本文介绍了一种恒温器控制系统，该系统使用微处理器作为温度测量和驱动控制中心，并使用半导体制冷芯片作为制冷机。
用该系统控制菲涅耳透镜光学室的温度，菲涅耳耳镜的光学特性保持稳定。今，菲涅耳镜越来越多地用于许多领域，例如光学照明，太阳能的使用，投影仪和照相机。传统光学系统相比，菲涅耳镜具有成本低，加工简单，口径大，体积小，重量轻的特点。前，国内外用于制作菲涅耳镜的主要材料是PMMA，具有透光率高，耐候性好等优点，但由于其特性材料的折射率也会随温度的变化而变化，这将引起菲律宾。头焦距的变化会影响光学系统的聚焦效果，在某些需要高像差控制的地方，必须将工作环境控制在恒定温度下，以保持镜头的稳定性。学系统。于上述原因，本文提出了一种基于PIC16F877A微控制器和TEC的温度控制系统，该系统对使用菲涅耳镜的精密光学照明系统进行恒温处理。系统主要由一个MCU，一个温度测量显示和报警模块，一个驱动和冷却模块，一个与上位机和一个计算机的通讯模块组成。
热模块，如图1所示。CU是系统的中央控制单元，用于处理系统数据和对系统其他组件的完全控制。度测量显示和报警模块用于完成系统温度的采样，温度值显示和过热报警。动和冷却模块主要由H桥和TEC冷却板组成，用于完成系统加热/冷却过程的转换。信模块用于终止与主机的通信，接收来自主机的命令，并将状态从主机发送给主机。却模块与TEC的热量表面紧密接触，因此TEC产生的热量会随时间消散，从而提高了TEC的冷却效率。
系统中使用的微控制器是由美国Microchip Technology公司开发的PIC16F877A单片机，该微处理器具有两个CCP模块，用于外部信号捕获，内部比较输出和PWM输出功能。成了一个10位多通道模数转换器模块。旦引脚上的模拟信号被A / D转换器转换，就可以获得与信号大小成比例的值。/ D转换速度与微控制器的工作时钟速度相关。需要很高的转换速度。设计过程中只需要满足单片机的要求即可；集成了USART模块，以TTL电平的形式与外界进行异步全双工通信；集成的256字节EEPROM用于存储数据。片机的集成模块可以满足系统的所有主要功能要求，可以大大简化系统的硬件设计。
度测量显示和警报模块包括温度采样部分，温度显示部分和过热警报部分，如图2所示。度传感器使用经过内部校准的LM35A温度传感器，其输出电压与摄氏温度呈线性关系。摄氏度对应于10mv的输出，即Vout（T）= 10mv /℃×T℃。MCU的A / D模块的分辨率为10位，对应于最大值1024。
果将10 mv的电压用作测量步骤，则Vout = 10×1024 = 10240 mV，超过了微控制器的参考电压。了便于计算，使用2.5 mV的电压作为步长，最大输出Vout为2.56 V，即基准电压，即基准电压值。RA3引脚设置为2.56 V，并且A / D输出值为实际温度的4。时单片机可以通过向右移动2位来获得实际的输出值。度显示模块使用苏州半导体厂生产的4BS2917 4位数字管。设计过程中，该值由MCU的PORTD端口发出。PORTB端口的选通输出信号RB0 … RB4选择与显示屏相对应的数字电子管。设计电路时，需要考虑数据缓冲器的处理，以保持PORTD端口的输出数据一定时间，否则数码管将显示异常。度报警电路包括光电耦合器和蜂鸣器。MCU检测到温度过高或过低时，引脚RA1会发出低电平，从而使蜂鸣器激活以发送警报信号。
制电路和冷却模块包括一个H桥和一个TEC冷却板，其组成如图3所示。动电路使用四个功率MOS管形成一个H桥，连接到TEC冷却板的正负极。片机通过两个CCP模块发出的PWM脉冲信号控制V1，V4或V2，V3同时打开，这可以使冷却芯片以冷却模式或以加热模式。能同时处于激活状态，即在激活一个组时必须停用该组，因此，在使用PWM输出信号CCP1和CCP2进行切换时冷热状态，请确保在切换之前其他输出弱。
要延迟治疗。当注意，四个功率晶体管V1，V4，V2和V3需要不同类型的MOS晶体管。中，V1和V2需要P沟道MOS晶体管，V3和V4需要N沟道MOS晶体管。热片使用TEC半导体散热片。件使用材料的珀尔帖效应半导体，也就是说，当直流电穿过串联连接的两种或三种不同的半导体材料时，直流电在一对的一端吸收热量，而在另一端产生热量。过改变电流的方向，将切换其吸热结束和生热结束，以执行冷却模式或加热模式的自动转换。设备用作电制冷的一种纯净，避免在其他制冷系统中交换冷液其他阶段的优点是热惯性低，冷却/加热模式快速切换，恒温阀芯可靠性高，系统体积小，适应性强。度上升和下降的要求。中P是平均负载功率。设加热系统时负载从-25°C到 40°C所需的热量为650J，而当负载从 60°C降至 40°C时释放的能量为200J，加热速度v≥4°C / s，则有t =（40℃-（-25℃））/ 4℃/ s = 16.25 s，即Pcmax ≥2×52.3 = 104.6瓦基于以上分析，选择了两个12706型冷却板来构成能量转换单元。体参数如表1所示。热设计与系统的加热和冷却效率直接相关，如果散热设计不好，将不能满足要求。TEC的冷却效率与其冷却方法和结构设计密切相关。热量等于其输入功率与其冷却能力之差。果不能及时散发热量，不仅将无法获得冷却效果，甚至会变热。此，专注于其冷却方法的设计将提高冷却效率。演非常关键的角色。技术设计中，散热部分通常应包括散热片，散热器，导热硅脂，导热垫和风扇，散热片与散热器之间的接触面应接地并涂上导热硅脂。加两者之间的组合以提高热传递效率并增加系统的冷却能力。部冷却风扇用于将外部散热器吸收的热量及时地传导到外部空间。实际工程应用中，为了提高外部散热器的散热效率，也可以采用水冷方式，水冷块与散热器紧密结合。冷块中冷液体的循环将带走系统产生的热量，散热部分的设计大致如图4所示。系统的软件设计分为功能模块，主要包括通讯处理模块，温度转换测量模块，温度显示报警模块，驱动调制模块。散热模块。温度控制调制模块中，通过调节PWM占空比来控制其加热和冷却功率，并根据与设定温度的温差来调节脉冲宽度。实际使用中，系统的热效率和隔热效果是必要的。整PWM占空比以实现冷却速度和恒定温度特性，并避免温度过冲。程图如图6所示。益于该系统的设计，菲涅尔光学室的温度稳定性得到了成功的控制，PWM脉宽调制可以将光学室的温度稳定在与设定温度相差2度，可确保菲涅尔镜的光学特性可以很好地控制通过菲涅耳镜发出的光。
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