本实用新型属于温度控制电路设计领域，具体涉及一种基于帕尔贴效应的无线温控系统。
背景技术：
半导体制冷片，也叫热电致冷片，利用帕尔贴效应可实现制冷制热的功能转换，与一般的温控手段相比，它具有许多优点，比如无制冷剂污染，噪声小，热惯性很小，制冷制热时间很快，同时可以通过调节输入电流，实现高精度的温度控制，可以广泛的应用在一些空间受限制，可靠性要求高的场特殊场合。
对于一般的温控系统，配置有键盘输入模块用于改变设定温度，温度显示模块用于显示当前温度，优点是数据直观，操作简单，缺点是当用在受限空间时，增加了系统的占有体积，对安装时的体积要求高，还增大了改变设定温度的难度。
例如，在一些探究温度对某些效应影响的实验时，实现实验空间温度的高精度控制十分困难，对应的实验箱价格昂贵且人力影响往往会干扰温度改变，导致实验结果的不准确，故能够实现无线控制的高精度温控系统的地位尤为重要。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，利用半导体制冷片在不同电流方向下的表现，同时借助蓝牙模块，将温度的显示和设定功能转移到移动终端，实现高效率的制冷制热功能，该设备具有无制冷剂、良好环保性、噪声小、容易控制、精度高、温控范围大等优点。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，包括温度控制系统、制冷制热系统、驱动系统和移动终端；
所述温度控制系统包括用于感知当前环境温度变化的温度测量模块、与所述移动终端进行双向通讯的无线通讯模块和单片机，所述温度测量模块和无线通讯模块均与单片机连接，该单片机的i/o端口同时接收来自移动终端的设定温度值和来自温度测量模块的环境当前温度值；
所述制冷制热系统包括作为执行器件的半导体制冷片和散热导冷模块，所述散热导冷模块包括散热模块和导冷模块，所述散热模块与半导体制冷片一面连接，用于半导体制冷片进行制冷时，转移热量；所述导冷模块与半导体制冷片另一面连接，用于半导体制冷片加热；
所述驱动系统包括控制器、h桥驱动电路和pid补偿网络；所述控制器通过数模转换与单片机的输出端口相连，该控制器将接收到的信息实时输入至pid补偿网络，经pid补偿网络输出控制信息至控制器，该控制器与h桥驱动电路相连，该h桥驱动电路根据控制器输出的pwm占空比改变电流方向和电流大小，所述h桥驱动电路通过改变电流方向、电流大小驱动半导体制冷片执行制热或制冷；
所述单片机根据移动终端设定的设定温度值与温度测量模块监测到的当前环境温度进行比较，得到比较结果，该比较结果通过数模转换后，输入至控制器，由控制器经由pid补偿网络计算后整定流经h桥驱动电路的电流方向，由半导体制冷片执行制热或制冷；所述移动终端包括用于输入设定温度值的界面、用于显示当前环境温度的界面和与所述无线通讯模块进行双向通讯的通讯模块。
进一步的，所述温度测量模块包括温度传感器。
进一步的，所述无线通讯模块包括蓝牙通讯模块，所述蓝牙通讯模块接收来自移动终端的设定温度值，将该设定温度值作为特征值写入蓝牙通讯模块中，遵循通讯协议，将该设定温度值输入到单片机中作为驱动信号。
进一步的，所述h桥驱动电路由两路电路结构相同的电路构成，该两路电路分别与半导体制冷片驱动电路的正负极连接，每路电路均包括fwd2520、电容和电感，所述fwd2520的输出端口1和输出端口8短接并通过电感分为两路，一路通过电路接地，另一路与半导体制冷片的正/负极连接；该fwd2520的端口4和端口5用于与控制器连接。
进一步的，所述散热模块包括散热片。
进一步的，所述控制器采用adn8830芯片。
进一步的，所述pid补偿网络与控制器相连，由与控制器相连的第一补偿电阻和第二补偿电阻构成。
进一步的，本实用新型还包括电压转换模块，用于切换两种工作电压，包括稳压器、双刀双掷开关、第一电解电容和第二电解电容，该稳压器的输入端口并联第一电解电容和双刀双掷开关的一组接点，该第一电解电容的正端为一种工作电压，其负端接地，所述稳压器的输出端口短接并并联第二电解电容，该第二电解电容的正端为另一种工作电压，其负端接地。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，本实用新型基于帕尔贴效应的原理设计，可由半导体制冷片实现制冷制热，同时由移动终端设置、改变温度并显示，该系统具有噪声小、良好环保性、转换效率高、无制冷剂污染，成本低廉等优点，最重要的是通过移动终端达到控制改变温度的功能，可广泛应用在高校实验室以温度为参数的实验中。
