，在上位机1自动测试主界面的测量编辑表中输入设定温度和循环次数，用鼠标点击“reset”和“start”就可以自动进行老化测试，达到设定温度或者循环次数，系统自动停止测试。