该系统采用模块化的硬件设计方法，使单芯片微算作为STM32控制中心通过数字DS18B20温度传感器发送温度的参数，并使用PID算法来控制H桥电路以驱动半导体制冷片调节柜体温度，实现胰岛素制冷系统的温度。能调节。下按钮可以连续调节机柜的温度，并在液晶显示屏上实时显示。系统还可以基于患者定义的胰岛素注射时间快速提醒糖尿病患者每小时注射胰岛素。制冷系统为糖尿病患者提供便携，稳定且高度可靠的胰岛素制冷装置。也广泛用于其他医疗恒温器。键词：胰岛素制冷，半导体制冷; STM32; PID控制CLC编号：TN301.2？ 34文件编号：A货号：1004？ 373X（2017）16？ 0094？ 04Résumé：为了确定胰岛素的制冷系统的温度智能控制，冷库工程模块化的硬件设计方法在本系统中被采用，所述STM32 MCU被用作控制中心，DS18B20数字温度传感器是用来返回温度设置和PID算法用于系统可以根据系统设置胰岛素温度时间用户设置并提醒糖尿病患者及时注射胰岛素。制冷系统提供一种制冷单元便携式胰岛素，稳定，对于糖尿病患者非常可靠，并且可以广泛地应用于其它的医疗装置恒温关键词：制冷胰岛素，半导体冷却器，STM32，控制PID简介随着城市生活节奏的加快，各种不健康的生活方式导致糖尿病患者人数增加[1]。于更严重的糖尿病患者，目前的医疗条件只能使用胰岛素注射来缓解疾病并为身体提供必要的胰岛素。岛素应储存在2-8°C以维持活性[2]。于长期旅行的患者，如何轻松和长期运输胰岛素的问题已成为一个主要问题。对该问题，已经开发出基于单片微计算机的集成胰岛素制冷系统。系统使用STM32单片机。DS18B20数字温度传感器返回温度参数并通过PID算法进行调整，单片机控制H桥电路驱动固态制冷芯片调节温度。机柜进行胰岛素制冷系统的智能调整。验表明，该系统运行稳定，温度控制准确，操作简单，系统可高度开发，可移植到其他医用恒温器中。料设计和开发系统采用模块化电路设计，结构清晰。控芯片采用STM32F103RBT6。
统整体包括主控模块，温度测量模块，温度控制模块，实时显示模块，系统参数化模块，蓝牙模块和模块电源调节。模块构成[3？ 6]。原理图如图1所示。统上电后，MCU根据温度测量模块计算机柜的当前温度，并将其与预设温度进行比较，然后与PID算法进行比较。出PWM控制信号，使温度控制模块升温或冷却，达到机柜温度。定温度以实现胰岛素的恒温冷冻。时，整个系统的所有参数都在显示器上实时显示。个模块的具体功能如下实现。控制模块的主控制模块使用STM32F103RBT6（STM32）[7]，这是一款基于ARMCor高性能架构内核的32位微控制器。TEX？ M3。低成本51系列MCU相比，STM32具有64个引脚，丰富的I / O资源，内部定时器具有PWM波调制模式，可轻松控制运行状态温度控制模块，而MCU 51系列没有那么多。开发的资源。芯片功能强大，资源丰富，适合作为该系统的逻辑控制处理芯片。
的功能非常强大。在此系统中使用，除了实时显示设置外，还显示其他系统设置，如时间，预设温度和一些附加功能。的控制电路非常简单，如图4所示。统参数模块使用三个触摸按钮设置：当系统运行时，MCU扫描并评估其状态以执行其功能数据录入。路结构如图5所示。牙模块蓝牙模块使用低射频功率的透明蓝牙模块？ BM？ S01，该模块具有集成电路功能，仅使用电源和串行数据的发送和接收，外围电路简单。
该系统中，系统设置可以通过蓝牙模块发送到主机，以增加开发功能。源处理模块电压处理部分由3.7V锂电池供电;单片机的供电电压为3.3 V，温度传感器的供电电压为5 V.因此，必须设计电源的降低电路并放大由TI的TPS61032强化。片的实现如图6所示。7显示了使用线性集成电压控制芯片AMS1117®3.3的降低。源管理是电源管理电路的一部分，因为系统设计为并联使用四节18650电池，充电电压必须小于5V;因此，系统使用USB为电池充电，同时在充电电压和电流上使用TP4056电源管理芯片。于管理，5V充电电源由专用USB适配器提供，此处不再赘述。体的负载管理设计电路如图8所示。统软件设计基于设计的硬件电路，系统软件的控制流程如图9所示。电后系统，MCU通过温度传感器采集当前温度数据，将其与预定温度阈值进行比较并计算差值，然后通过PID算法计算适当的PWM波来控制H桥电路，控制从而冷却或加热半导体制冷芯片。冷藏室内的温度最终恒定在预设温度值附近。时，当达到规定的胰岛素注射时间时，系统会发出警报，提醒糖尿病患者必须及时注射胰岛素，以避免对患者的生命造成任何危险。
