用PIC16F17146开发Peltier冷却金属板

使用PIC16F17146的核心独立外设(cip)减少了实现Peltier冷却金属板所需的物料清单(BOM)。

介绍用PIC16F17146开发Peltier冷却金属板

核心独立外设(cip)是集成到微控制器(MCU)中的专用硬件块，可以降低功耗，提高CPU效率并增加新的MCU功能。Peltier冷却金属板，也被称为冷板，是CIPs在应用中的强大演示。cip使该解决方案高度集成，从而最大限度地减少了该应用程序中的物料清单(BOM)。

顾名思义，该应用程序的目标是将顶部金属表面冷却到用户设置的温度。为了实现这一目标，使用珀尔帖元件(固态热泵)将热量从顶板泵到下面的散热器。连接在散热器上的冷却风扇将这些热量吹到大气中。图1显示了组装的演示。

图1 -组装好的冷板

MCU 执行以下操作：

• Peltier 何时应该打开和何时应该关闭的信号

• 使用负温度系数 (NTC) 热敏电阻计算冷板和散热器的温度

• 放大珀耳帖电路的电流检测输出

• 在实验室环境之外保持安全操作

• 验证冷却风扇是否在运行

• 监控系统的异常值（Peltier 电流和温度）

• 自检未完成则复位

• 验证加载的用户设置

• 在用户界面上显示遥测

• 响应用户的输入（按钮和旋转编码器）

• 在系统运行时更改 LED 灯模式

对于单个 8 位 MCU 来说，这似乎需要执行大量工作。但是使用 CIP，可以完成这些功能和任务。为实现此设计，由于模拟外设而选择了 PIC16F17146 MCU。该MCU 系列以模拟为重点，外设包括带计算功能的 12 位差分模数转换器 (ADCC)、集成运算放大器 (OPAMP)、两个模拟比较器 (CMP)和两个数模转换器（DAC）。

这些模拟外设允许设计几乎完全在 MCU 中实现。这方面的一个例子是使用OPAMP 的电流检测放大器。当珀耳帖元件拉动电流时，低侧的电流检测电阻器两端会产生电压。由于感应电压相对较小（10A 时为 100 mV），因此很难将其他模拟外设直接用于此信号。通过将 OPAMP 用作电流检测放大器（图 2），放大后的信号可以与其他模拟外设一起使用，从而提高它们的模拟性能。

图 2 – 电流检测放大器（与电流监测系统一起显示）

使用 CIP 实现的另一个功能是用于用户界面的正交解码器。用户旋转编码器来导航菜单和调整冷板的设置。旋转编码器生成正交编码波形，该波形由两个彼此相差 90 度的方波组成。旋转方向将取决于哪个波形超前而另一个滞后。这可以在图 3 中看到。

为了将正交编码信号转换为旋转，使用两个可配置逻辑单元 (CLC)将正交编码信号转换为顺时针和逆时针脉冲，然后将其馈送到用作计数器的定时器 1 和定时器 3。从那里，CPU 可以对定时器计数执行简单的算术运算，以确定自上次读取以来的净变化，这与用户的编码器移动相关。这最大限度地减少了 CPU 必须用于确定自上次读取以来的净旋转的计算时间。  

图 3 – 正交解码器的实现

文章源于Microchip Robert & Josh Booth