基于热电技术的无线恒温装置设计

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热电器件因其全固态、低噪声、抗振动等优点,被广泛应用于温度控制及能量转换领域。本文针对临床医疗输液中出现的低体温问题,以热电技术为基础,采用商用热电制冷器(TEC,Thermoelectric Cooler),结合无线通信技术,通过对热电驱动电路的设计及软硬件协同设计,构建了一种用于医疗过程中的药液温度控制的恒温系统。系统分硬件与软件两部分,硬件电路的设计采用Arduino微控制器并结合Wi Fi实现温度控制与通信;软件部分的设计采用Visual Studio 2017完成,实现了对硬件部分的控制及数据的采集和数据的实时显示。总体而言,论文主要完成了以下几部分的工作:(1)介绍了加温输液器的国内外发展现状,并结合TEC工作原理提出以商用TEC代替传统电热丝作为热源进行恒温系统设计的构想。(2)根据现实的输液环境、应用场景需求,给出了系统的温度控制指标,制定了输液管加热法的系统加热方案,从硬件和软件两方面完成了系统总体结构设计。(3)在硬件装置上,以Arduino微控制器为核心,对TEC的驱动和控制电路进行了设计,采用嵌入式软件和模拟PID相结合的方法实现了对温度的稳定控制;软件方面,制作了PC端软件,分别实现了PC端通过Wi Fi和串口对硬件装置温度的调节和控制。系统可以进行实时温度数据采集,进而实现对输液温度的实时监测。(4)对装置的加热性能进行了测试,以验证系统的各项功能。实验结果表明,本文所设计的无线恒温系统各项功能指标达到设计要求,可实现对输液过程的温度监控,在为患者提供更好的医疗服务方面具有前景。
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