The automatic system for the characterization of thermoelectric microgenerators

• Autorzy: Gierczak M. , Dziewięcki S. , Markowski P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2015.3.9

Warianty tytułu

PL

Automatyczny system do charakteryzacji mikrogeneratorów termoelektryczych

• Konferencja: International IMAPS-CMPT Poland (38 ; 21- 24.09.2014 ; Rzeszów -Czarna, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper focuses on design and fabrication of the automatic system for characterization of thermoelectric parameters of planar and multilayer structures, which can served as thermoelectric microgenerators. The generated thermoelectric force (output voltage), internal resistance as well as cold and hot junctions’ temperature are measured and further can be analyzed as a function of temperature and/or temperature gradient. The set-up consisted of two copper blocks for temperature gradient generation, attached measured structure, the driver providing cooling and heating of the blocks, control application installed on computer and Agilent 34972A data acquisition unit. Computer application communicates synchronous with the driver delivering information about actual cold and hot junctions’ temperature. The driver stabilizes temperature of specific block using measured temperature and PID (Proportional-Integral-Derivative) algorithm. Data acquisition unit send all the measurements results to computer for further usage. Before the measurement all system components are tested. Additionally the connection between measured structure and the probes is tested. After testing procedure the measurement is started. Special algorithm is implemented for measurement procedure. The system is fully automatic, it requires operator care only at the beginning of measurement when three process parameters should be set by operator - minimum and maximum temperature and measurement step. The examples of measurements performed using the elaborated system will be presented.

PL

W artykule opisano proces projektowania oraz wykonania automatycznego systemu do charakteryzacji parametrów termoelektrycznych wielowarstwowych struktur planarnych - generatorów termoelektrycznych. System dokonuje pomiaru takich wielkości jak generowana siła termoelektryczna (napięcie wyjściowe), opór wewnętrzny, a także temperatura „zimnego” i „gorącego” końca. Dodatkowo mogą być one analizowane w zależności od temperatury i/lub gradientu temperatury. Układ pomiarowy składała się z dwóch bloków miedzianych służących do wytwarzania gradientu temperatury wzdłuż mierzonej struktury, sterownika zapewniającego chłodzenie i ogrzewanie bloków, aplikacji komputerowej sterującej pomiarem, zainstalowanej na komputerze oraz urządzenia do akwizycji danych - Agilent 34972A. Aplikacja komputerowa komunikuje się synchronicznie ze sterownikiem dostarczając informacje o aktualnej temperaturze „zimnego” i „gorącego” końca. Sterownik stabilizuje temperaturę konkretnego bloku przy użyciu mierzonej temperatury i algorytmu PID (Proportional-Integral-Derivative). Urządzenie do akwizycji danych, Agilent 34972A, wysyła wszystkie wyniki pomiarów do komputera w celu późniejszej analizy. Przed pomiarem wszystkie elementy systemu są testowane. Ponadto testowane jest połączenie między mierzoną strukturą i sondami pomiarowymi. Po procedurze testowania rozpoczyna się pomiar. Procedura pomiarowa realizowana jest w oparciu o specjalny algorytm. System jest w pełni automatyczny, wymaga jedynie podania trzech parametrów na początku pomiaru: minimalnej i maksymalnej temperatury grzania oraz kroku pomiarowego. W końcowej części artykułu przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów wykonanych za pomocą systemu.

Słowa kluczowe

EN

measuring system; thermoelectricity; microgenerator

PL

system pomiarowy; termoelektryczność; mikrogenerator

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 56, nr 3
• Strony: 34--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., il., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gierczak M.

• Wrocław University of Technology, Faculty of Microsystem Electronics and Photonics

autor

Dziewięcki S.

• Wrocław University of Technology, Faculty of Microsystem Electronics and Photonics

autor

Markowski P.

• Wrocław University of Technology, Faculty of Microsystem Electronics and Photonics

Bibliografia

• [1] AVR221: Discrete PID controller, application note, Atmel, 2006.
• [2] ÅSTRÖMA, K., HÄGGLUNDA, T., PID Controllers: Theory, Desgin and Tuning, Instrument Society of America 1988.
• [3] MARKOWSKI P., STRASZEWSKI L., DZIEDZIC A., Sandwichtype three-dimensional thick-film thermoelectric microgenerators”, XXXI Int. Spring Sem. on Electr. Techn. (ISSE), V 2008, pp. 110-113.
• [4] MARKOWSKI, P., DZIEDZIC, A., Planar and three-dimensional thick-film thermoelectric microgenerators, Microelectronics Reliability, vol. 48 (2008), pp. 890-896.

Uwagi

EN

This work was supported by the Wrocław University of Technology - grants no. B30104 W-12, B40082 W-12 and statutory activity of Wroclaw University of Technology (S30066 W-12).