📄Работа №140634
Тема: Блок управления маломощной термокамеры с регулированием температуры
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Электротехника
Объем:
78 листов
Год:
2023
Просмотров:
176
4750
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
Введение 6
1 Постановка задачи 11
1.1 Поиск и анализ технических параметров аналогичных устройств 11
1.2 Критерии для разработки 12
1.3 Принцип управления температурой в камере - ПИД 13
регулирование 13
2 Проектирование устройства 17
2.1 Варианты разработки устройства и его структура 17
2.1.1 Рассмотрение структуры устройства 17
2.1.2 Описание выбранной схемы преобразователя 18
2.2 Разработка камеры и выбор элемента Пельтье 20
2.2.1 Объяснение эффекта Пельтье 20
2.2.2 Выбор модуля 23
2.2.3 Расчет теплового сопротивления камеры 25
2.2.4 Расчет сопротивления радиатора 29
2.2.5 Составление и расчет тепловой модели 29
2.3 Разработка электронной схемы и выбор компонентов устройства 35
2.3.1 Базовый расчет преобразователя 35
2.3.2 Внедрение дополнительных изменений в схему 46
2.4 Расчет дросселя и LC - фильтра 49
2.4.1 Выбор и расчет дросселя 49
2.4.2 Расчет сглаживающего конденсатора 54
2.5 Разработка программного обеспечения 57
3 Конструкторская часть 60
3.1 Разработка печатной платы 60
4 Экспериментальные исследования работы устройства 64
4.1 Исследование работы охладительной системы при ШИМ 64
и сглаженном управляющем напряжении 64
4.1.1 Выбор питающего напряжения 64
4.1.2 Описание эксперимента 66
4.1.3 Обработка данных 70
4.2 Исследование процессов охлаждения при настройке регулятора 73
Заключение 75
Список используемых источников 76
Введение 6
1 Постановка задачи 11
1.1 Поиск и анализ технических параметров аналогичных устройств 11
1.2 Критерии для разработки 12
1.3 Принцип управления температурой в камере - ПИД 13
регулирование 13
2 Проектирование устройства 17
2.1 Варианты разработки устройства и его структура 17
2.1.1 Рассмотрение структуры устройства 17
2.1.2 Описание выбранной схемы преобразователя 18
2.2 Разработка камеры и выбор элемента Пельтье 20
2.2.1 Объяснение эффекта Пельтье 20
2.2.2 Выбор модуля 23
2.2.3 Расчет теплового сопротивления камеры 25
2.2.4 Расчет сопротивления радиатора 29
2.2.5 Составление и расчет тепловой модели 29
2.3 Разработка электронной схемы и выбор компонентов устройства 35
2.3.1 Базовый расчет преобразователя 35
2.3.2 Внедрение дополнительных изменений в схему 46
2.4 Расчет дросселя и LC - фильтра 49
2.4.1 Выбор и расчет дросселя 49
2.4.2 Расчет сглаживающего конденсатора 54
2.5 Разработка программного обеспечения 57
3 Конструкторская часть 60
3.1 Разработка печатной платы 60
4 Экспериментальные исследования работы устройства 64
4.1 Исследование работы охладительной системы при ШИМ 64
и сглаженном управляющем напряжении 64
4.1.1 Выбор питающего напряжения 64
4.1.2 Описание эксперимента 66
4.1.3 Обработка данных 70
4.2 Исследование процессов охлаждения при настройке регулятора 73
Заключение 75
Список используемых источников 76
📖 Введение
Термоэлектрическое явление переноса энергии при протекании электрического тока в месте контакта разнородных проводников было открыто французским физиком Ж. Пельтье в начале 19 в. Данное физическое явление до сих пор изучено не до конца, поэтому проблема описания принципов действия термоэлектрических модулей актуальна на сегодняшний момент. Еще не до конца выявлены оптимальные режимы работы модулей, физика их процессов, их энергоэффективность. Возможности и способы применения таких элементов безграничны. Проблема поддержания и регулирования температуры в сторону охлаждения с помощью термоэлектрических модулей весьма актуальна, например, в офисах для поддержания охлажденными продуктов и воды, или хранения медикаментов, которые требуют прохладного воздуха и постоянно поддерживаемых температурных условий. Использование традиционных компрессорных установок в таких ситуациях затруднительно из-за крупных габаритов, наличия движущихся механических частей, наличия охлаждающих жидкостей и компрессоров. Для таких целей подходят малогабаритные термоэлектрические модули, обладающие высокой стабильностью и простотой конструкции. «Преимуществом элемента Пельтье являются его малая масса, небольшие геометрические размеры, простота конструкции» [4]. Одним из главных недостатков уже проведенных исследований в этой области является отсутствие тепловых схем замещения модулей, не до конца рассмотрены тепловые процессы и их зависимости.
