摘要：本文开发了一种基于固态制冷技术和集成ARM核心技术的高精度热循环系统。系统包括高精度温度采集系统，功率控制模块，人机交互系统和其他基本功能模块。
据系统的特点，在传统的PID控制算法的基础上，提出了一种多模糊PID控制算法。
果表明，该系统可以实现更高的温度和温升，降温控制精度，可应用于需要高精度热循环温度控制的场合。键词：半导体制冷热循环系统模糊PID控制中图分类号：TP273.5文献标识码：A产品编号：1007-9416（2015）06-0000-00固态制冷，又称热电制冷，基于一些半导体。料的热电转换效应可以通过改变导电DC电流的方向来实现，以在同一制冷板上获得冷却或加热。项技术是在19世纪早期发现的，随着20世纪50年代半导体材料技术的迅速发展，在工程领域得到了广泛的应用。
其他技术相比，固态制冷技术具有以下优点：温度控制领域具有快速冷却/加热切换，无噪音，高可靠性和高控制能力，广泛应用于温度控制领域。事，医疗和日常生活。于固态制冷技术，本文档设计了一个带有集成控制器和高精度温度采集系统的热循环温度控制系统，能够实现高精度的温度控制和快速切换高度和温度下降。系统由在图1所示系统结构中串联使用1.四组由马洛产生XLT2389半导体制冷芯片来实现的424 W.三星ARM9 S3C2410芯片最大冷却功率是用作主MCU（64M NANDFLASH）。序和数据存储;使用SDRAM构成64MB 32位内存放大器;使用Pt100铂电阻和AD ADS1216采样芯片组成温度采集系统;使用压控恒流源提供半导体冷却芯片的驱动电流;人机界面，输入和显示温度控制信息。件设计系统选用Marlow公司生产的四片XLT2389型半导体制冷芯片，串联工作，工作电流达到19 A，最大制冷量可达424 W和之间的差值热端和冷端之间的温度可能达到66℃的温度采集系统具有作为信号过程中的温度控制过程中收集实时温度控制装置的温度值的函数返回温度控制程序，以确保系统温度控制的准确性。度采集系统主要由温度传感器和AD采样电路组成。系统采用Pt100 A级薄膜铂电阻作为温度传感器，具有精度高，线性度好，灵敏度高，响应时间短，稳定性好等优点。要用于中低温区（-200~650°C）的温度传输。测量精度温度。统采用四线恒流源激励方式测量温度，可以完全消除探头电阻引起的误差，准确测量传感器的压降并计算出数值。力获得温度值。
系统使用TI Burr-Brown生产的ADS1216作为AD温度采样芯片。
AD通过SPI接口与外界交换信息，并可轻松连接到S3C2410的SPI接口进行控制。ADS1216提供两个高精度，可编程恒流源，可轻松连接四线铂电阻，无需额外扩展恒流源。系统的测量温度范围为0至120°C，温度采样精度应为0.1°C。据Pt100的温度特性，当温度大于0时°C，当t = 120°C时，dRt = 3，909×10-2Ω。PT100是敏感的自动échauffement.Pour减少因电阻的自加热的错误，则激励电流的振幅必须尽可能远减少possible.The系统产生两个恒定电流通道通过编程ADS1216可获得2 mA电流，这需要ADS1216采样电压的分辨率。于2×10-3×3.909×10-2 = 7.82×10-5V。于系统测量的温度范围为0至120°C，因此相应的标准电阻范围为100.00Ω至146.06Ω，测量电压范围为0.2 V至0.29212 V.因此，ADS1216范围介于0和5V之间，GPA增益为16.分辨率为5 /（222×16）= 7.45×10-8 <7.82×10- 5，符合系统精度要求，如图2所示。了提高温度采样的准确性，冷凝器价格有必要在采样温度后对信号的算术平均方法进行滤波，将温度的采样频率设置为100 Hz并且过滤10个样本数据的算术平均值，以获得0.1秒循环的实时温度值。循环系统需要稳定精确的直流电源，控制方向和尺寸，使固态制冷片加热和冷却温度控制对象，使模块的输出电流用过的电源控制必须快速反应。
动低，线性好。
系统使用压控恒流源为半导体制冷芯片提供驱动电流，电源输入控制电压在0到5V之间变化，输出电流在可以控制电源在-20A和 20A之间变化。系统使用AD 4通道12位I2C总线接口的AD5326 DA芯片为电源提供控制电压。片可以通过I2C总线接口轻松与CPU通信。了直接连接CPU，芯片提供3.3V电压，参考电压选择为2.5V，输出电压N / A使用运算放大器ca3140放大。系统的人机界面模块采用S3C2410集成LCD控制器和触摸屏控制器，采用四线电阻式触摸屏和680×18位1840 TFT LCD显示屏作为显示设备。度控制程序的设置，温度曲线显示，PID参数设置，控制系统的状态等。以通过用户界面模块完成。于风扇必须在冷却期间运行，而不是在预热期间运行，因此控制器发送信号以控制风扇运行。冷却过程中，控制器发出5 V的电压信号，使MOSFET导通并且风扇正在运行。加热期间，控制器发出0 V的电压信号，因此MOSFET关闭，风扇没有运行。计控制算法与大多数温度控制系统或加热设备一样，固态热循环系统可简化为一流的纯惯性滞后过程。然，在实际控制过程中，材料的物理性质，环境温度，负载的热阻和热容量会随着温度和带电物体的变化而变化，因此温度控制器必须在此基础上执行。
一步的研究使其成为系统精确温度控制的理想选择。PID控制算法是温度控制领域中应用最广泛的控制方法之一，具有结构简单，鲁棒性强，易于实现，易于使用等优点。可靠性。
3显示了使用纯数字PID控制的温度变化曲线。稳态下，系统可以实现更高的温度控制精度，但动态性能不佳。到目标温度时，会发生超车和明显的振荡。此，需要改进控制算法。据固态热循环系统的特性，系统使用多模式分段控制策略进行控制。温度和目标值之间的差较大时，模糊控制算法被选择，同时将温度和所述目标值之间的差较小，模糊PID控制算法被采用。标是，在升高和降低温度的过程的初始阶段，系统必须尽可能快地改变动态速率，并且N / A的数字输入信号可以做得像可以通过模糊控制器实现，从而产生更大的控制电流。温度接近目标温度时，切换到模糊自适应PID控制器，使用模糊控制器调整基于返回值和PID控制器的动态性能Palliez缺点的变化PID控制器的控制参数，如如图4所示。过控制系统和温度控制的准确性。5显示了采用多模式分割调节时系统的温度曲线。以看出，该算法可以优化系统性能，实现均匀的温升，低过冲，低振荡和高精度。论本文讨论的基于固态制冷技术的热循环控制系统不仅提供更高的温度控制精度和更快的温度变化率。时，通过使用ARM技术集成的外围接口和集成操作系统（如WinCE和Linux）中的集成功能，还可以继续研究系统。精度温度控制，扩展扩展功能。考文献[1]徐德生。
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