附图说明
图1为本实用新型的整体框图；
图2为本实用新型的控制器电路示意图；
图3为本实用新型的h桥驱动电路示意图；
图4为本实用新型的电压转换模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐述该本实用新型。
如图1所示，本实用新型的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，包括温度控制系统、制冷制热系统、驱动系统和移动终端；温度控制系统包括用于感知当前环境温度变化的温度测量模块、与移动终端进行双向通讯的无线通讯模块和单片机，温度测量模块和无线通讯模块均与单片机连接，该单片机的i/o端口同时接收来自移动终端的设定温度值和来自温度测量模块的环境当前温度值；制冷制热系统包括作为执行器件的半导体制冷片和散热导冷模块，所述散热导冷模块包括散热模块和导冷模块，所述散热模块与半导体制冷片一面连接，用于半导体制冷片进行制冷时，转移热量；所述导冷模块与半导体制冷片另一面连接，用于半导体制冷片加热；驱动系统包括控制器、h桥驱动电路和pid补偿网络；控制器通过数模转换与单片机的输出端口相连，该控制器将接收到的信息实时输入至pid补偿网络，经pid补偿网络输出控制信息至控制器，该控制器与h桥驱动电路相连，该h桥驱动电路根据控制器输出的pwm占空比改变电流方向和电流大小，所述h桥驱动电路通过改变电流方向、电流大小驱动半导体制冷片执行制热或制冷。
单片机根据移动终端设定的设定温度值与温度测量模块监测到的当前环境温度进行比较，得到比较结果，该比较结果通过数模转换后，输入至控制器，由控制器经由pid补偿网络计算后整定流经h桥驱动电路的电流方向，由半导体制冷片执行制热或制冷；
移动终端包括用于输入设定温度值的界面、用于显示当前环境温度的界面和与所述无线通讯模块进行双向通讯的通讯模块，本实用新型也可采用微信小程序进行设定温度值的设定。
具体的，本实用新型的温度测量模块包括温度传感器，具体采用ds18b20数字式温度传感器，本实用新型的单片机采用msp430f149单片机，散热模块包括散热片；控制器采用adn8830芯片，可参见图2。
本实用新型的无线通讯模块包括蓝牙通讯模块，该蓝牙通讯模块接收来自移动终端的设定温度值，将该设定温度值作为特征值写入蓝牙通讯模块中，遵循通讯协议，将该设定温度值输入到单片机中作为驱动信号。
如图3所示，本实用新型的h桥驱动电路由两路电路结构相同的电路构成，该两路电路分别与半导体制冷片驱动电路的正负极连接，每路电路均包括fwd2520、电容和电感，所述fwd2520的输出端口1和输出端口8短接并通过电感分为两路，一路通过电路接地，另一路与半导体制冷片的正/负极连接；该fwd2520的端口4和端口5用于与控制器的端口n1、p1、n2、p2连接，输出端口2和输出端口3接地，端口6和端口7短接并同时接入vcc以及电容(c5、c10)连接后接地；
本实用新型的pid补偿网络如图2所示，所述pid补偿网络由1uf、22uf、330pf电容、1m、100k电阻连接而成，接至adn8830(u3)的12、13、14脚，所述pid补偿网络由第一补偿电阻r8、第二补偿电阻r9构成，该第一补偿电阻r8与adn8830芯片的端口12连接，该第二补偿电阻r9与adn8830芯片的端口14连接，反馈电容c14与第二补偿电阻r9并联，用于在不增加稳定时间的前提下提高系统的稳定性，电阻r7和电容c12、电容c13与半导体制冷片两端的电压稳定时间有关。
