CN103941778B - 微型恒温箱的温度控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物、临床医学检验及化学分析中的恒温保存装置，公开了一种微型恒温箱的温度控制系统和方法。本发明中，采用比例‑积分‑微分PID算法，对探测到的恒温箱箱体内的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，得到加热或者制冷，以及加热或者制冷时间，并对恒温箱箱体内保存生物样品的部分进行加热或者制冷，使恒温箱箱体内的温度恒定于目标温度，从而自动调整恒温箱箱体内的温度到设定的目标温度，不受环境温度的限制。

Description

微型恒温箱的温度控制系统和方法

技术领域

本发明涉及生物、临床医学检验及化学分析中的恒温保存装置，特别涉及一种智能生物疫苗样品恒温保存箱的温度控制系统和方法。

背景技术

恒温箱广泛应用于制药、育苗、食品保鲜等领域，目前有部分医用恒温箱利用氟利昂制冷，温控器控制，其设备结构复杂、机构较大，且成本较高，尤其是在使用恒温空间较小时使用很不方便。另一部分市场上以及业界采用的恒温箱体积过大，只能制热，制冷需要依靠外界环境进行热量扩散，这样制冷的下限就是环境温度，完全无法满足高端疫苗以及诸多生物样品的保存在较低温度甚至零度以下的要求。此外，目前高端生物疫苗以及样品储存中还存在诸多难题，比如箱体体积大，功耗高，箱体内温度不稳定不均匀，制冷制热效率低，恒温过程缓慢等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型恒温箱的温度控制系统和方法，使得恒温箱箱体内的温度自动调整到设定的目标温度，不受环境温度的限制。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种微型恒温箱的温度控制系统，包含：温度传感器、半导体制冷片、加热管和微处理器；

所述温度传感器用于探测金属浴核心的温度，并传送给所述微处理器；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应；

所述微处理器采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得出加热时间或者制冷时间，并驱动所述加热管对所述金属浴核心进行加热，或者驱动所述半导体制冷片对所述金属浴核心进行制冷，使所述金属浴核心的温度恒定于所述目标温度。

本发明的实施方式还提供了一种微型恒温箱的温度控制方法，包含以下步骤：

A.探测金属浴核心的温度；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应；

B.采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得出加热或者制冷时间；

C.根据所述加热以及加热时间，对所述金属浴核心进行加热；或者根据所述制冷以及制冷时间，对所述金属浴核心进行制冷；

D.重复步骤A至C，使所述金属浴核心的温度恒定于所述目标温度。

本发明实施方式相对于现有技术而言，采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的恒温箱箱体内的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得到加热或者制冷时间，并对恒温箱箱体内保存生物样品的部分进行加热或者制冷，使恒温箱箱体内的温度恒定于目标温度，从而自动调整恒温箱箱体内的温度到设定的目标温度，不受环境温度的限制。此外，在微型恒温箱内采用金属浴核心在恒温箱箱体内形成稳定均匀的温度场，并在金属浴核心上预留用于安放生物疫苗样品保存管的孔，并且孔的形状和尺寸与生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应，在恒温过程中，直接对金属浴核心进行加热或者制冷，使得恒温过程较快；并且，需要保存的样品被金属浴核心包围，而金属浴核心形成的温度场是稳定均匀的，因此使得恒温箱箱体内生物疫苗样品保存管所处位置的温度稳定均匀。

另外，所述微处理器包含PID计算器，所述PID计算器根据所述探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D；确定脉宽调制PWM信号的占空比。

采用PID算法计算制冷或者加热的控制信号，可实现探测温度与目标温度偏差较大时的快速调整，以及偏差较小时的精细调整，同时保证恒温过程的快速性和恒温温度的精确性。

另外，还包含：半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路；

所述微处理器根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号；

其中，两路使能信号分别选择所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路进行制冷或加热；所述半导体制冷片和所述加热管在同一时间只有一方恒定工作；

