一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法技术

一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，属于传感器检测技术领域，是主要由微处理器、按键显示模块、波形发生电路、光耦隔离电路、H桥驱动电路、MOSFETH桥电路、温度传感器和TEC受控对象组成的，本方法通过单片机采集TEC的温度，经过PID运算，发出控制脉冲，由可编程逻辑器件生成H桥的控制波形，通过对电流方向和导通时间的控制，达到对温度控制的目的，控制方式速度快、效率高,可以使温度稳定在很高的精度。

A high precision Tec temperature control method based on MCU

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法
本专利技术涉及一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，属于传感器检测

技术介绍
温度对半导体激光器的输出特性有很大的影响，当LD内部温度增加时，波长也随之增加，波长随温度的典型变化值为0.3～0.4nm/℃，并且LD的电流阈值、最大输出功率和最小功率波动都直接受到工作温度的影响，所以工作温度对LD非常重要，必须给LD提供恒定而且能够精密调整的工作温度。本专利技术研发一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，是主要由微处理器、按键显示模块、波形发生电路、光耦隔离电路、H桥驱动电路、MOSFETH桥电路、温度传感器和TEC受控对象组成的，其特征在于：所述微处理器和按键显示模块相连接，波形发生电路和微处理器相连接，波形发生电路和光耦隔离电路相连接，光耦隔离电路和H桥驱动电路相连接，H桥驱动电路与MOSFETH桥电路相连接，温度传感器和微处理器相连接，TEC受控对象和温度传感器相连接，TEC受控对象和MOSFETH桥电路相连接。所述的微处理器，微处理器采用8位单片机PIC16F877，单片机对TEC的温度控制是采用脉宽调制方式，单片机输出2路控制信号，一路为高低电平，一路为PWM波形，高低电平决定加热制冷的状态，PWM占空比决定加热制冷的时间，由单片机根据采样的温度和设置温度值的偏差经过PID算法得到；温度采样电路对TEC温度进行采样使用的是负温度系数热敏电阻，这种电阻体积小，安装方便，对温度变化响应的灵敏度高，阻值的变化和温度成反比，但不是线性的。为了避免热敏电阻自身发热，影响测温精度，仅对其通以很小电流(1mA)。采用2个电阻和热敏电阻分压，得到电压V1和V2，把两路电压送入单片机进行A/D转换，得到数字量AD1和AD2，然后算出热敏电阻的阻值，在单片机中查找厂家提供的表格，就可以得到当前TEC的温度。所述的波形发生电路主要用于把单片机传来的2路控制信号转换成H桥所需的4路控制波形，采用的器件是ALTERA公司的CPLD，型号是EPM7032。PWM1和PWM2为单片机发出的控制波形，OUTN1，OUTP1，OUTN2，OUTP2分别为H桥上下MOS管的输出波形。TS为死区时间，防止上下MOS管同时导通。该专利技术的有益之处是：本专利技术的基于单片机控制的高精度TEC温控方法，通过单片机采集TEC的温度，经过PID运算，发出控制脉冲，由可编程逻辑器件生成H桥的控制波形。通过对电流方向和导通时间的控制，达到对温度控制的目的，控制方式速度快、效率高,可以使温度稳定在很高的精度。附图说明图1为本专利技术的系统示意图。图中，1、微处理器，2、按键显示模块，3、波形发生电路，4、光耦隔离电路，5、H桥驱动电路，6、MOSFETH桥电路，7、温度传感器，8、TEC受控对象。