Konstanz, Universiẗat, Diss., 2001.

This project deals with design of universal system for temperature stabilization using a Peltier device, controlled by microcontroller. The result of this work is an autonomous equipment with automatic tuning of regulation constants, calculation of temperature stabilization limits, possibility of setting required modes and with interface for connection to PC. The regulator stabilise temperature with an accuracy of 0,1 °C within the range of temperature from 0 to 60 °C.

El presente asunto de estudio contempla el desarrollo de un dispositivo para terapia térmica superficial con el cual se puedan realizar terapias con calor y con frío, teniendo como elemento constructivo principal a la celda Peltier, la cual es un dispositivo termo - electrónico que, dependiendo de la polaridad e intensidad con que se alimenta, produce una diferencia de temperatura entre sus caras, efecto que será utilizado para los fines del presente proyecto. Para conocer más acerca de la Terapia Térmica se investigó sus efectos fisiológicos, terapéuticos, sus indicaciones y contraindicaciones, los tipos de agentes que las componen y las tecnologías más utilizadas actualmente tanto en el ámbito local como mundial. Se investigó también las aplicaciones actuales más comunes e innovadoras donde podemos encontrar el efecto Peltier, las mismas que sirvieron de base para plantear los bloques que componen el sistema. Para el desarrollo del dispositivo lo primero que se seleccionó fue la celda Peltier adecuada, de acuerdo a los requerimientos necesarios, luego, en base a las características de la misma, se seleccionó el sensor de temperatura y la forma de control digital a emplear, la cual fue implementada en un microcontrolador adecuado a los requerimientos del sistema. La etapa de potencia fue seleccionada de acuerdo a la forma de control elegida. Para que el usuario pueda introducir los parámetros de control se diseñó una interfaz amigable y sencilla. El calor generado en la cara caliente de la celda Peltier es menguado por medio de un bloque de disipación compuesto por un disipador y un ventilador, correctamente seleccionados para evitar que la celda Peltier se degrade rápidamente. Luego del diseño y la habilitación de cada uno de los subsistemas que componen el dispositivo se procedió a realizar las pruebas en conjunto, realizando pruebas operativas en vacio y sobre la piel, logrando controlar la temperatura de la forma planteada inicialmente. / Tesis

The aim of this work is to familiarize with the design of the thermal test chamber to measuring passive components. Show features and involvement of selected circuits that ensure reliable operation of the device. For the realization of the role are the most important the Peltier cells and temperature sensors. But they can not work without the control unit. The control unit provides the necessary communication with each component and also with user. For this purpose we made a selection of suitable type of microcontroller and communication equipment (matrix keypad, LCD, buttons and LEDs). Subsequently was designed the algorithm to control the thermostat suitable for using in students training. The algorithm was written in the microcontroller in form of a program. There is also implemented a PSD controller in the program, which evaluates the data collected by a sensor. Then set the correct function of Peltier cells. After the thermostat was designed and realized, test measurements were performed and the results were documented and evaluated.

Submitted by JOÃO RICARDO LHULLIER LUGÃO null (joaolhullier@gmail.com) on 2016-03-15T16:09:46Z No. of bitstreams: 1 Lugao_mestrado_final.pdf: 1607482 bytes, checksum: 491a719f2f4f3a0afea89af732d1753c (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-03-15T18:11:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lugao_jrl_me_ilha.pdf: 1607482 bytes, checksum: 491a719f2f4f3a0afea89af732d1753c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T18:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lugao_jrl_me_ilha.pdf: 1607482 bytes, checksum: 491a719f2f4f3a0afea89af732d1753c (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sistemas de controle de temperatura são necessários em diversos setores da indústria e pesquisa científica. Neste trabalho propõe-se um sistema de controle de temperatura para líquidos, que será utilizado em uma célula de medição de propriedades de líquidos por ultrassom. O sistema de controle tem como requisito atingir uma variação máxima de 0,01 ◦C em regime permanente. Os atuadores térmicos empregados são células de efeito Peltier e utilizam-se circuitos de potência do tipo ponte H para injetar ou retirar calor do objeto de interesse. São utilizados sensores de temperatura do tipo resistivos (RTDs), que são lineares e muito utilizados na indústria como referência para medição de temperatura. É utilizado um controlador proporcional, integral e derivativo (PID) digital, sintonizado a partir de um experimento em que o sistema é realimentado através de um controlador do tipo relé. A partir dos resultados desse experimento utilizam-se métodos diretos, como o de Ziegler-Nichols, para a sintonização dos coeficientes. Em seguida um ajuste fino é feito a partir dos coeficientes gerados por esses métodos. Um controlador PID capaz de atingir as meta de variação máxima de 0,01 ◦C é implementado. Com essa baixa oscilação no regime permanente concluiu-se que é possível realizar medidas de velocidade de fase de ondas de ultrassom propagando-se em água destilada com variação máxima de 0,05 m/s em torno do valor médio. / Temperature control systems are required in several industry and scientific research areas. This work proposes a liquid temperature control system applied to an ultrasonic mea- surement cell for liquids. The control system requires a maximum steady state deviation of 0,01 ◦ C. Thermoelectric coolers (TEC) work as thermal actuators with H bridge power circuits to pump heat to or from the object of interest. Resistive temperature detectors (RTD) are used in this work, which are linear and widely used in the industry as temperature measurement reference. A proportional, integral and derivative (PID) digital controller is tuned using relay feedback identification with direct tuning methods, such as Ziegler-Nichols’. To improve the results a fine tuning is implemented from the parameters estimated by the direct methods. A PID controller capable of achieving the 0,01◦ C maximum variation goal is implemented. With this low steady-state oscilation it is possible to measure phase velocity of ultrassound waves in distilled water with maximum variation of 0,05 m/s around the mean value.