图4为本实用新型的电压转换模块，由于本系统中同时需要3.3v和5v的工作电源，为了减少电源模块的体积，设计一个电压转换模块，用于切换两种工作电压，该电压转换电路采用稳压器spx1117m3-3.3、双刀双掷开关s1、2.5mm电源插座j1连接而成，该稳压器spx1117m3-3.3的输入端口1和输入端口3并联电容第一电解电容c1、电容c2和双刀双掷开关s1其中一组接点，第一电解电容c1负端接地，该稳压器spx1117m3-3.3的输出端口2、输出端口4短接，并联第二电解电感c3、电容c4一端，另一端接地，所述的2.5mm电源插座的输入端口为插座正极，接0ω电阻r11，串接双刀双掷开关s1，第一电解电容c1、第二电解电容c3的正端分别为 5v和 3.3v电压。
1.一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：包括温度控制系统、制冷制热系统、驱动系统和移动终端；
所述温度控制系统包括用于感知当前环境温度变化的温度测量模块、与所述移动终端进行双向通讯的无线通讯模块和单片机，所述温度测量模块和无线通讯模块均与单片机连接，该单片机的i/o端口同时接收来自移动终端的设定温度值和来自温度测量模块的环境当前温度值；
所述制冷制热系统包括作为执行器件的半导体制冷片和散热导冷模块，所述散热导冷模块包括散热模块和导冷模块，所述散热模块与半导体制冷片一面连接，用于半导体制冷片进行制冷时，转移热量；所述导冷模块与半导体制冷片另一面连接，用于半导体制冷片加热；
所述驱动系统包括控制器、h桥驱动电路和pid补偿网络；所述控制器通过数模转换与单片机的输出端口相连，该控制器将接收到的信息实时输入至pid补偿网络，经pid补偿网络输出控制信息至控制器，该控制器与h桥驱动电路相连，该h桥驱动电路根据控制器输出的pwm占空比改变电流方向和电流大小，所述h桥驱动电路通过改变电流方向、电流大小驱动半导体制冷片执行制热或制冷；
所述单片机根据移动终端设定的设定温度值与温度测量模块监测到的当前环境温度进行比较，得到比较结果，该比较结果通过数模转换后，输入至控制器，由控制器经由pid补偿网络计算后整定流经h桥驱动电路的电流方向，由半导体制冷片执行制热或制冷；所述移动终端包括用于输入设定温度值的界面、用于显示当前环境温度的界面和与所述无线通讯模块进行双向通讯的通讯模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：所述温度测量模块包括温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：所述无线通讯模块包括蓝牙通讯模块，所述蓝牙通讯模块接收来自移动终端的设定温度值，将该设定温度值作为特征值写入蓝牙通讯模块中，遵循通讯协议，将该设定温度值输入到单片机中作为驱动信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：所述h桥驱动电路由两路电路结构相同的电路构成，该两路电路分别与半导体制冷片驱动电路的正负极连接，每路电路均包括fwd2520、电容和电感，所述fwd2520的输出端口1和输出端口8短接并通过电感分为两路，一路通过电路接地，另一路与半导体制冷片的正/负极连接；该fwd2520的端口4和端口5用于与控制器连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：所述散热模块包括散热片。
6.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：所述控制器采用adn8830芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：所述pid补偿网络与控制器相连，由与控制器相连的第一补偿电阻和第二补偿电阻构成。
8.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的无线温控系统，其特征在于：还包括电压转换模块，用于切换两种工作电压，包括稳压器、双刀双掷开关、第一电解电容和第二电解电容，该稳压器的输入端口并联第一电解电容和双刀双掷开关的一组接点，该第一电解电容的正端为一种工作电压，其负端接地，所述稳压器的输出端口短接并并联第二电解电容，该第二电解电容的正端为另一种工作电压，其负端接地。
技术总结