Ученые Пермского Политеха автоматизировали управление устройств для охлаждения и нагревания температуры
В последние годы в мире значительно увеличился спрос на термоэлектрические приборы, а именно на элементы Пельтье. Такой элемент представляет собой термоэлектрический преобразователь, выполненный в виде пластины с двумя выводами питания. Если к этим выводам приложить постоянное напряжение, то одна из сторон элемента начнет охлаждаться, а вторая нагреваться. Приборы, использующие элемент Пельтье, отличаются практически неограниченным ресурсом работы, малыми габаритами, возможностью локального охлаждения, бесшумностью и экологичностью. Они имеют широкий спектр применения, например, используются в устройствах ночного видения, цифровых камерах, приборах связи, телескопах с охлаждением, кондиционерах, кулерах для воды, автомобильных холодильниках. Основная задача управления элементом заключается в точном поддержании температуры пластин, что приводит к сложным математическим расчетам системы управления элементом Пельтье. Ученые Пермского Политеха предложили алгоритм расчета, который обеспечивает быстрое и качественное управление термоэлектрического прибора.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Научно-технический вестник Поволжья», №8, 2023 год.
– Система автоматического управления прибором необходима, так как для регулирования температуры важно учитывать и рассчитывать все факторы, влияющие на процесс работы устройства. Например, даже изменение окружающей температуры объекта уже ведет к снижению качества работы термоэлектрического устройства. Классические способы управления с использованием типовых регуляторов не дают удовлетворительные результаты, так как требуют высокой точности математических расчетов как модели элемента Пельтье, так и параметров регулятора. Предложенная нами система управления работает на алгоритме нечеткой логики, которая позволяет получить более высокое качество управления, при меньшем количестве математических расчетов, – объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ Наталья Андриевская.
Алгоритм нечеткой логики оценивает отклонения текущего значения температуры от заданного. Он формирует управляющее воздействие в виде сигнала напряжения, подающегося на термоэлектрический прибор. Таким образом, разработанная учеными система автоматического управления состоит из самого элемента Пельтье и микроконтроллера, который получает показания с датчика температур и на основе алгоритма изменяет поведение самого прибора (на охлаждение или нагревание).
Разработка ученых Пермского Политеха на 40% повышает качество управления термоэлектрическими приборами. Обеспечивает точность и эффективность в работе термоэлектрических устройств малых габаритов, поддерживающих необходимую температуры, например лазерные диоды, генераторы электрического тока, бытовые и промышленные кондиционеры, приборы связи и другие.