两路PWM信号分别输出给所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路；

所述半导体制冷片驱动电路根据PWM信号驱动所述半导体制冷片进行制冷；

所述加热管驱动电路根据PWM信号驱动所述加热管进行加热。

温度控制系统既可制冷，又可加热，不受环境温度的限制，实现恒温器所允许温度范围内任意温度的恒温，满足高端疫苗以及诸多生物样品的保存在较低温度甚至零度以下的要求。

另外，所述温度传感器位于所述金属浴核心下部，孔底水平高度，三个孔之间；所述加热管位于所述金属浴核心顶部设有的两个互相连通的环形槽内；所述半导体制冷片嵌入所述金属浴核心的底部。

温度传感器测得的温度更接近金属浴核心的真实温度，使温度控制系统对微型恒温箱的温度控制更精确。

另外，所述微处理器安置于保温盖上，其中，所述保温盖位于所述金属浴核心上部；

所述保温盖上设有触点，分别将所述温度传感器、所述加热管、所述半导体制冷片和所述微处理器连接。

通过保温层隔离金属浴核心与外界环境，可以使金属浴核心完全处于良好的低耗能保温状态；通过触点连接可以使接触电阻小，提高电连接的可靠性。

另外，所述金属浴核心底部保温层则位于可装卸的保温底盘上；旋下底部保温底盘，用打火机或热水浴直接加热底部裸露的金属浴核心，或者直接用冰块敷底部裸露的金属浴核心。通过外部加热或制冷将恒温箱预热或者冷却到一定温度后，再启动电子保温功能，可以快速进入保温状态。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的微型恒温箱的温度控制系统示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的微型恒温箱的结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的微型恒温箱的剖面示意图；

图4是根据本发明第一实施方式的微型恒温箱的温度控制系统中的H桥驱动电路示意图；

图5是根据本发明第二实施方式的微型恒温箱的温度控制方法的流程图；

图6是根据本发明第二实施方式的微型恒温箱的温度控制系统的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种微型恒温箱的温度控制系统，该系统采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的恒温箱箱体内的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，得到加热或者制冷，以及加热或者制冷时间，并对恒温箱箱体内保存生物样品的部分进行加热或者制冷，使恒温箱箱体内的温度恒定于目标温度，从而自动调整恒温箱箱体内的温度到设定的目标温度，不受环境温度的限制。

具体地说，如图1所示，本实施方式包含：温度传感器、半导体制冷片、加热管和微处理器；温度传感器用于探测金属浴核心的温度，并传送给微处理器。其中，如图2和图3所示，金属浴核心201位于微型恒温箱内，金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔204，孔的形状和尺寸与生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应。也就是说，恒温箱采用铜质或铝质核心模块作为金属浴核心，需要保存的样品放置在金属浴核心上预留的孔内，在恒温过程中，直接对金属浴核心进行加热或者制冷，使得恒温过程较快；此外，需要保存的样品被金属浴核心包围，而金属浴核心形成的温度场是稳定均匀的，因此使得恒温箱箱体内生物疫苗样品保存管所处位置的温度稳定均匀。

采用PID算法计算制冷或者加热的控制信号，可实现探测温度与目标温度偏差较大时的快速调整，以及偏差较小时的精细调整，同时保证恒温过程的快速性和恒温温度的精确性。具体地说，微处理器采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得到加热或者制冷时间，并驱动加热管和加热管对金属浴核心进行加热，或者驱动半导体制冷片对金属浴核心进行制冷，使金属浴核心的温度恒定于目标温度。具体地说，微处理器包含PID计算器，PID计算器根据探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D；确定脉宽调制PWM信号的占空比。微处理器根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号，其中，两路使能信号分别选择半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路进行制冷或加热；半导体制冷片和加热管在同一时间只有一方恒定工作；两路PWM信号分别输出给半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路；半导体制冷片驱动电路根据PWM信号驱动半导体制冷片进行制冷；加热管驱动电路根据PWM信号驱动加热管进行加热。也就是说，一路使能信号用于加热，另一路使能信号用于制冷；一路PWM信号用于控制加热时间，另一路PWM信号用于控制制冷时间。通过PWM信号的占空比实现探测温度与目标温度偏差较大时的快速调整，以及偏差较小时的精细调整。