具体实施方式一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，是主要由微处理器1、按键显示模块2、波形发生电路3、光耦隔离电路4、H桥驱动电路5、MOSFETH桥电路6、温度传感器7和TEC受控对象8组成的，其特征在于：所述微处理器1和按键显示模块2相连接，波形发生电路3和微处理器1相连接，波形发生电路3和光耦隔离电路4相连接，光耦隔离电路4和H桥驱动电路5相连接，H桥驱动电路5与MOSFETH桥电路6相连接，温度传感器7和微处理器相连接1，TEC受控对象8和温度传感器7相连接，TEC受控对象8和MOSFETH桥电路6相连接。所述的微处理器，微处理器采用8位单片机PIC16F877，单片机对TEC的温度控制是采用脉宽调制方式，单片机输出2路控制信号，一路为高低电平，一路为PWM波形，高低电平决定加热制冷的状态，PWM占空比决定加热制冷的时间，由单片机根据采样的温度和设置温度值的偏差经过PID算法得到；温度采样电路对TEC温度进行采样使用的是负温度系数热敏电阻，这种电阻体积小，安装方便，对温度变化响应的灵敏度高，阻值的变化和温度成反比，但不是线性的。为了避免热敏电阻自身发热，影响测温精度，仅对其通以很小电流(1mA)。采用2个电阻和热敏电阻分压，得到电压V1和V2，把两路电压送入单片机进行A/D转换，得到数字量AD1和AD2，然后算出热敏电阻的阻值，在单片机中查找厂家提供的表格，就可以得到当前TEC的温度。所述的波形发生电路主要用于把单片机传来的2路控制信号转换成H桥所需的4路控制波形，采用的器件是ALTERA公司的CPLD，型号是EPM7032。PWM1和PWM2为单片机发出的控制波形，OUTN1，OUTP1，OUTN2，OUTP2分别为H桥上下MOS管的输出波形。TS为死区时间，防止上下MOS管同时导通。本装置在工作时，由LD引起的温度变化经热敏电阻温度传感器变成电信号，经过滤波处理，送到微控制器AD转换器，与设定的温度进行比较，所得的偏差信号经过PID运算处理调整后，输出的数字控制量进入系统的波形发生电路，输出执行机构所需的4路控制波形，控制MOSFETH桥电路对被控对象LD进行加热或者制冷，达到控制LD温度的目的。因为在冷热端温差一定的情况下，TEC的制冷量和工作电流成正比关系，因此可以通过改变经过TEC两端电流的大小和方向来控制加热和制冷量。对于本领域的普通技术人员而言，根据本专利技术的教导，在不脱离本专利技术的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，是主要由微处理器、按键显示模块、波形发生电路、光耦隔离电路、H桥驱动电路、MOSFETH桥电路、温度传感器和TEC受控对象组成的，其特征在于：所述微处理器和按键显示模块相连接，波形发生电路和微处理器相连接，波形发生电路和光耦隔离电路相连接，光耦隔离电路和H桥驱动电路相连接，H桥驱动电路与MOSFETH桥电路相连接，温度传感器和微处理器相连接，TEC受控对象和温度传感器相连接，TEC受控对象和MOSFETH桥电路相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，是主要由微处理器、按键显示模块、波形发生电路、光耦隔离电路、H桥驱动电路、MOSFETH桥电路、温度传感器和TEC受控对象组成的，其特征在于：所述微处理器和按键显示模块相连接，波形发生电路和微处理器相连接，波形发生电路和光耦隔离电路相连接，光耦隔离电路和H桥驱动电路相连接，H桥驱动电路与MOSFETH桥电路相连接，温度传感器和微处理器相连接，TEC受控对象和温度传感器相连接，TEC受控对象和MOSFETH桥电路相连接。


2.如权利要求1所述的一种基于单片机控制的高精度TEC温控方法，其特征在于：所述的微处理器，微处理器采用8位单片机PIC16F877，单片机对TEC的温度控制是采用脉宽调制方式，单片机输出2路控制信号，一路为高低电平，一路为PWM波形，高低电平决定加热制冷的状态，PWM占空比决定加热制冷的时间，由单片机根据采样的温度和设置温度值的偏差经过P...

【专利技术属性】
技术研发人员：马驰，朱悦，张鹏，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61