为了提高现实世界红外探测器的性能和稳定性，设计了一种自动调节高热红外精密传感器探测器周边温度的装置。设备使用用于控制的半导体芯片制冷来维持外稳定检测器温度的不同功率的冷却，加热和操作单芯片微算C8051F350。益于PID算法编程，结合多点测量，实现环境温度的均匀性和稳定性。验结果表明，该装置可以将探测器周围的温度控制在20°C，一个工作日内控制精度为±0.5°C，大大提高了探测器的性能。
态制冷; MCU; PID算法;性能CLC编号：TP 273.5文献代码：ADOI：10.3969 /j.issn.10055630.2016.02.012Résumé：为提高性能和红外检测器的稳定性，我们设计的冷却板的均匀性和稳定性半导体通过PID算法和多点测量实现红外探测器环境温度的均匀性和稳定性。验结果表明，所述红外检测器的周边温度保持在20℃，以0.5℃上班期间的偏差，并表明，该设备可以显著提高détecteur.Motif的性能：半导体制冷;微控制器单元（MCU）; PID算法;性能介绍高温稳定性控制是红外检测器散热高精度其中一个模块的关键技术，以提高温度的稳定性围绕传感器有助于提高检测器的性能。1]在测量过程中的红外线检测器的性能将受到外部温度和自加热的变化，这影响检测器信号的增益和信号输出到输出信号的信噪比的输出噪声的影响。此，需要一种高精度和高稳定性的恒温控制装置，以提高检测器周边温度的稳定性。设计一般包括两个方面：第一，保温设计，通过增加温控箱外壁的热阻，减少内外热交换，通过TEC冷却板减少不必要的损失，第二，冷却或加热，机柜维护内部温度恒定。
文提出了一种基于C8051F350一控制芯片，与[2] PID控制算法的设计组合，使得检测器外的目标的温度控制为20℃和精度温度控制在±0.5°C。养箱的结构图如图1所示。个恒温器装置主要由培养箱的中央控制模块，供电模块，温度采集模块，冷却芯片TEC及其控制模块，LCD显示模块和通信模块。模块与5伏从LM2475M5和DC 3.3V和3.3V交流电流经由TPS7333QD和分别直流LM11173.3供给。度采集模块用于检测实时温度控制箱中几个不同位置的环境温度。LCD屏幕显示用户参数的状态信息和外壳内的实际温度。据实际温度和温度设定值时，所得到的差由PID算法处理，则该PWM脉冲的适当占空比被发射以使所述半导体制冷模块来冷却或加热半导体以达到规定的工作温度。
境。信模块将当前操作状态发送到较高计算机并接受来自较高计算机的指令。件电路的设计电源模块的MCU部分的工作电压要求交流电压为5 V AC，3.3 V AC和3.3 V DC。先，通过开关电源将220 V / 50 Hz扇区转换为24 V DC。述LM2475M5馈送显示模块DC 5 V LCD，而数字和模拟C8051F350部分分别与经由TPS7333QD模块和LM11173.3交流电3.3V和3.3V交流供给。一个高功率DC电源直接向冷却芯片控制模块提供工作电压。为温度传感器，PT100温度采集模块具有许多优点，包括高稳定性，快速响应和高测量精度。作范围为-200至650°C .PT100是具有正电阻率的电阻温度传感器。
计中的实际温度控制范围可以达到15~55°C [3]。AIN.Ref输入电压是通过将两个精密电阻R16和R17获得的，被用作差分测量的AIN.Ref端，和ADIN1 ADIN2被用作差分测量的另一端和方框图惠斯通电桥如图2所示。于电压值相对低时，该信号直接送到A / d转换器的传输影响测量的准确度，因此需要得到适合于MCU中PGA放大的电压值。实际使用中，PT100不具有良好的一致性，并且随着PT100等部件的老化，每个PT100在相同温度下测量的电阻是不同的。
了改进计算温度的方法，可以使用不同的参数来确保每个PT100的良好一致性。据先前对PT100温度与电阻之间关系的研究，在器件的正常工作范围内，可以认为温度与被测电压具有一定的线性关系。度获取基于所述惠斯登电桥，以使温度是积极与由A / d转换器的MCU被登记在两个温度下采样的电压值用于校准的值所需收集的电压相关Ka和Kb得到T = Ka·Mea。PH_1PH_1广告 KB（1）其中：T是测试温度Mea.AD是由A / D。集通过在在槽的两侧的不同位置测量的温度值的电压，所以能够更好地控制罐内温度的均匀性和稳定性。
却片TEC及其驱动模块TEC选自四个TEC112076。述控制模块使用四个控制电路，如图3所述的半导体冷却片材也被称为片材的HPM APM3020P化合物APM2023N和三极管以控制芯片半导体制冷，热电冷却。
