一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路及方法与流程

本发明属于温度控制，尤其涉及一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路及方法。

背景技术：

1、目前，半导体制冷片tec也称为热电制冷片的原理是peltier效应，它既可以制冷又可以加热，通过改变直流交流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，根据热电的原理来实现的。为了实现tec控制多采用mcu加mos加运放或者单独的tec芯片，这样成本较高，例如图1，控制芯片即mcu通过整流pwm单独控制mos开断以单独实现制冷或制热，而对于温度影响较大的元件的温度难以稳定控制，也影响了电路温度调节的效率。

技术实现思路

1、有鉴于此本发明提供了一种对元件的温度稳定控制、驱动热电制冷片精准调节的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路及方法，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。

2、第一方面，本发明提供了一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，所述恒温控制电路包括控制单元、温度采样单元、驱动单元和热电制冷单元，所述温度采样单元、所述驱动单元与所述控制单元连接，所述热电制冷单元与所述驱动单元连接；

3、所述驱动单元包括驱动控制芯片、整流电路、第一反馈电路和第二反馈电路，所述整流电路、所述第一反馈电路、所述第二反馈电路与所述驱动控制芯片连接，所述第一反馈电路包括并联在所述驱动控制芯片的两个引脚的第一电容、并联连接在所述第一电容两端的第一fb模块和第二fb模块，所述第二反馈电路包括与所述热电制冷单元连接的第三fb模块、与所述第三fb模块连接的第二电容，所述第二电容、所述第三fb模块与所述驱动控制芯片连接；

4、所述控制单元接收所述温度采样单元发送的采样电压以确定所述采样电压对应的温度值，所述控制单元将所述温度值与预设温度阈值进行比较通过所述整流电路控制所述驱动控制芯片调整所述热电制冷单元的工作模式，其中，所述工作模式包括制热模式和制冷模式。

5、作为上述技术方案的进一步改进，所述温度采样单元包括设置在所述控制单元上的第一采样模块和第二采样模块、与所述第一采样模块连接的第一热敏电阻、以及与所述第二采样模块连接的第二热敏电阻。

6、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一采样模块与所述第二采样模块的电路结构相同，所述第一采样模块采集所述第一热敏电阻所处的环境温度，所述第二采样模块采集所述第二热敏电阻所处的控温处温度。

7、作为上述技术方案的进一步改进，所述恒温控制电路还包括上位机和通信接口，所述控制单元与所述上位机通过所述通信接口连接。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述恒温控制电路还包括与所述控制单元连接的显示单元，所述显示单元用于显示热电制冷单元的制热量、制冷量、环境温度和控温处温度中的至少一种。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述控制单元的型号为stm32f103rdt6，所述驱动控制芯片的型号为drv8871dda，所述控制单元输出pwm波控制所述驱动控制芯片的输出电压并根据所述热电制冷单元的伏安特性曲线计算出当前电压对应的制热量或制冷量。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一fb模块、所述第二fb模块和所述第三fb模块用于抑制信号或电源线的高频噪声和尖峰干扰，所述第一fb模块、所述第二fb模块和所述第三fb模块的型号和参数相同，所述第一电容的两端为常开触点。

11、作为上述技术方案的进一步改进，当所述控制单元接收到所述温度采样单元的采样电压对应的温度值小于所述预设温度阈值，所述控制单元通过所述整流电路控制所述驱动控制芯片调整所述热电制冷单元的工作模式为制热模式，其中，所述驱动控制芯片驱动所述制热模式对应的电流正向流进所述热电制冷单元；

12、当所述控制单元接收到所述温度采样单元的采样电压对应的温度值大于或等于所述预设温度阈值，所述控制单元通过所述整流电路控制所述驱动控制芯片调整所述热电制冷单元的工作模式为制冷模式，其中，所述驱动控制芯片驱动所述制热模式对应的电流反向流进所述热电制冷单元。

13、第二方面，本发明还提供了一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制方法，包括以下步骤：

14、获取控制单元接收温度采样单元发送的采样电压以确定所述采样电压对应的温度值；

15、判断所述温度值是否小于预设温度阈值，其中，预设温度阈值根据温度采样单元中的热敏电阻的阻值表换算成对应的温度值；

16、若是，所述控制单元通过整流电路控制所述驱动控制芯片调整热电制冷单元的工作模式为制热模式，其中，所述驱动控制芯片驱动所述制热模式对应的电流正向流进热电制冷单元，控制单元通过整流电路控制所述驱动控制芯片的输出电压并根据所述热电制冷单元的伏安特性曲线计算出当前电压对应的制热量；

