ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ТЕРМОСТАТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПЫ
УПРАВЛЕНИЯ 8
1.1 Типы холодильных установок 8
1.1.1 Устройство и принцип действия компрессионного холодильника 8
1.1.2 Принцип действия абсорбционного холодильника 12
1.1.3 Термоэлектрические модули Пельтье 14
1.2 Климатические камеры 18
1.2.1 Типовое устройство камеры 18
1.2.2 Общие сведения о работе каскадных холодильных машин 18
1.2.3 Принцип работы систем камеры 19
1.3 Термостатирующие устройства на модулях Пельтье 20
1.4 Модуль управления системой 21
1.4.1 Arduino 22
1.4.2 NUCLEO 23
1.5 Система измерения температуры 25
1.5.1 Термоэлектрические датчики температуры (термопары) 25
1.5.2 Терморезистивные датчики 26
1.5.3 Акустические датчики температуры 27
1.5.4 Пирометры (тепловизоры) 27
1.6 Требования к разрабатываемой термостатирующей камере 28
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЙ КАМЕРЫ 30
2.1 Проектирования термостатирующей камеры и выбор основных
элементов 30
2.1.1 Расчет термоэлектрической системы в программе KRYOTHERM 33
2.2 Проектирование системы управления 37
2.2.1 Общая структура системы управления 37
2.2.2 Драйвер ТЭМ 38
2.2.3 Общие принципы управления термоэлектрическим модулем 40
2.2.4 Микропроцессорный модуль управления 42
2.2.5 Система измерения температуры 43
ГЛАВА 3 Тестирование климатической камеры 45
3.1 Графический пользовательский интерфейс 45
3.2 Принцип работы системы управления климатической камерой 46
3.3 Прототип климатической камеры и ее системы управления 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
Купить

В настоящее время, в различных областях науки и техники, активно разрабатываются разнообразные устройства. Для того, чтобы быть на 100% уверенным в работоспособности и достоверности полученных результатов, необходимо их подтвердить. Существует множество вариантов проверки работоспособности, например: эксперимент, проводящийся на основе измерений физических величин, которые несут информацию о работе испытуемого объекта, и позволяют рассчитать все необходимые показатели. Чаще всего, проводят циклические испытания при различных температурах поддерживаемых с заданной точностью. В связи с тем, что температурные эксперименты обычно продолжительны и требуют проведения постоянных измерений различных характеристик исследуемого объекта в зависимости от температуры окружающей среды, для их реализации требуется оборудование, позволяющее автоматизировать и ускорить процесс.
Наиболее часто используемым решением, в наше время, является использование климатических камер, применяемых в научно­исследовательских учреждениях для моделирования температурных воздействий окружающей среды на объект исследования, разрабатывающийся для машиностроения, а также оборонной и авиационной промышленности. Камера предполагает наличие высокоточного измерительного прибора для контроля температуры и влажности воздуха. Типовые климатические камеры, как правило, работают в диапазоне температур от -70 до +100 °С. Реализация работы в таком широком
диапазоне температур достигается благодаря применению 3-х основных блоков: каскадной холодильной машины (от -5 до -70 °С), одноступенчатой холодильной машины (от +50 до -5 °С) и электронагревателя, работающего во всем диапазоне температур. Холодильная машина, в данном случае, компрессионная, работает на принципе фазового перехода и обратном цикле Карно.
Также, существует холодильная машина абсорбционного вида, в ней охлаждение рабочей камеры происходит за счет циркуляции испарения хладагента. Которое происходит за счет его абсорбции (растворения) в жидкости.
Эти виды холодильных машин активно используются в научно­исследовательских учреждениях, так как они позволяют достигнуть достаточно высоких результатов в охлаждении и нагревании камеры, а также, отлично поддерживают заданные температуры.
При этом, подобные установки обладают существенными требованиями к условиям технической эксплуатации. Размеры холодильной камеры использующий холодильный агрегат достаточно большие. Из чего следует, что для обеспечения бесперебойной работы потребуется помещение большого объема.
Перспективным решением в данной области являются термостатирующие устройства на термоэлектрических модулях Пельтье. В связи с тем, что они обладают небольшими габаритами, это позволяет нам сделать термостатирующую камеру минимальных размеров, не требующую большого помещения, что в свою очередь сократит существующие требования к условиям технической эксплуатации. Так как элемент Пельтье является тепловым насосом, то меняя направление пропускаемого через него происходит нагрев на ранее охлаждающейся стороне. Это позволяет не только отказаться от дополнительного нагревательного элемента, но и упростить схему камеры.
Подводя итог, целью данной работы будет являться разработка компактной автоматизированной климатической камеры, в которой в качестве нагревающего и охлаждающего элемента используются термоэлектрические модули Пельтье.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- обзор существующих технических решений;
• произвести проектирование климатической камеры и системы управления;
• изготовить прототип;
• провести испытания.
Купить