STM32驱动的模糊PID半导体制冷片控制系统

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"基于STM32的半导体制冷片控制系统设计" 本文主要介绍了一种基于STM32微控制器的半导体制冷片(帕尔贴)控制系统的设计,该系统应用于医疗检测设备,以模拟人体温度环境,确保检测精度。系统采用了电机驱动芯片DRV8834来驱动帕尔贴进行制冷或加热,以控制温度。然而,传统的PID控制策略在应对温度控制中的惯性误差和快速响应需求时存在局限性。 为了克服这些问题,文章提出了模糊自适应PID控制方法。这种控制方法能够在线实时调整PID参数Kp、Ki、Kd,以优化控制脉冲,更准确地控制驱动器的使能状态。模糊PID控制的优势在于不需要精确的数学模型,可以处理非线性、时变和时滞问题,具有良好的鲁棒性和快速响应速度。通过对Simulink仿真和实验结果的分析,证明了模糊PID控制系统在精度和响应速度上均达到了预期效果。 在系统硬件设计方面,文章提到了使用3D数字温度传感器DS18B20,这是一种一线总线接口的温度传感器,具备体积小、电压范围广、易于与微处理器接口等优点,用于实现温度的精确采集。STM32微控制器(具体型号为STM32F10X,即9EF/B系列)作为核心处理单元,其强大的计算能力和丰富的外部资源能够高效执行模糊PID算法。 整个温度控制系统包含了制冷和加热功能,通过温度传感器持续检测箱体内温度,并与设定值比较。当温度低于设定值时,驱动帕尔贴进行加热;反之,进行制冷,使箱体内温度保持在设定范围内的微小波动,以实现高精度控温。 该文详细阐述了基于STM32的半导体制冷片控制系统的设计思路,包括模糊自适应PID控制的运用,以及关键硬件组件的功能和选择,为类似温度控制应用提供了参考方案。通过采用模糊PID控制,系统能够在复杂环境下保持高精度和快速响应,满足了对温度控制的严格要求。
2021-07-07 上传
摘要:设计了一种以单片机HⅣ447为核心,半导体制冷片为发热制冷体的智能恒温控制系统.通过H桥驱动电路控制半导体制冷片进行加热或制冷,实现了自动恒温控制关键词:HT46R47半导体制冷片;恒温控制系统:H桥驱动电路   随着人们生活水平的提高,智能化的液体加热制冷类家电越来越多地出现在人们的日常生活中,这些产品大多采用发热管或PC热敏电阻进行加热,仅仅具有加热功能;而使用半导体制冷片可以具备加热和制冷双重功能,但缺陷是传统的半导体制冷片的方向控制大多使用继电器来完成,继电器属于机械式开关,当频繁导通或关断时不仅会发岀噪音,而且还会降低其使用寿命.因此,有必要探索一种高效、静噪、安全的半导体制冷片控制方法   本系统采用直流的半导体制冷片作为核心加热制冷元件.半导体制冷片是利用物理现象中的帕尔贴效应,靠电子空穴在运动中直接传递能量来实现的.当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,所以将半导体制冷片的一面贴合在要加热或制冷的液体一侧,通过控制半导体制冷片的电压方向就可以达到加热或制冷的日的.半导体制冷技术的优点是结构简单,体积小;无制冷工质,无振动,噪声小,寿命长,维修方便;启动快,控制灵活H桥驱动电路常用于直流电机的方向控制,本系统将H桥驱动电路引入对半导体制冷片进行控制如图2所示,当控制信号PC1为高电平,PTC2为低电平时,左侧臂两个8550三极管Q1和Q2导通,由于上、下两个MOS管分别为P沟道和N沟道MOS管,所以任何时刻只能有1个导通,而此时上面的P管,即Q5导通;而另外一臂上,两个三极管Q3和Q4都没有导通,此时下面的N沟道MOs管Q8导通,于是在半导体制冷片两端形成12V电压差,制冷片开始加热(或制冷).同理,当PTCI为低电平,PC2为高电平时,此时半导体制冷片电压翻转,原来加热(或制冷)的一面开始制冷(或加热).