Submitted by Larissa Vitoria Cardoso Cusielo (larissavitoria@id.uff.br) on 2017-02-23T18:25:33Z No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 2646668 bytes, checksum: fc35cc0a8a8c5fd607392d6b356189fa (MD5) PRODUTO FINAL.pdf: 869540 bytes, checksum: 3ef0beb49ceaacec50da97f14b0be260 (MD5) / Rejected by Biblioteca do Aterrado BAVR (bavr@ndc.uff.br), reason: oi on 2017-05-22T16:24:56Z (GMT) / Submitted by Larissa Vitoria Cardoso Cusielo (larissavitoria@id.uff.br) on 2017-05-22T17:10:28Z No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 2646668 bytes, checksum: fc35cc0a8a8c5fd607392d6b356189fa (MD5) PRODUTO FINAL.pdf: 869540 bytes, checksum: 3ef0beb49ceaacec50da97f14b0be260 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca do Aterrado BAVR (bavr@ndc.uff.br) on 2017-08-21T15:42:31Z (GMT) No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 2646668 bytes, checksum: fc35cc0a8a8c5fd607392d6b356189fa (MD5) PRODUTO FINAL.pdf: 869540 bytes, checksum: 3ef0beb49ceaacec50da97f14b0be260 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T15:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 3 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 2646668 bytes, checksum: fc35cc0a8a8c5fd607392d6b356189fa (MD5) PRODUTO FINAL.pdf: 869540 bytes, checksum: 3ef0beb49ceaacec50da97f14b0be260 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física. Volta Redonda,RJ / Diante da situação atual da educação brasileira, principalmente na área das ciências naturais e suas tecnologias, mais pontualmente em física, é inquestionável a necessidade de novas abordagens, novas práticas capazes de levar a uma potencial aprendizagem significativa. Neste trabalho, após discutir a atual crise na educação e o aparecimento de novas metodologias, enfatizamos a importância da experimentação no ensino de física e como essa prática é justificada pela teoria sócio-histórica de Vygotsck. Em seguida, sugerimos como inovação, o uso das partilhas termopar nas atividades experimentais de termologia, que além de tornarem esses experimentos mais seguros e baratos, ainda torna conhecido um dispositivo presente em diversos aparelhos de nosso dia a dia, como bebedouros, por exemplo; permitindo também o aprofundamento em vários conceitos de termologia e eletricidade, a partir do conhecimento de um efeito já conhecido desde o século XIX, mas ainda ignorado pela maioria dos professores de física. Após apresentar as pastilhas e descrever umas práticas que foram muito bem sucedidas, deixaremos uma apostila para auxiliar os professores que resolvam utilizá-las. / Due to current situation of brasilian education in Natural Sciences area and their Technologies, more punctually in phisics, it is unquestionable the need for new approaches, new practices able to lead to a true meaningfull learning. In this work, after discussing their current crisis in education and the emergence of new methodologies, emphasizes the importance of experimentation in teaching of phisics and how this practice is justified by the theory of the Vygotsck. And then I suggest as innovation the use of thermocouples in thermology experimental activities, which in addiction make these experiments safer and cheaper and still, becomes a known device present in various devices in our daily life like water fouintains, for example; also allowing the deepening in various concepts from thermology and electricity, from the knowledge of an effect that has been known since the nineteen century, but still ignored by most physics teachers. After presenting the thermocouples and describe their practices were very successful, I leave a handout to support teachers who want to use them.

Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo de viabilidade técnica da utilização de módulos termoelétricos para condicionamento de ar automotivo, com ênfase ao sistema de resfriamento. O sistema termoelétrico de refrigeração baseiase no efeito descoberto por Jean Charles Athanase Peltier em 1834, onde uma corrente elétrica flui na junção de dois materiais semicondutores de propriedades diferentes fazendo com que haja um gradiente de temperatura na junção dos materiais. Os módulos termoelétricos são fabricados por materiais semicondutores selados entre duas placas e, conforme o sentido que a corrente flui, uma superfície da placa torna-se aquecida e a outra resfriada. A refrigeração proveniente dos fenômenos termoelétricos surgiu como uma alternativa aos meios convencionais de refrigeração, pois não gera impactos ambientais, não produz barulho, não possui partes móveis, podendo ser montando em variadas posições de acordo com a necessidade, além de ocupar um volume pequeno em comparação com os outros sistemas. Os efeitos termoelétricos e suas aplicações são apresentados neste estudo, assim como o modelo matemático do sistema de refrigeração, que permite determinar o desempenho do sistema. Dissipadores de calor comercialmente disponíveis são analisados para a determinação da melhor troca térmica para o sistema e protótipos são montados para a obtenção de resultados experimentais de um refrigerador, a fim de verificar sua viabilidade e funcionalidade. / This paper aims to present a technical feasibility study of the use of thermoelectric modules for automotive air conditioning, with emphasis on the cooling system. The thermoelectric cooling system is based on the effect discovered by Jean Charles Athanase Peltier in 1834, where an electric current flows at the junction of two semiconductor materials of different properties so that there is a temperature gradient at the junction of the materials. The thermoelectric modules are manufactured by semiconductor material sealed between two sheets and, as the current flows, a plate surface becomes heated and the other cooled. Thermoelectric cooling from phenomena like Peltier effect has emerged as an alternative to conventional cooling systems, it does not generate environmental impact, do not produce noise, has no moving parts, the system can be mounted in various positions according to the need, and occupies a small volume in comparison with other systems. Thermoelectric effects and their applications are presented in this study, as well as the mathematical modeling of the cooling system, which determines system performance. Heat sinks commercially available are analyzed for determining the best heat transfer to the system and prototypes are assembled to obtain the experimental results for a refrigerator in order to verify its feasibility and functionality.

El objetivo del presente trabajo de tesis es desarrollar un sistema de control de temperatura basado en el manejo del sentido de corriente a través de un dispositivo termoeléctrico denominado PELTIER, el cual permitirá variar el flujo de calor que será conducido a una carga; este trabajo implica desarrollar diversos subsistemas que interactúen de forma eficiente es por ello que se cuentan con objetivos secundario que facilitarán el funcionamiento óptimo de todo el sistema, entre ellos está el desarrollar un circuito electrónico que permita la regulación de tensión suministrada al Peltier, así como implementar un sistema de control de potencia que permita controlar el sentido de la corriente. Esto también implica elaborar un módulo de control digital que trabaje con un sensor de temperatura y pueda trabajar en coordinación con el control de potencia para lograr una variación de temperatura oscilante. Este trabajo se realizará con todas las especificaciones necesarias para poder dejar un sistema de control listo para añadirse a una cámara ambiental. Para poder detallar todo este trabaja se ha dividido el estudio y el desarrollo en diversas partes las cuales están mencionadas en capítulos y se nombran a continuación. En el capítulo 1, se va a encontrar una descripción y análisis del ambiente espacial, de esta forma se podrá apreciar como repercute el entorno espacial a los equipos electrónicos. En el capítulo 2, se puede apreciar un informe acerca de pruebas similares desarrollados por otros equipos de investigación los cuales se han considerados como referencia además se describe el diseño mecánico electrónico de la cámara ambiental que se va a elaborar en el Instituto de Radioastronomía, el cual es el ente encargado de realizar las pruebas. ii En el capítulo 3, se encuentra el diseño de todo el sistema así como la elección de los componentes y circuitos definidos en subsistemas. También se aprecia la interacción y relación que hay entre ellas. En el capítulo 4, se encuentra documentado las pruebas y resultados que se han obtenido del sistema luego de someterlo a simulaciones de funcionamiento. En la parte final de documento se presenta las conclusiones obtenidas gracias a las pruebas llevadas a cabo así como las respectivas recomendaciones respecto al desarrollo de este trabajo. / