半导体制冷器及其制冷控制方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体制冷器及其制冷控制方法，半导体制冷器包括半导体制冷模块、测温模块、电源模块及微控制器，测温模块获取半导体制冷模块的温度数据，微控制器根据温度数据，基于迟滞比较控温控制电源模块的输出电流，半导体制冷模块根据输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷，半导体制冷模块设置在装有所述电路板的井下短节的舱体底部，靠近电路板。在本发明专利技术实施例中，半导体制冷器结构简单，利用半导体制冷模块对电路板进行制冷，有效降低制冷成本。微控制器根据温度数据，基于迟滞比较控温控制电源模块的输出电流，半导体制冷模块根据电源模块的输出电流对电路板进行制冷，有效提高制冷的可靠性。

Semiconductor Refrigerator and Its Refrigeration Control Method

The invention discloses a semiconductor refrigeratory and its refrigeration control method. The semiconductor refrigeratory includes a semiconductor refrigeration module, a temperature measurement module, a power supply module and a microcontroller. The temperature measurement module obtains the temperature data of the semiconductor refrigeration module. According to the temperature data, the microcontroller controls the output current of the power supply module based on hysteresis comparison, and the semiconductor refrigeration module controls the output current according to the output electricity. The circuit board of the underground electronic instrument is refrigerated by flow, and the semiconductor refrigeration module is arranged at the bottom of the cabin of the underground short section equipped with the circuit board, close to the circuit board. In the embodiment of the present invention, the semiconductor refrigeratory has simple structure, and uses the semiconductor refrigeration module to refrigerate the circuit board, thereby effectively reducing the refrigeration cost. The microcontroller controls the output current of the power module based on the temperature data and hysteresis comparison. The semiconductor refrigeration module refrigerates the circuit board according to the output current of the power module, which effectively improves the reliability of refrigeration.

【技术实现步骤摘要】
半导体制冷器及其制冷控制方法
本专利技术涉及油气钻探
，尤其涉及半导体制冷器及其制冷控制方法。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。在石油、天然气钻井或者测井中，地层温度随着地层深度的增加而增加，即地层深度越深，地层温度越高。有研究表明，平均地温梯度为3℃/100m。对于井深5000米的油气井，其5000米处的环境温度可以达到175℃左右。然而广泛应用于常规钻井或者测井的电子仪器的体硅器件，其可靠工作温度的上限一般为125℃左右。这就意味着，常规的钻井或者测井的电子仪器将无法在井深5000米的油气井中使用。在井深5000米及以上的油气井中进行钻井或者测井作业，若选用耐高温超过175℃的耐高温器件，则其成本将是常规电子器件的10倍以上，这将会导致钻井或者测井的成本激增，严重影响钻井或者测井的效率，不利于降本增效。在设计制造耐高温仪器中，存在多种电子部件的冷却技术，如冷却板、隔热封装、制冷剂及金属间密封等，但考虑到钻井井下工具的特殊条件，上述制冷技术都不能满足工业化应用。目前大多数井下钻井或者测测井仪器几乎没有散热系统，通常利用保温装置，例如保温瓶来隔绝外部热量传到内部，同时在保温瓶内放置吸热剂，减缓内部升温。但上述方法并不能使元件内部的热量散发到环境中去。另外，基于Bgo晶体的能谱测井仪通过下井前充入液氮的方式实现降温和制冷，但上述方法造价昂贵，可靠性差，推广价值不高。因此，现有的油气钻井或者测井仪器存在制冷成本高、制冷可靠性差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种半导体制冷器，用以解决现有的油气钻井或者测井仪器存在的制冷成本高、制冷可靠性差的问题，该半导体制冷器包括：半导体制冷模块、测温模块、电源模块以及微控制器；所述测温模块分别连接所述半导体制冷模块和所述微控制器，所述电源模块分别连接所述半导体制冷模块和所述微控制器；所述测温模块用于获取所述半导体制冷模块的温度数据，所述微控制器用于根据所述温度数据，基于迟滞比较控温控制所述电源模块的输出电流，所述半导体制冷模块用于根据所述电源模块的输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷；其中，所述半导体制冷模块设置在装有所述电路板的井下短节的舱体底部，靠近所述井下电子仪器的电路板。本专利技术实施例还提供一种半导体制冷器的制冷控制方法，用以解决现有的油气钻井或者测井仪器存在的制冷成本高、制冷可靠性差的问题，该方法包括：测温模块获取半导体制冷模块的温度数据；微控制器根据所述温度数据，基于迟滞比较控温控制电源模块的输出电流；半导体制冷模块根据所述电源模块的输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷；其中，所述半导体制冷模块设置在装有所述电路板的井下短节的舱体底部，靠近所述井下电子仪器的电路板。本专利技术实施例中，半导体制冷器包括半导体制冷模块、测温模块、电源模块以及微控制器，测温模块分别连接半导体制冷模块和微控制器，电源模块分别连接半导体制冷模块和微控制器，测温模块用于获取半导体制冷模块的温度数据，微控制器用于根据温度数据，基于迟滞比较控温控制电源模块的输出电流，半导体制冷模块用于根据电源模块的输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷，半导体制冷模块设置在装有所述电路板的井下短节的舱体底部，靠近井下电子仪器的电路板。在本专利技术实施例中，该半导体制冷器结构简单、体积小、重量轻，利用半导体制冷模块对井下电子仪器的电路板进行制冷，可以有效降低制冷成本，使得井下电子仪器在较高的环境温度下能够正常工作。另外，本专利技术实施例中的微控制器根据测温模块获取的半导体制冷模块的温度数据，基于迟滞比较控温控制电源模块的输出电流，半导体制冷模块进而根据电源模块的输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷，可以有效提高制冷的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的半导体制冷器的模块结构图；图2为本专利技术实施例提供的半导体制冷模块与井下短节的舱体的位置关系示意图；图3为本专利技术实施例提供的半导体制冷片在不同温差、电流条件下的制冷系数示意图；图4为本专利技术实施例提供的半导体制冷片在最大制冷系数工况下制冷量和温度差的关系示意图；图5为本专利技术实施例提供的半导体制冷片在最大制冷系数工况下电流强度与温度差的关系示意图；图6为本专利技术实施例提供的半导体制冷器的制冷控制方法的实现流程图；图7为本专利技术实施例提供的半导体制冷器的制冷控制方法中步骤602的实现流程图；图8为本专利技术实施例提供的半导体制冷器的制冷控制方法的另一实现流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1示出了本专利技术实施例提供的半导体制冷器的模块结构，图2示出了本专利技术实施例提供的半导体制冷模块101与装有电路板201的井下短节202的舱体2021的位置关系，为便于描述，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：如图1和图2所示，半导体制冷器，其包括半导体制冷模块101、测温模块102、电源模块103以及微控制器104。所述测温模块102分别连接所述半导体制冷模块101和所述微控制器104，所述电源模块103分别连接所述半导体制冷模块101和所述微控制器104。所述测温模块102用于获取所述半导体制冷模块101的温度数据，所述微控制器104用于根据所述温度数据，基于迟滞比较控温控制所述电源模块103的输出电流，所述半导体制冷模块101用于根据所述电源模块103的输出电流对井下电子仪器的电路板201进行制冷，其中，所述半导体制冷模块101设置在装有所述电路板201的井下短节202的舱体2021底部，靠近所述井下电子仪器的电路板201。其中，井下电子仪器的电路板201是指井下钻井或者测井等所使用的、需要进行制冷的各种电子仪器、设备等，即井下电子仪器。在本专利技术实施例中，半导体制冷器包括半导体制冷模块101、测温模块102、电源模块103以及微控制器104，测温模块102分别连接半导体制冷模块101和微控制器104，电源模块103分别连接半导体制冷模块101和微控制器104，测温模块102用于获取半导体制冷模块101的温度数据，微控制器104用于根据温度数据，基于迟滞比较控温控制电源模块103的输出电流，半导体制冷模块101用于根据电源模块103的输出电流对井下电子仪器的电路板201进行制冷，半导体制冷模块101设置在装有所述电路板201的井下短节202的舱体2021底部，靠近井下电子仪器的电路板201。在本专利技术实施例中，该半导体制冷器结构简单、体积小、重量轻，利用半导体制冷模块101对井下电子仪器的电路板201进行制冷，可以有效降低制冷成本，使得井下电子仪器在较高的环境温度下能够正常工作。另外，本专利技术实施例中的微控制器104根据测温模块102获取的半导体制冷模块101的温度数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体制冷器，其特征在于，包括：半导体制冷模块、测温模块、电源模块以及微控制器；所述测温模块分别连接所述半导体制冷模块和所述微控制器，所述电源模块分别连接所述半导体制冷模块和所述微控制器；所述测温模块用于获取所述半导体制冷模块的温度数据，所述微控制器用于根据所述温度数据，基于迟滞比较控温控制所述电源模块的输出电流，所述半导体制冷模块用于根据所述电源模块的输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷；其中，所述半导体制冷模块设置在装有所述电路板的井下短节的舱体底部，靠近所述井下电子仪器的电路板。