Объектами исследования являются явление термоэлектрического эффекта и принцип регулирования температуры.
Предметом исследования в выпускной квалификационной работе является портативная термокамера на основе термоэлектрического эффекта Пельтье. Разработка камеры и ее структурных элементов позволяет глубже раскрыть тему термоэлектрического эффекта, а в частности процесса
регулирования температуры. Изучаются способы
регулирования температуры и методы работы с модулями.
Главной целью работы является конструирование универсальной термокамеры для хранения различных продуктов, а также повышение энергоэффективности ее работы. Камера должна быть многофункциональной и иметь гибкие настройки регулирования температуры.
При разработке были поставлены основные задачи:
- изучить физические особенности термоэлектрического модуля, установить основные зависимости между величинами, выявить основные закономерности при работе с модулем;
- спроектировать регулятор температуры и изготовить его печатную плату;
- разработать конструкцию термокамеры;
- разработать программное обеспечение для управления температурой в камере.
При работе с модулем было сделано множество предположений касательно физических процессов, происходящих внутри него. Следует ожидать, что выбор формы питающего напряжения модуля напрямую влияет на его производительность и эффективность. Также предполагается, что графические зависимости для холодопроизводительности модуля, представленные производителями, не соответствуют реальной перекачивающей тепловой способности модуля.
...
Объектами исследования являются явление термоэлектрического эффекта и принцип регулирования температуры.
Предметом исследования в выпускной квалификационной работе является портативная термокамера на основе термоэлектрического эффекта Пельтье. Разработка камеры и ее структурных элементов позволяет глубже раскрыть тему термоэлектрического эффекта, а в частности процесса
регулирования температуры. Изучаются способы
регулирования температуры и методы работы с модулями.
Главной целью работы является конструирование универсальной термокамеры для хранения различных продуктов, а также повышение энергоэффективности ее работы. Камера должна быть многофункциональной и иметь гибкие настройки регулирования температуры.
При разработке были поставлены основные задачи:
- изучить физические особенности термоэлектрического модуля, установить основные зависимости между величинами, выявить основные закономерности при работе с модулем;
- спроектировать регулятор температуры и изготовить его печатную плату;
- разработать конструкцию термокамеры;
- разработать программное обеспечение для управления температурой в камере.
При работе с модулем было сделано множество предположений касательно физических процессов, происходящих внутри него. Следует ожидать, что выбор формы питающего напряжения модуля напрямую влияет на его производительность и эффективность. Также предполагается, что графические зависимости для холодопроизводительности модуля, представленные производителями, не соответствуют реальной перекачивающей тепловой способности модуля.
...
✅ Заключение
По результатам выпускной квалификационной работы была разработана портативная термокамера для приготовления и хранения сырья. Разработанное устройство полностью соответствует заявленным характеристикам и выполняет заданные функции.
При настройке регулятора максимальная точность регулирования составила 0,2 °C, а минимальная температура в камере составила 6 °C.
По результатам экспериментов был выявлен наиболее эффективный способ питания модуля, оказалось, что сглаженная форма питающего напряжения позволяет получить максимальный выигрыш в полезной мощности порядка 8 Вт. Разработанный преобразователь напряжения успешно справляется со своей функцией, максимальный ток регулятора - 3 А, именно при таком токе была достигнута минимальная температура в камере.
Программный алгоритм регулирования позволяет достичь максимальной точности заданной температуры в камере.
При достигнутых результатах разработка устройства будет продолжаться. Планируется добавление пользовательского меню с выбором уже заранее заготовленных настроек приготовления продуктов, а также планируется добавление управления камерой через мобильное приложение.
На текущий момент планируемые цели и задачи выпускной квалификационной работы успешно достигнуты.
При настройке регулятора максимальная точность регулирования составила 0,2 °C, а минимальная температура в камере составила 6 °C.
По результатам экспериментов был выявлен наиболее эффективный способ питания модуля, оказалось, что сглаженная форма питающего напряжения позволяет получить максимальный выигрыш в полезной мощности порядка 8 Вт. Разработанный преобразователь напряжения успешно справляется со своей функцией, максимальный ток регулятора - 3 А, именно при таком токе была достигнута минимальная температура в камере.
Программный алгоритм регулирования позволяет достичь максимальной точности заданной температуры в камере.
При достигнутых результатах разработка устройства будет продолжаться. Планируется добавление пользовательского меню с выбором уже заранее заготовленных настроек приготовления продуктов, а также планируется добавление управления камерой через мобильное приложение.
На текущий момент планируемые цели и задачи выпускной квалификационной работы успешно достигнуты.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.