温度传感器205位于金属浴核心下部，孔底水平高度，三个孔之间，用于探测金属浴核心的温度；加热管206位于金属浴核心顶部设有两个互相连通的环形槽；半导体制冷片（未图示）嵌入金属浴核心的底部。也就是说，在金属浴核心模块下部靠孔底高度，从PCR管孔间设计了一温度传感器探头孔，探头伸及三只PCR管孔之间；在金属浴模块顶部开大小两个环形槽，并相互连通，安置了微型环状加热管，加热管上部再用一块金属片盖住，用螺丝固定在下部金属浴模块上。如果微型电热器损坏，可用螺丝拆卸下该金属片进行更换维修。

微处理器根据温度传感器探测到的温度，输出控制信号，通过半导体制冷片对金属浴核心进行制冷，或者通过加热管对金属浴核心进行加热。这样本实施方式的恒温箱既可制冷，又可加热，不受环境温度的限制，实现恒温器所允许温度范围内任意温度的恒温，满足高端疫苗以及诸多生物样品的保存在较低温度甚至零度以下的要求。

此外，温度控制系统还包含：半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路；微处理器输出PWM信号通过半导体制冷片驱动电路驱动半导体制冷片制冷，或者通过加热管驱动电路驱动加热管加热；其中，半导体制冷片和加热管在同一时间只有一方恒定工作。在实际应用中，半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路可以采用H桥功率放大驱动电路，具体地可以采用N沟道MOS管设计全H桥驱动电路，如图4所示。微处理器根据温度传感器探测到的金属浴核心的温度、预先设定的目标温度，采用比例-积分-微分PID算法计算得到制冷或者加热的控制信号，驱动半导体制冷片制冷，或者驱动加热管加热；其中，半导体制冷片和加热管在同一时间只有一方恒定工作。也就是说，制冷和制热分开，制冷采用TEC半导体制冷片，制冷时产生的热量需要排散去,而制热采用加热管来达到，制冷和制热一般都在稳定的情况下只有一方在恒定工作，不宜高速频繁的切换。

此外，值得一提的是，本实施方式可以采用电池，为微型恒温箱的电子器件部分提供电源。比如，电池采用紧凑的锂离子电池，在微小的体积内，储电容量可以做到10AH（安培小时）以上，由于系统的加热和制冷功耗比较高，但是本系统采用PID来调节制热或者制冷电压的占空比，这样大大降低了功耗水平，为恒温箱的短途的旅行，或者近距离的携带出行提供了可能性。本实施方式还设计了一个外部交流电源转换器和一个车载电源（12V直流）转换器，用于电池的充电和外部供电保温。

而且，为了方便恒温箱的使用，还可以设计一个液晶显示界面和一组按键，比如说，液晶显示采用12864带中文字库液晶屏幕，显示4行，包含：目标温度、当前环境温度、时间、步进时间。一组按键包含4个按键或者5个按键，有温度和时间的增加（+）和减少（-），设置好后还可以保存，可以取消，并且用24C02保存设置的参数，避免每次开机重设。按键按下时还可以有蜂鸣器提示。

此外，值得说明的是，微处理器安置于保温盖上，其中，保温盖位于金属浴核心上部；保温盖上设有触点，分别将温度传感器、加热管、半导体制冷片和微处理器连接。用可靠的触点将金属浴的温度传感器、加热管和半导体制冷片与保温盖上的电子器件部分分别连接，在保温盖装上后电路连通，即可以显示金属浴的温度。在保温盖上的安装方式可制成圆筒状微型温控器，设计了可靠的四个触点，这点如同手机电池的触点。

