CN107132863A - 一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，包括上位机，用于加热器、制冷片及箱内箱外温度的检测,担负主要的控制任务，下位机，用于负责对主控制器工作情况的监控及电源供电电压的监视，信息采集模块，用于采集环境温度信息并传输给上位机，所述信息采集模块的信号输出端连接上位机。本发明基于半导体制冷技术的恒温控制系统通过电热管和半导体制冷块实现了加热和降温双重功能，同时本设计采用单片机作为主控元件和从控元件，使得本设计具有功能多样、性能稳定和智能程度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒温控制系统，具体是一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统。
背景技术
温控电路是日常生活中常见的控温装置，从热水器、电饭锅到电磁炉、电热水壶，内部都设有温控电路，在工业生产中也占有极其重要的地位，例如液压系统中油温的控制，液压系统是工业控制领域最常用的压力设备，其内部的液压油温直接关系到整个液压系统的稳定性，因此液压油温要求控制在恒温状态，但是现有的温控电路内部大多结构复杂，稳定性较差，其控制精度低。
同时现有的温控电路大多只具有加热功能，当温度过高时只能通过环境温度来降温，从而达到恒温的目的，环境降温速度很慢，且效果不理想，因此这类温控电路的使用范围有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，包括上位机，用于加热器、制冷片及箱内箱外温度的检测,担负主要的控制任务，下位机，用于负责对主控制器工作情况的监控及电源供电电压的监视，信息采集模块，用于采集环境温度信息并传输给上位机，所述信息采集模块的信号输出端连接上位机，上位机还通过I/O端口连接下位机，上位机与下位机共同连接在逻辑控制模块的信号输入端，所述逻辑控制模块的输出端通过光耦隔离模块连接加热模块、制冷模块和风扇，所述下位机上还连接有智能电源和存储器，智能电源包括变压器W、三端稳压器集成芯片IC1、三极管V1、喇叭B和蓄电池E，所述变压器W的绕组N1的两端分别连接220V交流电的两端，变压器W的绕组N2的一端连接整流桥T的电压输入端口1和瞬态电压抑制二极管DW，变压器W的绕组N2的另一端连接整流桥T的电压输入端口3和瞬态电压抑制二极管DW的另一端，整流桥T的电压输出端口2分别连接三端稳压集成芯片IC1的电压输入端口1和电容C1，三端稳压集成芯片IC1的电压输出端口3分别连接电阻R1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R2、蓄电池E的正极和电压输出端口，电阻R1的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接电阻R2的另一端，三极管V1的集电极连接二极管D2的阳极，蓄电池E的负极连接二极管D2的阴极、电容C1的另一端和整流桥T的负电压输出端口4，所述光耦隔离模块内部包含3组光耦隔离电路，3组光耦隔离电路结构相同，光耦隔离电路包括光耦隔离芯片U1和电阻R1，所述光耦隔离芯片U1内部发光二极管的阳极连接输入信号IN，光耦隔离芯片U1内部发光二极管的阴极接地，光耦隔离芯片U1内部光敏三极管的集电极连接5V直流电，光耦隔离芯片U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R3和输出信号OUT，电阻R3的另一端接地，所述输入芯片IN来自于逻辑控制模块，所述输出信号OUT连接加热模块、制冷模块和风扇模块中的一个。
作为本发明进一步的方案：所述上位机上连接有电压检测器。
作为本发明再进一步的方案：所述电压检测器的型号为MAX707。
作为本发明再进一步的方案：所述二极管D2为发光二极管。
作为本发明再进一步的方案：所述光耦隔离芯片U1的型号为4N25。
作为本发明再进一步的方案：所述加热模块为电热管，制冷模块为半导体制冷块。
作为本发明再进一步的方案：所述逻辑控制模块为与门。
