基于半导体致冷器控制的热流放大模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块。导热体分内、外二部分，在内导热体的Ｘ方向左、右两侧同时安装第一半导体致冷器和第二半导体致冷器，内导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器的另一侧设有第一散热器，第二半导体致冷器的另一侧设有第二散热器，第一半导体致冷器、第二半导体致冷器由热流放大模块控制器控制，外导热体的下方埋有第一温度传感器和第二温度传感器，外导热体的上方埋有第三温度传感器和第四温度传感器。采用半导体致冷器作为热流放大模块的冷热驱动源既可以放大，又可以缩小，甚至可以改变热流方向；双边对称结构使热量流动趋于合理，且易于控制；半导体致冷器工作时对原先热流的影响变小。

Heat amplification module based on semiconductor cooler control

The invention discloses a heat flow amplification module controlled by a semiconductor cooler. The conductor with inner and outer conductor of the two part, the X direction of the left and right sides of the installation of the first semiconductor cooler and second semiconductor cooler, between the inner heat conductor and the semiconductor cooler is coated with thermal silica, the first semiconductor cooler on the other side is provided with a first radiator, the other side is provided with a second radiator the second semiconductor cooler, first semiconductor cooler, second semiconductor cooler by heat amplifier module controller, a first temperature sensor and a second temperature sensor is buried beneath outer conductor, third temperature sensors and fourth temperature sensors buried above the outer heat conductor. The semiconductor cooler as a heat flow amplification module, cold driving source can not only magnify, and can be reduced, can even change the direction of heat; the heat flow of bilateral symmetrical structure tends to be reasonable, and easy to control; when the semiconductor refrigerator works influence to the original heat flux becomes small.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块。
技术介绍
在复杂的超精密机电系统领域，热流场往往难以精确控制，从而导致温度场、位移场的不确定变化，使热成为制约超精密技术发展的主要因素之一。特别是超精密机电系统功能部件朝模块化方向发展，使功能部件之间的热量传递变得更为复杂，热对精度的影响更加明显，因此日益体现出热功能部件研究的重要性和迫切性。目前对功能部件联接处热态特性的控制可分为二类一类是被动控制方式，由于该方式不需要额外的致冷器或致热器，控制相对简单，但可控性差，热流控制精度难以达到理想的效果，而且一致性较差；另一类是主动控制方式，该方式引入了致冷器及致热器，缺点是能耗大，但能控性和一致性较好。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块。导热体分内、外二部分，在内导热体的X方向左、右两侧同时安装第一半导体致冷器和第二半导体致冷器，内导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器的另一侧设有第一散热器， 第二半导体致冷器的另一侧设有第二散热器，第一半导体致冷器、第二半导体致冷器由热流放大模块控制器控制，外导热体的下方埋有第一温度传感器和第二温度传感器，外导热体的上方埋有第三温度传感器和第四温度传感器。本专利技术的优点1)采用半导体致冷器作为热流放大模块的冷热驱动源，既可以加热，又可以致冷，因此使热流放大模块对热流密度既可以放大，又可以缩小，甚至可以改变热流方向；2)不仅导热体左右对称，而且安装的半导体致冷器和散热器也左右对称，双边对称结构使热量流动趋于合理，且易于控制；3)与半导体致冷器接触的内导热体上边和左右开有沟槽，仅仅下边与外导热体构成一体，这样的结构使半导体致冷器工作时对原先热流的影响变小。附图说明图1是基于半导体致冷器控制的热流放大模块结构示意图；图2是基于半导体致冷器控制的热流放大模块控制框图。具体实施例方式本专利技术采用双边对称结构的半导体致冷器作为冷热驱动源，对原先热流密度q1实现放大或缩小，即q2＝Kq1，其中K的范围较宽。当需要放大K倍时，半导体致冷器与导热体接触的一面为热面，通过第一温度传感器至第四温度传感器的测温，推算出q1和q2，若q2/q1大于K，减小半导体致冷器的控制功率；若q2/q1小于K，增大半导体致冷器的控制功率。