0-10A智能PID半导体TEC加热制冷模式自适应驱动源
型号：TEC-10A
一．特性描述
TEC-10A是一款高功率密度的TEC温度控制器，额定工作负载12V10A，峰值可达12V15A。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RS232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。
输入： 9VDC ~15VDC
输出：电压自动适应TEC（额定电流小于10A）。
效率：>95%
电流过冲：二．驱动源原理框图
控制器的工作原理图如下图所示
图2 TEC驱动源的内部结构框图
驱动源的核心是PID智能控制器，他分别控制MOS管驱动器、温度传感器以及和调试器通讯口和外接通讯。原理图中，Q1和Q3组成同步整流桥臂，Q4和Q2组成同步整流桥臂，通过导通的占空比实现TEC两端电压的自动控制，然后分别控制下桥臂Q3和Q4的导通来控制TEC的加热制冷模式切换。电路中采用了两组L-C的滤波网络结构，消除了开关过程中大电流对TEC寿命的影响，为了确保电路的可靠性，这里采用10mOHM的电流取样电阻进行电流采集，当出现过流情况时，自动采取限制电压的措施。
三． 连接示意图
为了设定当前需要设定的参数，驱动源连接调试器，在调试屏上可以直接修改设定温度，P，I，D参数。
图3.1 四片TEC调试模式连接示意图
图3.2 二片TEC调试模式连接示意图
图3.3 一片TEC调试模式连接示意图
调试模式接线图，
本驱动器可以连接4片TEC制冷片，制冷片串并联，如图3.1所示，输入电压为15V。
本驱动器可以连接2片TEC制冷片，制冷片串并联，如图3.2所示，输入电压为12V。
本驱动器可以连接1片TEC制冷片，制冷片串并联，如图3.2所示，输入电压为12V。
该模块在工作时，工作温度不宜超过60°，在正常使用中，应该有自然风通过该驱动源，实现风冷。
调试器可以连接驱动源使用，也可以在调试完毕后，将调试器断开，单独让驱动源独立工作。
四．驱动源输出状态
如图4所示，PIN4和PIN5的状态为TTL电平，系统和温度正常的时候为高电平。
当温度传感器错误或者保险烧毁的时候，SYS_ERROR 为低电平，相应LED被点亮。
图4 驱动源的接线口标示
当温度不在设定范围的时候，TEMP_ERROR为低电平，相应LED被点亮。
TEMP_ERROR的状态由当前温度和Th和Tl决定，小于Tl或者大于Th 状态TEMP_ERROR 为低。
五．调试器说明
调试器在连接后会显示TEC-10A的基本信息，包括设定温度，温度上下限，PID，以及产品序列号。调试器示意图如图5所示。
图5 调试器的布置示意图
调试器包括液晶显示屏和4个按键，按键分别为ESC、UP、DW、EN。
调试步骤如下：
步：长按EN键进入参数设置界面，如图6所示。
第二步：进入此界面，会有光标在Ts温度的后位闪动，继续按EN键可以向前跳动光标，按UP或DW增大或减小设定值。
第三步：在此界面按UP键或DW键，可以设置目标温度、PID等参数。
图6 调试器调试界面
第四步：修改完毕后长按EN键可以将参数保存。
调试器可以连接驱动源使用，也可以在调试完毕后，将调试器断开，单独让驱动源独立工作。
六．PID参数经验
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。设置PID时，确定目标温度后将I设置为0.000，逐步将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，这个时候设定积分相参数I，将I从0.00以0.01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。一般不使用微分参数D也可以得到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。默认参数是经过反复实验得到的经验参数，在开机时同时按住UP和DW，系统将恢复出厂默认参数。
七．TEC-10A驱动源尺寸
图7 驱动源和调试器尺寸
图7的左图为驱动源尺寸，长*宽*高为61mm*40mm*25mm；右图为调试器的尺寸，长*宽*高为63.5mm*39.5mm*25mm。
八．TEC-10A通信协议
TEC-10A通信协议为，RS232.SetSettings("115200,n,8,1")
------上位机发送字符‘%’，表示需要TEC-10A恢复出厂参数，操作成功返回‘%‘。
------上位机发送字符‘@’，表示需要TEC-10A保存当前参数，操作成功返回’@‘。
------上位机发送字符‘#’，表示需要TEC-10A发送相关数据，上位机发送‘#’，直到TEC-10A传回字符‘#’，表示TEC-10A已经识别指令，并处于等待上位机的进一步指令，上位机得到TEC-10A的识别指令后需立即发送参数索引号，否则TEC-10A将做超时处理。TEC-10A得到参数索引后，根据索引发送参数数据，上位机将得到4个字节的float型数据。------上位机发送字符‘$’，表示需要TEC-10A接受相关数据，上位机发送‘$’后，等待TEC-10A传回‘$’，表示TEC-10A已经识别指令，并处于等待上位机的进一步指令，上位机得到TEC-10A的识别指令后需立即发送参数索引号（1字节）以及参数（4字节），否则TEC-10A将做超时处理。TEC-10A得到参数索引和参数数据后，根据索引更新参数数据。参数索引即Member[Index]中的Index，Index=0到10。写入操作成功将返回此次参数索引即Index，否则返回0xFF。
数据在TEC-10A的存储结构为float型数组
floatmember[12]
Member[0] Tset 设定温度
Member[1] Th 温度窗口上限
Member[2] Tl 温度窗口下限
Member[3] P
Member[4] I
Member[5] D
Member[6] PID 驱动器输出百分比。-100到100，负数表示加热
Member[7] Tcur 当前温度
Member[8] SN，BYTE[4]
Member[9] TEC 电流
Member[10] TEC 电压
Member[11] 保留
Member[0]到Member[5] 可读可写。
Member[6]到Member[10] 只读。
Member[11] 读写对系统无影响。
关于Tcur当前温度的传回值：
当Tcur=-700，则表示保险丝和温度传感器均发生错误。
当Tcur=-300，表示传感器错误，保险丝正常。
如果Tcur>900，表示温度传感器正常，保险丝错误，当前温度=Tcur-1000
其他Tcur，表示保险丝，温度传感器都正常，当前温度=Tcur
关于C51和VC++中的float型数据储存结构
在C51中，float按Bye[0]-Byte[3]储存
在VC++中，float按Byte[3]-Byte[0]储存
数据转换时需注意！
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