TEC-5V1A高精度微弱信号探测器TEC加热制冷控温驱动器 线性小功率智能PID半导体TEC加热制冷模式自适应驱动源

一 、应用范围

 

CCD 、光电探测器、精密电阻控温、热成像、APD、PIN、光电池等光电二极管、恒温晶振、LD激光器、电压电流基准源，本模块可以应用在一切需要恒温低噪声的设备或器件上。

适配TEC器件举例：

TES1-03102 尺寸15*15mm 低功耗3V2A 高效率

微型半导体致冷制冷片TES1-03103 TES1-3103 TES1-3130 15*15mm

TES1-12703 30*30MM 半导体 制冷片

小功率半导体制冷片TEC1-07106

二 、特性描述 

TEC-5W是一款中等功率密度的TEC温度控制器，额定工作负载1A，峰值电流可达2A。此温度控制器可以连接专用调试器来进行参数的调节，参数调节完毕并保存后，撤去调试器，此温度控制器仍可以独立工作。可以通过专用TTL转USB串口调试线和电脑进行通讯，以进行参数设置和温度监视，以及进行温度程控。

为方便客户接入各种型号的温度

传感器，TEC-5W型温度控制器采集外接温度探头或其他装置的0-3.3V输出电压实现控温。

二 、控制器指标

1、输    入：DC 5V

2、输    出：-5V到+5V

3、额定电流：1A

4、控制温度范围：0-100℃，分辨率0.0625℃。与输入0-3.3V信号电压线性对应。

5、控制器主板尺寸：64mm*40mm

图2 TEC控制主板尺寸及接口定义

三、 接线图

TEC-10C接线端子为6芯连接器，如下图图3所示。请仔细阅读后进行安装。

 

图3接线端子连线

 

接通电源后，LED1指示灯常亮，LED2指示灯指示当前控制板的工作状态。1.0版本软件为加热时候，LED2亮，制冷时候，LED2灭。1.1版本为当温度控制范围在设定温度的0.625度范围内时亮起，超过这个范围时，LED2熄灭。

四 、操作流程

调试TEC控制器，需要将TEC控制器调试器通过排线和主控制板连接，显示屏幕显示如下图图5所示波形。

图5 调试器液晶显示屏

操作步骤：

 

第一步：温度设置。切换按键“Choose”键，使“#”在SV:xx.xxx的后面；通过“UP”键，向上调节设定温度，通过“DOWN”向下调节设定温度，步进量为0.0625度，但不保存；

第二步：PID参数设置。切换按键“Choose”， 使“#”在Pxxx#的后面，按“UP”键或“DOWN”键，可以设置P，依次设置I和D； 

第三步：确认设定参数，点击“ENTER”。此时，调试器将参数发送到主控制板，然后存储于主控制板内部。

 

五 、PID参数的设置经验

  要想得到精密的温度控制，必须设置好PID的值。要得到快速的温度控制响应，冷端的温度传感器请尽量靠近TEC的冷端。

第一步：输入目标温度，将P和I设为0；

第二步：P从0以5的步进缓缓增加，每次增加，请等待几分钟，以观察当前温度和目标温度的差异，直至得到一个P值，能使当前温度尽可能的接近目标温度并且不产生振荡。0.5度以下的温度差异为佳。

第三步：设定积分相参数I，将I从0开始以1的步进增加，以消除误差。I太小则误差消除慢，温度稳定时间加长，I太大，则容易产生温度振荡，温度不宜稳定。

第四步：一般不使用微分参数D也可以得到精确和快速响应的温度控制，这里D=0.000。如果温度变化比较频繁，可以适当设置D的值，以得到稳定的控制。

六、TEC-10C的使用安装

 

小制冷功率的应用情况下，TEC稳定平衡后的工作电流一般比较小，此时TEC-10C 可以通过自然风冷的方式进行散热，此时仅仅需要螺柱支撑安装固定即可。对于大功功率制冷的情况下，TEC常态工作电流也是很大的情况下，可以通过底部导热的安装方式解决线路板的热量问题，如右图所示。

如果用户需要在工作过程中改变温度，这时候需要在TEC控温上添加用户人机界面（调试器），人机界面的的安装是很方便的，安装意图如下图所示，在机箱面板上开孔即可。

七、 TEC-10C和上位机连接

主控板可以通过接插件直接和电脑的串口连接。接口定义如下图图6所示。

 

图6 控制板和电脑串口的连接示意图

将GND、TXD、RXD和公头DB9连接器连接，注意连接的对应线号不能有错。连接完毕后，打开电脑控制软件，选择串口号。

 

图7 上位机软件图

工作顺序为：

1、连接并打开串口；

2、给TEC-10C控制板供电；

3、观察曲线设定温度、PID参数。

4、温度设定、PID参数设定通过鼠标点击数字右方的上下按钮调节，可以点击也可以长时间按住快速调节。设定完毕后，点击Send按钮发送数据到TEC-10C的控制主板上。在绘图区，可以通过鼠标滚轮调节图像大小，也可以通过鼠标右键，选择导出功能，将温度数据输出处理。

八、附录：温度控制通讯格式

 

1.       串口设置：RS232.SetSettings("115200,n,8,1")

 

2.       控制模块加电后，会通过串口往外发送数据，输出模块内部存储的数据，包括当前温度、设定温度、P、I、D，数据类型为int型，数据流为：

F0 00 F0F3 00 A0 F3 00 96 00 02 00 01

头 当前温度头  设定温度 头  P    I          D

   15.0 6.250    156   2    1        

当前温度=0xF0*0.0625=240*0.0625=15.000

设定温度=0xA0*0.0625=100*0.0625=6.250

P=0x96=150 ；I=0x02=2； D=0x01=1；

 

3. 温度控制板在脱机运行过程中，传输间隔为1S对外传输数据，数据类型为int型，数据流为：

F0 00 A0 F4 00 5A

头 当前温度 头 输出比例  

   6.250    90%       

当前温度=0xA0*0.0625=100*0.0625=6.250

输出比例：90%=0x5A%=90%

 

4.需要通过电脑发送指令控制温度控制板，需要发送的指令如下：

F0 00 A0 00 96 00 02 00 01

头 设定温度   P    I          D

代表 设定温度=6.25，P=150，I=2，D=1;