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真空压力控制装置

TEC热电温度精密控制装置

TEC Thermoelectric Temperature Precise Control


一、简介


TEC半导体致冷器(Thermo Electric Cooler)是一种利用半导体材料的珀尔帖效应制成的可在-60~100℃范围实现制冷和加热功能的器件。在TEC的具体控温应用中,目前普遍采用了两种形式的温度控制装置:


(1)采用专用TEC控制芯片加外围电路的定点温控模块或温控器。这种TEC温控器的功能非常有限,无论在控制精度和加热制冷功率都比较低,而且无法满足可编程的程序自动控制,很多不具备PID参数自整定功能,但优势是价格低廉。


(2)采用具有正反作用(加热和制冷)功能的通用型PID控制器,结合电源驱动器,构成的TEC温度控制仪器。尽管这些价格昂贵的TEC控制仪器具有可编程和PID参数自整定的强大功能,但这些通用型PID控制器的AD和DA位数普遍偏低,大多为12和14位,极少有16位和24位,而且基本没有配套的计算机控制软件,很多程序控制还需要软件编写才能实施。


依阳公司出品的超高精度TEC温控装置则是采用模块式结构,即将PID控制器与电源驱动器拆分为独立结构,以超高精度PID控制器作为基础单元,电源驱动器可根据实际应用场景的功率要求进行选择。


TEC半导体冷热温度控制装置


超高精度帕尔贴温控装置整体结构有三部分组成,分别是VPC2021-1型号的PID控制器、TEC-50P199F1D2电源驱动器(TEC电源换向器)和TEC模组。此整体结构结合温度传感器和外置直流电源组成闭环控制回路,可实现TEC模组温度快速和高精度的程序控制。三部分具体描述如下:


(1)超高精度PID控制器:此PID控制器是一台具有分程控制功能的超高精度过程调节器,分程功能可实现不能区间的控制,自然可以实现TEC模组制冷/加热的分程控制。此控制器采用了24位AD和16位DA,是目前国际上精度最篙的工业用PID控制器,特别是采用了双精度浮点运算,使得最小输出百分比可以达到0.01%,这非常适用于超高精度的控制。另外此控制器具有无超调PID控制和PID参数自整定功能,并具有标准的MODBUS通讯协议。控制器自带控制软件,计算机可通过软件进行各种参数和控制程序设置,可显示和存储整个控制过程的设定、测量和输出三个参数的变化曲线。


(2)电源驱动器:电源驱动器作为TEC模组的驱动装置,可根据PID控制信号自动进行制冷和加热功能切换,具有一系列不同的功率可供选择,基本可满足任何TEC模组功率的需要。


(3)TEC模组:TEC模组是具体的制冷加热执行机构,可根据实际对象进行TEC片的串联或并联组合。TEC模组还包括风冷或水冷套件以及温度传感器,温度传感器可根据实际控制精度和响应速度要求选择热电偶、铂电阻或热敏电阻。


二、典型应用


(1)TEC温控器:半导体制冷片新型超高精度温度程序PID控制器

(2)使用TEC半导体制冷器实现各种精度和功率的可编程温度控制解决方案

(3)用于测量高灵敏度压电传感器频率温度特性的TEC半导体制冷加热型精密温控系统

(4)TEC半导体高精度程序温控技术在红外目标模拟器中的应用

(5)燃料电池质子交换膜高低温退化机理表征中的TEC温度控制方案

(6)电化学热电池性能测试中的TEC半导体制冷片温度控制解决方案

(7)TEC可编程温控技术在复合相变材料蓄热性能测试中的应用

(8)高速电主轴Z向热变形补偿的TEC半导体冷却控制系统解决方案

(9)高热稳定性法布里-珀罗标准具及其帕尔贴精密温控解决方案

(10)压力敏感涂料静态特性研究中的温度和气压精密控制解决方案