半导体制冷温控系统的设计 毕业论文答辩
33页1、常州工学院毕业设计辩论题题 目:半导体制冷温控系统的设计目:半导体制冷温控系统的设计学生姓名:张浩指导老师:蒋渭忠 内容提要一、课题的目的意义二、半导体制冷的原理三、半导体制冷的特点四、本设计所能实现的功能五、系统的总体设计思想六、具体实现及硬件电路介绍七、软件实现局部一、课题的目的意义一、课题的目的意义 温度控制技术温度控制技术是一种非常重要的工业技术。传统的温度控制技术中,加热和制冷往往是分立的。加热加热一般采用将电能或者化学能转换成热能的方法,电阻丝、热电阻等电热元件在工业中都有着广泛的应用;制冷制冷根据应用场合的不同可以采用风冷、水冷和压缩式制冷。在某些特定的场合中,温控系统往往需要同时拥有加热加热和制冷制冷的功能,这时采用上述温控方法显得很不方便;而采用热电制冷器作为控温执行器的半导体温度控制仪可以通过改变流过制冷器的电流方向实现加热和制冷的转换,十分方便。 返回二、半导体制冷的原理二、半导体制冷的原理 半导体制冷原理是半导体材料的温差效应半导体制冷原理是半导体材料的温差效应如果把不同如果把不同极性的两种半导体材料极性的两种半导体材料(P型、型、N型型)联接成电偶对,通过低联
2、接成电偶对,通过低压直流电时就会发生能量的转移压直流电时就会发生能量的转移电流由电流由N N型元件流向型元件流向P P型元件时便吸收热量,这个端面会逐渐变冷,称为冷面型元件时便吸收热量,这个端面会逐渐变冷,称为冷面;同时同时电流由电流由P P型元件流向型元件流向N N型元件时便放出热量。这个端面型元件时便放出热量。这个端面会逐渐变热,称为热面会逐渐变热,称为热面;热量从器件的一面传向了另外一热量从器件的一面传向了另外一面面。重要的是,这种现象是完全可逆的,只要改变直流电。重要的是,这种现象是完全可逆的,只要改变直流电的正负极性,热量传递的方向就会改变,同一制冷器可以的正负极性,热量传递的方向就会改变,同一制冷器可以实现制冷和制热两种功能,因此,热电制冷器既可用于加实现制冷和制热两种功能,因此,热电制冷器既可用于加热又可用于冷却,非常适合用于对温度要求精确的温度控热又可用于冷却,非常适合用于对温度要求精确的温度控制场合。制场合。 返回三、半导体制冷的特点三、半导体制冷的特点 不使用制冷剂,不污染环境;不使用制冷剂,不污染环境;可只冷却一专门的元件或特定的面积,其尺寸和制冷功率可只冷却一专
3、门的元件或特定的面积,其尺寸和制冷功率可按具体要求可大可小;可按具体要求可大可小;体积小、重量轻,可大大节约仪器体积和重量;体积小、重量轻,可大大节约仪器体积和重量;无噪声、无磨损、无振动、运行可靠、维护方便;无噪声、无磨损、无振动、运行可靠、维护方便;可通过改变电流方向到达冷却和加热两种不同的目的可通过改变电流方向到达冷却和加热两种不同的目的,非非常方便地实现制冷、制热两种功能;常方便地实现制冷、制热两种功能;冷却速度快,冷却速度可通过调节工作电源来控制,操作冷却速度快,冷却速度可通过调节工作电源来控制,操作方便;方便;可使用常规电源,工作电压和电流可在一定范围内调整;可使用常规电源,工作电压和电流可在一定范围内调整;制冷量可在制冷量可在mWkW变化,制冷温差可达变化,制冷温差可达20150范围范围 返回四、本设计所能实现的功能四、本设计所能实现的功能预置时显示设定温度;工作时显示实时温度;显示精确到1;能够设定温度上限;温度超过预置温度时开始制冷。 返回五、系统的总体设计思想 返回五、系统的总体设计思想 在这个系统中我们从性能及设计本钱考虑,我们选择AT89S52芯片。AT89S5
4、2的广泛使用,使单片机的价格大大下降。目前,89S52的市场零售价已经低于8255、8279、8253、8250等专用接口芯片中的任何一种;而89S52的功能实际上远远超过以上芯片。因此,如把89S52作为接口芯片使用,在经济上是合算的。在温度传感器的选择上我们采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,且此元件线形较好。在0100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。本制作的最大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量,使数据传输和处理简单化。采用温度芯片DS18B20测量温度,表达了作品芯片化这个趋势。局部功能电路的集成,使总体电路更简洁,搭建电路和焊接电路时更快。而且,集成块的使用,有效地防止外界的干扰,提高测量电路的精确度。所以芯片的使用将成为电路开展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片,也是顺应这一趋势。对于温度的调节系统,我们才用的只是简单的降温方法,如果当温度高于设定的温度值时,单片机系统会通过发送一个高电平的脉冲电流直接送给继电器,使连在继电器上的一个风扇启动,半导体芯片开始制冷
5、来降低温度。在次过程中,我们通过单片机将传感器所测量出来的温度通过数码管显示出来。这样就能只管的观察到即时的温度情况,以便更好的验证系统的性能。 返回六、具体实现及硬件电路介绍 微控制器电路电源局部 电源电路连接图电源局部 由于系统主控芯片单片机的工作电压是由于系统主控芯片单片机的工作电压是+5V+5V的电的电压,因此系统电源电路采用了压,因此系统电源电路采用了78057805作为稳压芯作为稳压芯片。由于在稳压之前和稳压之后电压当中会存片。由于在稳压之前和稳压之后电压当中会存在一定的高频杂波干扰,因此在这里选用的在一定的高频杂波干扰,因此在这里选用的104104的瓷片电容滤除高频的杂波干扰,使原本含有的瓷片电容滤除高频的杂波干扰,使原本含有杂波的脉动的直流变的更加的平稳。如果在系杂波的脉动的直流变的更加的平稳。如果在系统对电源电压要求比较高的情况下此处还可以统对电源电压要求比较高的情况下此处还可以加一个加一个100UF100UF的电解电容,以滤除低频杂波的干的电解电容,以滤除低频杂波的干扰。扰。电源指示灯采用的是电源指示灯采用的是LEDLED作为指示器件,由于作为指示器件,由于LEDL
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