Аннотация
Введение
1Состояние вопроса
1.1Требования к контроллеру элемента Пельтье, связанные со
спецификой эксплуатации холодильника
1.2Общие сведения о регуляторах
1.3Интегральный регулятор
1.4Программа регулятора мощности
1.5Ограничение интегратора
1.6Выключение регулятора
1.7Проверка и настройка регулятора
2Основная часть
2.1ПИД регулятор
2.2Составляющие ПИД регулятора
2.3Интегрирующая составляющая
2.4Настройка ПИД регулятора
2.5Разработка контроллера элемента Пельтье. ПИД регулятор
температуры
2.6Проектирование схемы
2.6.1Описание микросхемы интерфейса I2C (PCF8574)
2.6.2Описание дисплея
2.6.3Описание энкодера (KY-40)
2.6.4Описание датчика температруры
2.6.5Описание коммутатора мощности нагрузки
2.6.6Измерения температуры горячей и холодной стороны
2.6.7Реализация ПИД регулятора температуры
2.6.8Выбор коэффициентов регулятора
3Экспериментальная часть
3.1Принципиальная схема контроллера
3.2Интерфейс с пользователем
3.3Управление контроллером
3.4Резидентное программное обеспечение контроллера
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А Программный код
Использование холодильных установок для различных целей, например сохранения продуктов, сохранения медицинсктих препаратов весьма актуален. Особенно важен режим сохранения заданной температуры на протяжении длительного времени - термостатирования. Данные цели достигаются применением компрессорных холодильных установок показавших свою эффективность. Их номенклатура весьма широка в современной технике. Однако они обладают рядом недостатков являющихся их специфическими чертами. Например, они достаточно громоздки, требуют, как правило, промышленной сети переменного тока. Использование альтернативных холодильных элементов на эффекте Пельтье, может решить выше указанную проблему, особенно если требуется компактная малогаборитная и переносная установка. Из особенностей так же следует отметить, что если требуется маломощная установка, то холодильник на Пельте элементах обходится дешевле, чем на компрессорной основе.
Объектом исследования в данной работе являются холодильные камеры, а предметом исследования - термоэлектрические холодильные камеры.
Цель работы: создание условий для хранения продуктов и медикаментов.
Для достижения цели необходимо решить ряд задач:
-выбрать элементы для установки;
-разработать электричскую схему питания;
-разработать программу для контроллера, обеспечивающую режим термостатирования в камере;
провести экспериментальные измерения работы камеры.
В ходе выполнения дипломной выпускной квалификационной работы была разработана система холодильника на элементе пельтье TEC2-19006 поскольку элементы пельтье обладают совокупностью положительных свойств заключается низкой стоимости простоте управления и компактности. Для управления температурой была выбрана система с использованием ПИД- регулятора, который спроектирован на базе Arduino-подобной системы, в которой Arduino выполняет как функции самого регулятора, который можно настраивать так и устройства обеспечивающего интерфейс с LCD экраном.
В процессе изготовления и экспериментальной апробации холодильника был проверен релейный- и ПИД-регуляторы поддерживающие температуру внутри холодильника. Экспериментально было доказано, что релейный регулятор управления температурой приводит к большим колебаниям температуры на горячей и холодной стороне элемента Пельтье, что может влиять на его ресурс работы.
В системе предусмотрена регулировка ПИД-регулятор: имеется возможность задавать параметры работы холодильника, температуру внутри холодильника с точностью 0,50С, а также можно производить динамическую настройку задания температуры с помощью параметров ПИД-регулятора.
Для управления мощностью в системе предусмотрен силовой ключ, а температура отслеживается с помощью цифровых датчиков температуры.
В работе проведены экспериментальные исследования, показавшие возможность работы системы с максимальной разницей температур между окружающей средой и камерой холодильника порядка 20 0С.
Улучшение характеристик холодильника выполнено с помощью установки внутри холодильника дополнительного вентилятора.