导体冷却是通过由半导体材料[4]中，当通过电偶的直流两种不同半导体材料的帕尔帖效应基于热电现象的冷却方法在串联时，热量可以在电流转矩的两端被吸收。放热量用于冷却或加热。培养箱采用TEC112076制造，可在非常可靠的场所使用，不会造成制冷剂污染。该注意的是，冷却芯片运行时不应立即施加反向电压，应在反向电压施加前停止5分钟。设计的FET驱动电路上，由MCU发送的PWM信号通过MCU端口控制三极管S8050的操作，从而控制APM3020的切换。
APM3020P具有30V的最大工作电压和11 A.将APM2023N的操作完全由从MCU输出的PWM波控制的最大电流。APM2023N具有20V的最大工作电压和所述TEC112076具有15.4伏的最大工作电压和所述培养箱被提供6 A的最大工作电流12.8 A的最大电流通过12V的稳压电源和16.8 A的最大输出电流。温度控制培养箱中在全功率操作时，通过MOS管的电流为约8，其与一致MOS管的技术规格。件设计和基于该温度控制模块单芯片C8051算法软件的设计中，恒温器软件控制流程图被示于图4中的系统部分主要具有以下的功能：后接通时，根据EEPROM存储器的内部数据控制温度，也可以在线设置目标温度值。MCU开始收集温度和经由PID控制算法来控制MOS管开关动作，从而改变制冷半导体芯片的电源电压产生具有适当占空比的PWM波-conducteur。旦电控启动控制卡，就将其初始化并通过温度获取模块收集温差，以便计算数字管显示的当前温度值。后通过串行通信将数据传输到更高的计算机。行地，MCU读取在EEPROM存储器设定的温度值和réglée.Lorsque温差超过3℃比较温度值时，半导体芯片制冷，以便用于以全功率到加速温度的上升或下降。温差小于3℃时，执行PID调节，调节PWM占空比，并加热或冷却半导体冷却片。
PID控制器的PID算法和校准参数的实现是一种常用utilisé.Pour外部环境的干扰，培养箱具有执行一个闭环控制为了实现既定目标，控制和调整整个过程必须不断进行。式模型PID [5]是U = KP（E 1Ti∫t0edτTddedt ）（2）其中，KP是比例系数，积分系数为Ti，Td为差分系数，e是值定义和返回。值观的差异。MCU的实际控制中，需要数字PID。
字PID可以通过在PID控制器的传递函数中离散微分项和积分项来实现。PID控制的编程表达[6]是量Δu（n）的= K P [E（N）-e（N-1）] 纪伊（N） K d [E（N）-2E（N-1） E（式（3）中：Kp是比例系数，Ki为积分系数K是用于传统的PID经验调整系数差，这是不容易找到合适的设置I和。D.闭环控制回路根据经典规则齐格勒尼科尔斯构成。
置调节到无穷大的积分时间，到零的时间导数和比例为适当的值，以使系统能够操作到纯比例后稳定，则比例适当地降低。外部干扰，有系统的临界摆动状态。这个时候，Kp为临界比例，Tc是关键时期振荡波形，然后是con的参数trôleur根据公式[7]计算。]。际应用和测试数据位于安全设备中，红外探测器位于设备内部。于仪器内部各种设备的密度，温度高于室外温度，昼夜温差大。测器的性能受温度的强烈影响为了获得稳定的性能，检测器的温度控制由上述恒温控制装置控制。实验中，通过改变温度控制箱内的温度获得信号和噪声电压的测试数据。
间的连续输出均方根值S（波）是探测器前部吸收器壁的连续均方根输出。验对象是人体，距探测器1米，靠近吸收墙。节温度控制箱内的温度后，测量前稳定30分钟。实际测试中，由于探测器输出电压值变化不大，我们使用探测器的级联放大器电路进行测试。需的测量数据的均方根DC VMS有效值AC Vn和有效值DC转到无人吸收壁当人在吸收壁，然后Vs的= VD-Va和SNR = 10 LG（ PS）。/ Pn）= 20Ig（Vs / Vn）…（4）其中：Vs是检测到人体时检测器输出的变化值; Vn是在检测人体期间检测器输出的有效噪声电压的值。试数据表明温度对信号增益，噪声幅度和信噪比有很大影响，如图4所示。照图5。照图6和图6。
7.温度越低，噪声越低，恒温阀芯测试对象的信号越强，信噪比越高。8显示了温度控制箱在环境温度下的温度变化曲线和罐温度在24小时内的8小时。度控制箱中定义的控制温度为20℃。图中可以看出，该装置可以有效地控制箱内温度的稳定性。要本文介绍了一种基于单片机C8051的自动温度控制，结合多点温度测量和多通道控制。可以用来确保在检测器和控制误差的周边温度的稳定性小于0.5℃。实际应用中，输出噪声降低，所述检测器和所述信号的增益提高了输出噪声，有利于整个培养箱的稳定运行，具有一定的实用价值。
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