17、若否，所述控制单元通过所述整流电路控制所述驱动控制芯片调整所述热电制冷单元的工作模式为制冷模式，其中，所述驱动控制芯片驱动所述制热模式对应的电流反向流进所述热电制冷单元，控制单元通过整流电路控制所述驱动控制芯片的输出电压并根据所述热电制冷单元的伏安特性曲线计算出当前电压对应的制冷量。

18、本发明提供了一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路及方法，通过在电路中设置控制单元、温度采集单元、驱动单元和热电制冷单元，驱动单元括驱动控制芯片、整流电路、第一反馈电路和第二反馈电路，控制单元通过整流电路控制热电制冷单元的电流大小和方向，通过温度采样单元采集环境温度或控温处温度，控制单元控制驱动控制芯片的输出电压，驱动控制芯片驱动热电制冷单元的制热模式或制冷模式，控制单元输出pwm波控制驱动控制芯片的输出电压，根据tec的伏安特性曲线，可以计算出当前电压对应的制热量或制冷量。控制单元自带的adc采样ntc电阻即热敏电阻的电压值，根据阻值表换算成对应的温度值，设定好目标温度后，调整制热量或制冷量，上位机可以通过串口实时监控和调节参数并在显示单元显示相关内容，实现灵活调节tec并达到最佳温控效果，提升了电路工作的可靠性。

技术特征：

1.一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述恒温控制电路包括控制单元、温度采样单元、驱动单元和热电制冷单元，所述温度采样单元、所述驱动单元与所述控制单元连接，所述热电制冷单元与所述驱动单元连接；

2.根据权利要求1所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述温度采样单元包括设置在所述控制单元上的第一采样模块和第二采样模块、与所述第一采样模块连接的第一热敏电阻、以及与所述第二采样模块连接的第二热敏电阻。

3.根据权利要求2所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述第一采样模块与所述第二采样模块的电路结构相同，所述第一采样模块采集所述第一热敏电阻所处的环境温度，所述第二采样模块采集所述第二热敏电阻所处的控温处温度。

4.根据权利要求1所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述恒温控制电路还包括上位机和通信接口，所述控制单元与所述上位机通过所述通信接口连接。

5.根据权利要求1所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述恒温控制电路还包括与所述控制单元连接的显示单元，所述显示单元用于显示热电制冷单元的制热量、制冷量、环境温度和控温处温度中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述控制单元的型号为stm32f103rdt6，所述驱动控制芯片的型号为drv8871dda，所述控制单元输出pwm波控制所述驱动控制芯片的输出电压并根据所述热电制冷单元的伏安特性曲线计算出当前电压对应的制热量或制冷量。

7.根据权利要求1所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，所述第一fb模块、所述第二fb模块和所述第三fb模块用于抑制信号或电源线的高频噪声和尖峰干扰，所述第一fb模块、所述第二fb模块和所述第三fb模块的型号和参数相同，所述第一电容的两端为常开触点。

8.根据权利要求1所述的利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路，其特征在于，当所述控制单元接收到所述温度采样单元的采样电压对应的温度值小于所述预设温度阈值，所述控制单元通过所述整流电路控制所述驱动控制芯片调整所述热电制冷单元的工作模式为制热模式，其中，所述驱动控制芯片驱动所述制热模式对应的电流正向流进所述热电制冷单元；

9.一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制的方法，该方法适用于权利要求1-8任一项所述的恒温控制电路，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种利用单片机和驱动芯片实现恒温控制电路及方法，通过在电路中设置控制单元、温度采集单元、驱动单元和热电制冷单元，控制单元通过整流电路控制热电制冷单元的电流大小和方向，通过温度采样单元采集环境温度或控温处温度，控制单元控制驱动控制芯片的输出电压，驱动控制芯片驱动热电制冷单元的工作模式，控制单元输出PWM波控制驱动控制芯片的输出电压，根据TEC的伏安特性曲线计算出当前电压对应的制热量或制冷量，控制单元根据阻值表换算成对应的温度值，设定好目标温度后，调整制热量或制冷量，上位机通过串口实时监控和调节参数并在显示单元显示相关内容，灵活调节TEC并达到最佳温控效果，提升了电路工作的可靠性。技术研发人员：叶韬,甘旭受保护的技术使用者：广东省洛仑兹技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15