此外，值得一提的是，如图2和图3所示，恒温箱由内向外依次为金属浴核心201、保温层202、外壳203。金属浴核心201上留有用于安放生物疫苗样品保存管304的孔204，该孔204的形状和尺寸与生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应，如图3所示。金属浴核心可以设计成圆柱形，用于安放生物疫苗样品保存管的孔有N+1个，其中1个孔位于圆柱形的金属浴核心的中心位置，其余N个孔围绕着中心位置的孔在圆周上均匀排列，这种排列方式进一步保证了恒温箱箱体内温度分布均匀。比如图2中，微型恒温箱一次可以对7只PCR管（用于保存生物疫苗）进行控温，PCR管呈六角形排列，那么在金属浴核心上按PCR管的尺寸留有7个尖底孔，一个位于中心位置，其余6个围绕中心位置的孔在圆周上均匀排列。

此外，孔径比生物疫苗样品保存管相应部位的直径大0.2至0.5毫米，孔深为15至16mm。这一金属浴核心与生物疫苗样品保存管之间的间隔进一步保证了生物疫苗样品保存管所处环境的温度稳定均匀。一方面，如果金属浴核心与生物疫苗样品保存管之间的间隔过大，会导致金属浴核心形成的温度场与安放生物疫苗样品保存管的孔内形成的温度场不一致，从而导致生物疫苗样品保存管的实际保存温度与金属浴核心的温度不一致；另一方面，如果金属浴核心与生物疫苗样品保存管之间的间隔过小，会导致因生物疫苗样品保存管的热胀冷缩而取放不便。

此外，值得说明的是，微型恒温箱还包含保温层，金属浴核心包裹在保温层内，保温层可以采用石棉、泡沫塑料中的一种或叠层作为保温材料。金属浴核心上部的保温层202′位于可装卸的保温盖302内，保温层内预留一定空间，保证生物疫苗样品保存管的安置，在PCR管放入后上紧保温盖保证整个模块完全处于良好的低耗能保温状态。金属浴核心底部的保温层202〞位于可装卸的保温底盘303上；旋下底部保温底盘，用打火机或热水浴直接加热底部裸露的金属浴核心，使金属浴核心预热到一定的温度，再启动电子器件部分。同理，也可以直接用冰块敷设在底部裸露的金属浴核心进行制冷，使金属浴核心冷却到一定的温度，再启动电子器件部分。通过外部加热或制冷将恒温箱预热或者冷却到一定温度后，再启动电子保温功能，可以快速进入保温状态。

本发明的第二实施方式涉及一种微型恒温箱的温度控制方法，其流程如图5所示，包含以下步骤：

步骤501，探测金属浴核心的温度；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应。

步骤502，采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得到加热或者制冷时间。

具体地说，根据探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D；确定脉宽调制PWM信号的占空比。

步骤503，根据加热以及加热时间，对金属浴核心进行加热；或者根据制冷以及制冷时间，对金属浴核心进行制冷。

具体地说，根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号；其中，两路使能信号分别选择半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路进行制冷或加热；半导体制冷片和加热管在同一时间只有一方恒定工作；两路PWM信号分别输出给半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路；根据PWM信号驱动半导体制冷片进行制冷；或者，根据PWM信号驱动加热管进行加热。

步骤504，判断金属浴核心的温度是否恒定于目标温度，若否，则重复执行步骤501至步骤503，若是，则探测金属浴核心的温度，判断金属浴核心的温度是否恒定于目标温度。