作为本发明再进一步的方案：所述上位机的型号为AT89S52，下位机的型号为AT89C2051。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于半导体制冷技术的恒温控制系统通过电热管和半导体制冷块实现了加热和降温双重功能，同时本设计采用单片机作为主控元件和从控元件，主控元件负责加热器、制冷片及箱内箱外温度的检测,担负主要的控制任务。主控元件选AT89S52单片机,内含看门狗定时器,在芯片外加MAX707作为电源监控电路；除可以向主控元件提供可靠的复位信号以外,还可以检测掉电中断申请信号,当掉电发生时及时保存现场数据，从控元件选AT89C2051,主要负责对主控元件工作情况的监控及电源供电电压的监视。当掉电现象发生时，AT89C2051内的电压比较器会检测到这种变化,并由后备电池供电，为防止高电压强电流对弱电部分的干扰,主控制器产生的控制信号都经过光电隔离送向驱动电路,以提高系统的可靠性，因此系统具有功能多样、性能稳定和智能程度高的优点。
附图说明
图1为一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统的结构示意图。
图2为智能电源的电路图；
图3为光耦隔离模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-3，一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，包括上位机，用于加热器、制冷片及箱内箱外温度的检测,担负主要的控制任务，下位机，用于负责对主控制器工作情况的监控及电源供电电压的监视，信息采集模块，用于采集环境温度信息并传输给上位机，所述信息采集模块的信号输出端连接上位机，上位机还通过I/O端口连接下位机，上位机与下位机共同连接在逻辑控制模块的信号输入端，所述逻辑控制模块的输出端通过光耦隔离模块连接加热模块、制冷模块和风扇，所述下位机上还连接有智能电源和存储器。
上位机上连接有电压检测器。电压检测器的型号为MAX707。
智能电源包括变压器W、三端稳压器集成芯片IC1、三极管V1、喇叭B和蓄电池E，所述变压器W的绕组N1的两端分别连接220V交流电的两端，变压器W的绕组N2的一端连接整流桥T的电压输入端口1和瞬态电压抑制二极管DW，变压器W的绕组N2的另一端连接整流桥T的电压输入端口3和瞬态电压抑制二极管DW的另一端，整流桥T的电压输出端口2分别连接三端稳压集成芯片IC1的电压输入端口1和电容C1，三端稳压集成芯片IC1的电压输出端口3分别连接电阻R1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R2、蓄电池E的正极和电压输出端口，电阻R1的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接电阻R2的另一端，三极管V1的集电极连接二极管D2的阳极，蓄电池E的负极连接二极管D2的阴极、电容C1的另一端和整流桥T的负电压输出端口4。
二极管D2为发光二极管。
光耦隔离模块内部包含3组光耦隔离电路，3组光耦隔离电路结构相同，光耦隔离电路包括光耦隔离芯片U1和电阻R1，所述光耦隔离芯片U1内部发光二极管的阳极连接输入信号IN，光耦隔离芯片U1内部发光二极管的阴极接地，光耦隔离芯片U1内部光敏三极管的集电极连接5V直流电，光耦隔离芯片U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R3和输出信号OUT，电阻R3的另一端接地，所述输入芯片IN来自于逻辑控制模块，所述输出信号OUT连接加热模块、制冷模块和风扇模块中的一个。
光耦隔离芯片U1的型号为4N25。加热模块为电热管，制冷模块为半导体制冷块。逻辑控制模块为与门。上位机的型号为AT89S52，下位机的型号为AT89C2051。
本发明的工作原理是：主控制器负责加热器、制冷片及箱内箱外温度的检测,担负主要的控制任务。主控制器选AT89S52单片机,内含看门狗定时器,在芯片外加MAX707作为电源监控电路；除可以向主控制器提供可靠的复位信号以外,还可以检测掉电中断申请信号,当掉电发生时及时保存现场数据。加热棒使用交流220V供电,制冷片采用15V直流稳压电源供电。为防止高电压强电流对弱电部分的干扰,主控制器产生的控制信号都经过光电隔离送向驱动电路,以提高系统的可靠性。
从控制器选AT89C2051,主要负责对主控制器工作情况的监控及电源供电电压的监视。当掉电现象发生时,AT89C2051内的电压比较器会检测到这种变化,并由后备电池供电。
主从控制器之间的监控是相互的。主从控制器通过它们之间的I/O端口进行信息交互,彼此监视对方的工作状态,并采取相应的处置措施,保证系统对外操作的安全。
