一种基于TEC的小型快速高精度恒温系统的制作方法

本发明涉及恒温系统技术领域，具体为一种基于TEC的小型快速高精度恒温系统。

背景技术：

温度在工业生产和实验研究中是重要参数，温度控制和检测的准确性直接影响产品的性能或实验结果的准确性。如基于电学参数法和瞬态热测试法的半导体器件热阻测试中，为待测器件提供快速响应的高精度恒温环境是获得精确热阻值的重要前提，但是目前工业上无法实现高精度的温度测量，虽然在实验室中能够实现高精度的温度测量，但是操作过程会受到很多方面的干扰，不能大规模运行，更不利于在工厂进程温度测量，不仅会出现精度要求达不到标准，操作还比较复杂。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于TEC的小型快速高精度恒温系统，利用新的加热制冷技术，具有体积小、响应速度快、高精度、无制冷剂、易于实现加热制冷转换等特点，使其在微小型恒温系统方面具有广泛的应用，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于TEC的小型快速高精度恒温系统，由温度控制单元、嵌入式控制器，温度采集单元和恒温箱组成；所述嵌入式控制器通过输出PWM波将检测到的信息传递到温度控制单元，并通过控制温度控制单元来设置恒温箱内部的温度；

所述温度采集单元将镶嵌在恒温箱内部的半导体加热制冷片上的温度信息采集下来，并利用并行采集电路将电压信息传送到嵌入式控制器的数据端，且将采集到的表面温度值转换为电压信号，利用嵌入式控制器计算该电压信号对应温度实测值与温度设定值的偏差；

所述嵌入式控制器的双向输入端口还通过RS232通讯模块与PC机相连接，并通过网络服务器与移动终端通讯；

所述温度控制单元包括H桥电路和恒流源电路，H桥电路用于控制TEC加热制冷切换，嵌入式控制器通过输出加热信号或者制冷信号控制H桥电路运行，以维持恒温。

作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式控制器采用STM32F103RBT6系列的处理芯片，并外接复位电路、外部时钟电路、按键电路以及通讯串口模块构成简单的嵌入式最小系统。

作为本发明一种优选的技术方案，所述半导体加热制冷片采用最大温差可达60度的TEC1-12706系列的处理芯片，且用4组半导体加热制冷片平铺于恒温箱下方。

作为本发明一种优选的技术方案，所述H桥电路由两部分组成：加热信号HOT和制冷信号COLD控制H桥电路，并在H桥电路的输入端与场效应管MOSFET的G极相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述温度采集单元采用K型热电偶和温度采集芯片相结合的测温，所述温度采集芯片采用MAV6675系列的处理芯片，在温度采集芯片的内部还服从SPI通讯协议，能够通过控制线与嵌入式控制器的数据端相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述复位电路主要采用复位信号的低电平有效的方式进行控制，所述外部时钟电路根据时钟的上升沿或者出现复位信号时才有效。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于TEC的小型快速高精度恒温系统，以STM32F103RBT6为 微 控 制 器， 通 过 串 口RS232将微控制器与 PC 机连接，传输温度设定值与温度实测值，且温度采集电路采集TEC表面温度值转换为电压信号，微控制器计算该电压信号对应温度实测值与温度设定值的偏差，利用数字PID算法实时调整输出的PWM值，即调整流过恒流源电路的电流值，最终实现恒温控制，利用新的加热制冷技术，具有体积小、响应速度快、高精度、无制冷剂、易于实现加热制冷转换等特点，使其在微小型恒温系统方面具有广泛的应用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖面结构示意图；

图3为本发明温度采集芯片接口示意图；

图4为本发明温度控制电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种基于TEC的小型快速高精度恒温系统，由温度控制单元、嵌入式控制器，温度采集单元和恒温箱组成；所述嵌入式控制器通过输出PWM波将检测到的信息传递到温度控制单元，并通过控制温度控制单元来设置恒温箱内部的温度；

所述温度采集单元将镶嵌在恒温箱内部的半导体加热制冷片上的温度信息采集下来，并利用并行采集电路将电压信息传送到嵌入式控制器的数据端，且将采集到的表面温度值转换为电压信号，利用嵌入式控制器计算该电压信号对应温度实测值与温度设定值的偏差，所述半导体加热制冷片采用最大温差可达60度的TEC1-12706系列的处理芯片，且用4组半导体加热制冷片平铺于恒温箱下方。

所述嵌入式控制器采用STM32F103RBT6系列的处理芯片，并外接复位电路、外部时钟电路、按键电路以及通讯串口模块构成简单的嵌入式最小系统，所述嵌入式控制器的双向输入端口还通过RS232通讯模块与PC机相连接，并通过网络服务器与移动终端通讯，所述复位电路主要采用复位信号的低电平有效的方式进行控制，所述外部时钟电路根据时钟的上升沿或者出现复位信号时才有效。

所述温度控制单元包括H桥电路和恒流源电路，H桥电路用于控制TEC加热制冷切换，嵌入式控制器通过输出加热信号或者制冷信号控制H桥电路运行，以维持恒温，所述温度采集单元采用K型热电偶和温度采集芯片相结合的测温，所述温度采集芯片采用MAV6675系列的处理芯片，在温度采集芯片的内部还服从SPI通讯协议，能够通过控制线与嵌入式控制器的数据端相连接，所述H桥电路由两部分组成：加热信号HOT和制冷信号COLD控制H桥电路，并在H桥电路的输入端与场效应管MOSFET的G极相连接。

本发明的工作原理：该基于TEC的小型快速高精度恒温系统，以STM32F103RBT6为 微 控 制 器， 通 过 串 口RS232将微控制器与 PC 机连接，传输温度设定值与温度实测值，且温度采集电路采集TEC表面温度值转换为电压信号，微控制器计算该电压信号对应温度实测值与温度设定值的偏差，利用数字PID算法实时调整输出的PWM值，即调整流过恒流源电路的电流值，最终实现恒温控制，利用新的加热制冷技术，具有体积小、响应速度快、高精度、无制冷剂、易于实现加热制冷转换等特点，使其在微小型恒温系统方面具有广泛的应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。