当需要缩小K倍时，半导体致冷器与导热体接触的一面为冷面，通过第一温度传感器至第四温度传感器的测温，推算出q1和q2，若q2/q1大于K，增大半导体致冷器的控制功率；若q2/q1小于K，减小半导体致冷器的控制功率。总之，通过温度传感器进行测温，推算出热流密度q1和q2，然后控制半导体致冷器电流的方向和功率，从而完成闭环反馈控制，最终实现对原先热流密度q1的放大或缩小。由于金属材料的刚度较高，热导率也适中，因此导热体的材料可以是钢、金、银、铜、铝、镍、锌、锡或者合金。如图1所示，导热体分内、外二部分，内、外导热体通过下方构成一体。这样的结构使半导体致冷器的控制功率改变对原先热流密度影响较小。在内导热体的X方向左、右两侧同时安装第一半导体致冷器4和第二半导体致冷器8，内导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，目的是使热量便于传递，第一半导体致冷器4的另一侧设有第一散热器5，第二半导体致冷器8的另一侧设有第二散热器9。第一半导体致冷器、第二半导体致冷器由热流放大模块控制器控制。外导热体的下方埋有第一温度传感器1和第二温度传感器2，外导热体的上方埋有第三温度传感器6和第四温度传感器7。如图2所示，热流放大模块控制器的电路为第一温度传感器和第二温度传感器分别经第一信号调理电路和第二信号调理电路与第一差动放大电路相连，然后经第一A/D转换器后与单片机相连；第三温度传感器和第四温度传感器分别经第三信号调理电路和第四信号调理电路与第二差动放大电路相连，然后经第二A/D转换器与单片机相连；单片机经D/A转换器与第一功率放大电路和第二功率放大电路相连，然后分别与第一半导体致冷器和第二半导体致冷器相连，单片机经正负逻辑转化电路与计算机串行接口相连。第一温度传感器至第四温度传感器采用Pt100或Cu50；第一信号调理电路至第四信号调理电路实现信号放大、滤波功能，都采用OP07放大器加以实现；第一差动放大电路和第二差动放大电路都采用7650放大器加以实现；第一A/D转换器和第二A/D转换器都采用14位的LTC1418；单片机采用89C52或89C51；D/A转换器采用0832；第一功率放大电路和第二功率放大电路由LM317为核心加以实现；第一半导体致冷器和第二半导体致冷器都采用TEC1-7106T125或TEC1-12706T125或TEC1-12708T125或TEC1-12709T127；正负逻辑转化电路由MAX232C为核心加以实现。控制系统以单片机为核心，并且通过RS232C接口与计算机相连，从而使热流放大模块控制器可以享用计算机的一切软、硬件资源，如热流放大倍数K的设定，控制策略的改变，环境的监测及自适应控制的实现等等。权利要求1.一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块，其特征在于，导热体分内、外二部分，在内导热体的X方向左、右两侧同时安装第一半导体致冷器(4)和第二半导体致冷器(8)，内导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器(4)的另一侧设有第一散热器(5)，第二半导体致冷器(8)的另一侧设有第二散热器(9)，第一半导体致冷器、第二半导体致冷器由热流放大模块控制器控制，外导热体的下方埋有第一温度传感器(1)和第二温度传感器(2)，外导热体的上方埋有第三温度传感器(6)和第四温度传感器(7)。2.根据权利要求1所述的一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块，其特征在于，所述的热流放大模块控制器的电路为第一温度传感器和第二温度传感器分别经第一信号调理电路和第二信号调理电路与第一差动放大电路相连，然后经第一A/D转换器后与单片机相连；第三温度传感器和第四温度传感器分别经第三信号调理电路和第四信号调理电路与第二差动放大电路相连，然后经第二A/D转换器与单片机相连；单片机经D/A转换器与第一功率放大电路和第二功率放大电路相连，然后分别与第一半导体致冷器和第二半导体致冷器相连，单片机经正负逻辑转化电路与计算机串行接口相连。全文摘要本专利技术公开了一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块。导热体分内、外二部分，在内导热体的X方向左、右两侧同时安装第一半导体致冷器和第二半导体致冷器，内导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器的另一侧设有第一散热器，第二半导体致冷器的另一侧设有第二散热器，第一半导体致冷器、第二半导体致冷器由热流放大模块控制器控制，外导热体的下方埋有第一温度传感器和第二温度传感器，外导热体的上方埋有第三温度传感器和第四温度传感器。采用半导体致冷器作为热流放大模块的冷热驱动源既可以放大，又可以缩小，甚至可以改变热流方向；双边对称结构使热量流动趋于合理，且易于控制；半导体致冷器工作时对原先热流的影响变小。文档编号G05D23/19GK1641507SQ20041008469公开日2005年7月20日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日专利技术者胡旭晓 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半导体致冷器控制的热流放大模块，其特征在于，导热体分内、外二部分，在内导热体的Ｘ方向左、右两侧同时安装第一半导体致冷器（４）和第二半导体致冷器（８），内导热体与半导体致冷器之间涂有导热硅胶，第一半导体致冷器（４）的另一侧设有第一散热器（５），第二半导体致冷器（８）的另一侧设有第二散热器（９），第一半导体致冷器、第二半导体致冷器由热流放大模块控制器控制，外导热体的下方埋有第一温度传感器（１）和第二温度传感器（２），外导热体的上方埋有第三温度传感器（６）和第四温度传感器（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡旭晓，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]