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半导体制冷器温度控制系统的设计与实现

作　者: 童汉维
导　师: 曾延安
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 半导体制冷器温度控制比例积分微分单片机
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 3次
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内容摘要

对于光电探测器,噪声是一直存在的,如何才能够减小和消除噪声是十分重要的问题。在光电探测器中的固有噪声与探测器工作的环境温度是密不可分的,所以说,如果能够控制探测器的工作温度就能够很好的控制探测器的噪声。本文介绍了一种基于半导体制冷器的温度控制系统,该系统能够对所目标空间内进行温度控制,可控的温度范围从-20℃到60℃,可以实现对探测器的快速精确温度控制。半导体制冷器是一种利用珀尔帖效应来进行制冷的器件,它具有体积小、重量轻、使用寿命长、没有噪音、无机械运动、加热制冷迅速、控制精度高、不需要制冷剂、无污染等优点。本文设计的温控系统包括单片机系统,温度测量系统,温度的输入和显示,以及半导体制冷器的功率驱动这几个部分。温度测量系统指的是通过温度传感器读取目标系统的当前温度,这里采用的是数字式的温度传感器,易于单片机读取测量值。单片机是整个温控的中央处理器,温度控制算法是在单片机中进行运算的。将测量到的当前温度值输入到单片机,再通过比例积分微分控制算法的运算,就可以得到要输出的控制量。单片机计算出的控制量要通过半导体制冷器的功率驱动电路才能驱动半导体制冷器工作。首先要将控制量经过数模转换器转换成模拟的电压量,然后通过半导体制冷器的驱动电路,将可变的电压量转换成可变的电流量驱动半导体制冷器正常工作,完成温度控制的目的。温度的输入模块是为了能够方便的调节目标温度,显示模块则是为了能够实时的显示目标系统的当前温度。本文介绍的温控系统中,控制算法是一个非常重要的部分。这里采用被广泛使用经典控制算法——比例微分积分算法。它的优点是结构简单、实用、价格低、控制效果好。

半导体制冷器温度控制系统的设计与实现

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