忘。统数据，如胰岛素盒温度，电池电量，胰岛素注射警示灯，可通过蓝牙模块将数据发送到主机，以便开发更多集成功能。系统是闭环控制系统，温度设置主要是负反馈设置。该系统中，PID功能连续比较温度设定点和反馈信号（实际温度值）之间的差值，然后连续调节以适应参数变化。顺序，最后达到稳定状态的平衡。标信号和所述反馈信号是无限接近，也就是说，差小，因此满足调整的精度，而控制信号具有一定的振幅，以确保感光度设置。决这种矛盾的方法是提前放大差异信号。例增益P是用于调整差信号的放大系数。为一般规则，在初始调试期间，可以根据较大的中间值预设P，在系统运行过程中，根据实际情况进行精确调整[10]。11]。传感器安装位置和固态冷却芯片尺寸的影响，温度参数具有较大的滞后效应，即电路部分惯性较大。调整结果达到最佳值时，不能立即停止，导致“过冲”，然后向相反方向调整，引起新的过冲和振荡。此，积分值I被导入的湿度值，其结果是在经比例增益P放大的差信号的增加（或减少）在积分时间期间逐步，从而减慢了移并防止振荡。而，积分时间I太长，并且当反馈信号突然改变时，受控物理量很难快速恢复。此，I的值与阻力系统时间常数有关。阻力系统时间常数较低时，积分时间必须较短，当阻力系统时间常数时更大，积分时间必须更长。分d时间是基于在该差信号的变化，以及相应的调整动作是预先进行的，从而缩短了安装时间和克服缺点，即恢复是因为时间慢的速率过度整合。D的值也与阻力系统时间常数有关：当阻力系统时间常数较低时，当阻力系统时间常数较大时，差分时间必须较短，反之亦然。差分时间必须更长。测试之后，获得更合适的数据集：参数PID（P）10的比例单位，积分单位（I）2.2和差分单位（D）0.5。用这种设置方案，系统温度可以精确地稳定在预设温度值，从而提高制冷系统的存储精度。果和讨论根据一个单片机的集成胰岛素制冷系统的开发在图10中示出该系统的18650的能力是3000毫安·h时，块的总容量 - 电池是12，000 mA·h，冷却箔是XH系列的高端半导体制冷芯片？ C0501保持不变C，额定功率为5.5 W上的电池电压低于5伏与实际最大功率为4.4 W.根据实际测量，该系统是在每小时大约待机14分钟操作和其余时间处于冷却状态。温度控制部分的功耗外，控制系统的功耗为0.4 W，系统的冷却电流I1 = [4.2 V5 V25.5 W + 0.4 W4.2 V ]≈1.02A;待机工作电流I2 = [0.4 W4.2 V] = 95.2 mA;平均工作电流I = I1×[4660] + I2×[1460] 0.804 A.寿命T = [IQ] = [12000804]≈14.925h。据电池功耗和理论分析计算，理论电池寿命可达到约14.9小时，但实际电池寿命从图11系统的实际测试曲线约为10小时。是一个外部因素，例如当前测试期间环境温度的变化，以及由于外壳的气密关闭引起的系统散热变化，导致平均功耗增加。个系统的能量，从而减少电池的寿命。
外，在室温下，箱体内外温差大，温度损失快，电池寿命短，冷却功率大。要的;当环境温度低时，电池的寿命更长，冷的消耗更低。境温度和设定温度将对电池寿命产生更大的影响。统的冷却能力测试结果如图12（设定温度6℃），13（设定温度5℃）和14（设定温度3℃）所示。图显示该系统在不同的设定温度下具有良好的温度稳定性，并且稳定后的温度波动为±1℃。藏箱中的温度达到温度所需的时间为设定温度降低，20分钟（6°C），28分钟（5°C），50分钟（3°C）。论本文介绍了一种基于单片机的智能胰岛素制冷系统，可实现便携式胰岛素制冷和胰岛素注射时间的智能提醒，非常方便。尿病患者。验表明，制冷系统稳定可靠，温度可控。系统可高度开发，并且可以在该系统上开发其他内置功能，这使得其范围非常广泛。以扩展到其他医疗保温箱，车载冰箱，便携式制冷应用。
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