智能电源的具体电路如图2所示，电路中的电源部分由变压器W、瞬态电压抑制二极管DW和整流桥T组成，220V市电经过变压器W降压后，再进入整理桥T中进行整流，电路中的瞬态电压抑制二极管DW能够消除市电尖峰电压，从整流桥T的端口2输出的电压经过电容C1滤波和三端稳压集成芯片IC1稳压后电路供电，电压经过二极管D1后给蓄电池E充电，同时电压经过电阻R1后加在PNP三极管V1的基极，因此三极管V1不导通，电压还给负载供电，遇到市电断电时，蓄电池E一方面给负载供电，另一方面经过电阻R2给三极管V1供电，此时三极管V1的基极无电压，因此V1导通，发光二极管D2点亮作为掉电指示。
光耦隔离模块的具体电路如图3所示，当IN端口无信号输出时，光耦隔离芯片U1的内部发光二极管不点亮，其内部的光敏三极管也不导通，输出端口OUT无信号输出，当IN端口有信号输出时，光耦隔离芯片U1的内部发光二极管点亮，其内部的光敏三极管也随之导通，输出端口OUT输出控制信号，控制加热模块、制冷模块或风扇的开启。风扇是为了能够将加热模块和制冷模块的热量和冷气更好的扩散。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，包括上位机，用于加热器、制冷片及箱内箱外温度的检测,担负主要的控制任务，下位机，用于负责对主控制器工作情况的监控及电源供电电压的监视，信息采集模块，用于采集环境温度信息并传输给上位机，其特征在于，所述信息采集模块的信号输出端连接上位机，上位机还通过I/O端口连接下位机，上位机与下位机共同连接在逻辑控制模块的信号输入端，所述逻辑控制模块的输出端通过光耦隔离模块连接加热模块、制冷模块和风扇，所述下位机上还连接有智能电源和存储器，所述智能电源包括变压器W、三端稳压器集成芯片IC1、三极管V1、喇叭B和蓄电池E，所述变压器W的绕组N1的两端分别连接220V交流电的两端，变压器W的绕组N2的一端连接整流桥T的电压输入端口1和瞬态电压抑制二极管DW，变压器W的绕组N2的另一端连接整流桥T的电压输入端口3和瞬态电压抑制二极管DW的另一端，整流桥T的电压输出端口2分别连接三端稳压集成芯片IC1的电压输入端口1和电容C1，三端稳压集成芯片IC1的电压输出端口3分别连接电阻R1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电阻R2、蓄电池E的正极和电压输出端口，电阻R1的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接电阻R2的另一端，三极管V1的集电极连接二极管D2的阳极，蓄电池E的负极连接二极管D2的阴极、电容C1的另一端和整流桥T的负电压输出端口4，所述光耦隔离模块内部包含3组光耦隔离电路，3组光耦隔离电路结构相同，光耦隔离电路包括光耦隔离芯片U1和电阻R1，所述光耦隔离芯片U1内部发光二极管的阳极连接输入信号IN，光耦隔离芯片U1内部发光二极管的阴极接地，光耦隔离芯片U1内部光敏三极管的集电极连接5V直流电，光耦隔离芯片U1内部光敏三极管的发射极连接电阻R3和输出信号OUT，电阻R3的另一端接地，所述输入芯片IN来自于逻辑控制模块，所述输出信号OUT连接加热模块、制冷模块和风扇模块中的一个。
2.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述上位机上连接有电压检测器。
3.根据权利要求2所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述电压检测器的型号为MAX707。
4.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述二极管D2为发光二极管。
5.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述光耦隔离芯片U1的型号为4N25。
6.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述加热模块为电热管，制冷模块为半导体制冷块。
7.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述逻辑控制模块为与门。
8.根据权利要求1所述的一种基于半导体制冷技术的恒温控制系统，其特征在于，所述上位机的型号为AT89S52，下位机的型号为AT89C2051。
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