本实施方式的恒温箱的保温操作程序是：安置PCR管——盖上保温盖——打开电子控制电路——设置目标温度——电子器件部分工作——开始保温，工作流程如图6所示。由于本实施方式采用高性能微处理器，通过智能算法（PID)，控制加热、制冷，使某个体积内的温度恒定于设定好的温度，从而达到恒温的目的。因此，可以设定需要的目标温度，然后通过温度传感器检测恒温箱内温度，以PID算法与环境温度和目标温度进行计算，微控制器控制加热或者制冷使能，微控制器输出2路使能信号，2路PWM信号，其中一路使能信号用于加热，另一路使能信号用于制冷，一路PWM信号用于控制加热时间，此时间根据PID算法得出并且控制，另一路PWM信号用于控制制冷时间，同理也是由PID算法得出。其中驱动加热管和制冷片的电路采用H桥，全桥结构。通过控制使能方向控制加热或者制冷，通过控制PWM信号从而控制加热或者制冷的时间，从而达到恒温的效果。

并且采用液晶显示来显示当前的温度状态，以及配合按键设定目标温度，以及比例系数P、积分时间I、微分时间D这些参数，则可以设定时间的步进量，最小步进为30s，可以按照30s的整数倍步进量加，同时温度也有最小的步进量，取0.5℃为最小步进量，可以按照0.5℃整数倍加温度。比如目标温度设定为:10℃，此时环境温度为20℃，则可以设定制冷时间T=300s，从而在5分钟内温度就可恒定于10℃，按照要求的精度实现温度的恒定，以此类推，可选其他的方式来设置，从而达到按照时间来维持恒温的目的。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，包含：温度传感器、半导体制冷片、加热管和微处理器；

所述温度传感器用于探测金属浴核心的温度，并传送给所述微处理器；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应；

所述微处理器采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得出加热时间或者制冷时间，并驱动所述加热管对所述金属浴核心进行加热，或者驱动所述半导体制冷片对所述金属浴核心进行制冷，使所述金属浴核心的温度恒定于所述目标温度。

2.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述微处理器包含PID计算器，所述PID计算器根据所述探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D；确定脉宽调制PWM信号的占空比。

3.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，还包含：半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路；

所述微处理器根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号；

其中，两路使能信号分别选择所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路进行制冷或加热；所述半导体制冷片和所述加热管在同一时间只有一方恒定工作；

两路PWM信号分别输出给所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路；

所述半导体制冷片驱动电路根据其中一路PWM信号驱动所述半导体制冷片进行制冷；

所述加热管驱动电路根据另一路PWM信号驱动所述加热管进行加热。

4.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述温度传感器位于所述金属浴核心下部，孔底水平高度，三个孔之间；

所述加热管位于所述金属浴核心顶部设有的两个互相连通的环形槽内；

所述半导体制冷片嵌入所述金属浴核心的底部。

5.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述微处理器安置于保温盖上，其中，所述保温盖位于所述金属浴核心上部；

所述保温盖上设有触点，分别将所述温度传感器、所述加热管、所述半导体制冷片和所述微处理器连接。

6.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述金属浴核心底部保温层则位于可装卸的保温底盘上；旋下底部保温底盘，用打火机或热水浴直接加热底部裸露的金属浴核心，或者直接用冰块冷敷底部裸露的金属浴核心。

7.一种微型恒温箱的温度控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

A.探测金属浴核心的温度；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应；

B.采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得出加热或者制冷时间；

C.根据所述加热以及加热时间，对所述金属浴核心进行加热；或者根据所述制冷以及制冷时间，对所述金属浴核心进行制冷；

D.重复步骤A至C，使所述金属浴核心的温度恒定于所述目标温度。

8.根据权利要求7所述的微型恒温箱的温度控制方法，其特征在于，在所述步骤B中，包含以下子步骤：

根据所述探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D；

确定脉宽调制PWM信号的占空比。

9.根据权利要求7所述的微型恒温箱的温度控制方法，其特征在于，在所述步骤C中，包含以下子步骤：

根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号；其中，两路使能信号分别选择半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路进行制冷或加热；半导体制冷片和加热管在同一时间只有一方恒定工作；两路PWM信号分别输出给所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路；

根据其中一路PWM信号驱动所述半导体制冷片进行制冷；或者，根据另一路PWM信号驱动所述加热管进行加热。