НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№1(78) Январь - Март 2020

Синтез регулятора температуры для термостолика на основе элемента Пельтье

Выпуск № 1 (78) Январь - Март 2020
Авторы:

Гринкевич Владимир Анатольевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2020-1-55-74
Аннотация

Управляемые термостаты и термостолики применяются в различных приложениях: научные исследования, управление скоростью химических реакций, термостабилизация ПЗС-матриц в цифровых фотоаппаратах, стабилизация длины волны лазера, хранение продуктов питания, лекарств. Существуют термостаты и термостолики разных размеров, мощностей и конструкций. Преимуществом элемента Пельтье являются его малая масса, небольшие геометрические размеры, простота конструкции. Однако элемент Пельтье имеет низкий КПД, меньшую мощность по сравнению с компрессорным холодильным контуром, а также меньший допустимый температурный диапазон по сравнению с резистивным нагревательным элементом. Элемент Пельтье может обеспечить температуру на рабочей поверхности термостолика выше или ниже температуры окружающей среды. Обычно элементы Пельтье применяются в устройствах небольшой мощности, где есть ограничения в размерах и массе (например, в автомобильных холодильниках, в термостатах для транспортировки биоматериалов в небольших количествах, при исследовании биофизических объектов). Устройства на основе элемента Пельтье применяются для теплового массажа кожи человека, теплового воздействия на растения. С целью поддержания стабильной температуры и обеспечения высокой точности требуется использовать регулятор температуры для термостолика на основе элемента Пельтье. Управляющим воздействием для элемента Пельтье является ток, величина которого влияет на температуру рабочей поверхности элемента Пельтье. В настоящей статье рассматривается применение эмпирической идентификации термостолика на основе элемента Пельтье, обсуждается синтез регулятора температуры с применением метода разделения движений и эмпирической подстройки для управляемого термостолика на основе элемента Пельтье, приведены графики воспроизведения температурного профиля. Предлагаемая система управления температурой для устройств на основе элемента Пельтье может быть использована в формирователях температурных воздействий на биофизические объекты.


Ключевые слова: термостолик, температурный профиль, эмпирическая идентификация, элемент Пельтье, регулятор температуры, метод разделения движений, нелинейная система, математическая модель

Список литературы

1. Гринкевич В.А. Исследование математической модели термостата на основе элемента Пельтье // Сборник научных трудов НГТУ. – 2017. – № 3 (89). – С. 62–77. – DOI: 10.17212/2307-6879-2017-3-62-77.



2. Полупроводниковый термостат для лабораторных исследований «TC-20» / И.П. Егорова, Ю.И. Иванов, С.Н. Колесников, Г.И. Сидоров // Известия ТРТУ. – 2002. – № 6 (29). – С. 121–123.



3. Сероклинов Г.В., Гунько А.В. Информационные технологии при исследовании изменения биопотенциала растений от действия температуры // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2014): труды XII международной конференции, 2–4 октября 2014 г.: в 7 т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – Т. 7. – C. 72–75.



4. Сероклинов Г.В. Задачи автоматизации экспериментальных исследований сложных биофизических объектов // Методы и технические средства исследований физических процессов в сельском хозяйстве: сборник научных трудов СибФТИ. – Новосибирск, 2001. – С. 46–53.



5. Магомедов Д.А., Хазамова Л.А., Миспахов И.Ш. Малогабаритный термостат для перевозки биоматериалов // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке. – СПб., 2015. – С. 458–460.



6. Парфенов А. Температурный профиль конвекционной пайки. Что это такое? // Технологии в электронной промышленности. – 2009. – № 2 (30). – С. 29–30.



7. Термостолик для микроскопа на элементах Пельтье / Н.С. Безруков, А.Н. Одиреев, К.Ф. Килимиченко, Ю.М. Перельман // Системный анализ в медицине (САМ 2017): материалы XI международной научной конференции, 19–20 октября 2017 г. – Благовещенск, 2017. – С. 47–52.



8. Тарукин Е.М. Авторефрижераторы // Вестник НГИЭИ. – 2012. – № 6 (13). – С 68–82.



9. Юркевич В.Д. Многоканальные системы управления. Синтез линейных систем управления с разнотемповыми процессами: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. – 183 с.



10. Yurkevich V.D. PWM controller design based on singular perturbation technique: a case study of buck-boost DC-DC converter // Preprints of the 18th IFAC World Congress, Milan, Italy, August 28 – September 2, 2011. – Milan, 2011. – P. 9739–9744.



11. Гринкевич В.А. Синтез регулятора температуры для элемента Пельтье // Сборник научных трудов НГТУ. – 2019. – № 1 (94). – С. 7–31. – DOI: 10.17212/2307-6879-2019-1-7-31.



12. Лобанов И.Е. Точные аналитические решения нелинейной нестационарной обратной задачи теплопроводности для тела с низким коэффициентом теплопроводности // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. – 2010. – № 3. – С. 72–74.



13. Замятин С.В., Плотников Д.А., Гончаров В.И. Идентификация нелинейных объектов на основе вещественного интерполяционного метода // Известия Томского политехнического университета. – 2008. – T. 312, № 5. – C. 66–69.



14. Исследование теплофизических процессов в системе краткосрочного хранения и транспортировки биологических материалов / Т.А. Исмаилов, О.В. Евдулов, М.А. Хазамова, И.Ш. Миспахов // Вестник Международной академии холода. – 2014. – № 3. – С. 10–14.



15. Оборудование, технологии, разработки: web-сайт. – URL: http://mypractic.ru/ (дата обращения: 23.12.2019).



16. Синчинов Н.В., Лазарев М.В. Методы подбора коэффициентов ПИД-регулятора в процессе достижения устойчивости двухколесного самобалансирующегося робота // Студенческая наука Подмосковью: материалы международной научной конференции молодых ученых, 25–26 апреля 2017 г. – Орехово-Зуево, 2017. – С. 599–601.

Для цитирования:

Гринкевич В.А. Синтез регулятора температуры для термостолика на основе элемента Пельтье // Научный вестник НГТУ. – 2020. – № 1 (78). – С. 55–74. – DOI: 10.17212/1814-1196-2020-1-55-74.

 

For citation:

Grinkevich V.A. Sintez regulyatora temperatury dlya termostolika na osnove elementa Pel't'e [Temperature controller design for the temperature controlled stage based on the Peltier element]. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Science bulletin of the Novosibirsk state technical university, 2020, no. 1 (78), pp. 55–74. DOI: 10.17212/1814-1196-2020-1-55-74.

Просмотров: 52