【技术特征摘要】
1.一种半导体制冷器，其特征在于，包括：半导体制冷模块、测温模块、电源模块以及微控制器；所述测温模块分别连接所述半导体制冷模块和所述微控制器，所述电源模块分别连接所述半导体制冷模块和所述微控制器；所述测温模块用于获取所述半导体制冷模块的温度数据，所述微控制器用于根据所述温度数据，基于迟滞比较控温控制所述电源模块的输出电流，所述半导体制冷模块用于根据所述电源模块的输出电流对井下电子仪器的电路板进行制冷；其中，所述半导体制冷模块设置在装有所述电路板的井下短节的舱体底部，靠近所述井下电子仪器的电路板。2.如权利要求1所述的半导体制冷器，其特征在于，所述半导体制冷模块包括冷端和热端，所述温度数据包括所述半导体制冷模块热端和冷端的温度差。3.如权利要求2所述的半导体制冷器，其特征在于，所述微控制器用于根据所述温度数据，基于迟滞比较控温控制所述电源模块的输出电流包括：若所述半导体制冷模块热端和冷端的温度差小于预设温度差，微控制器控制所述电源模块的输出电流，使所述半导体制冷器处于最大制冷系数工况；若所述半导体制冷模块热端和冷端的温度差大于或者等于预设温度差，微控制器控制所述电源模块的输出电流线性增大至最大输出电流，使所述半导体制冷器处于最大制冷量工况。4.如权利要求1至3任一项所述的半导体制冷器，其特征在于，若所述井下电子仪器的电路板的温度小于或者等于预设温度，微控制器控制所述电源模块的输出电流为零，使所述半导体制冷器处于不工作状态。5.如权利要求1所述的半导体制冷器，其特征在于，半导体制冷模块包括TEC1系列的半导体制冷片。6.如权利要求1所述的半导体制冷器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永建，李显义，黄衍福，韩昊辰，孙琦，孙成芹，张洪威，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11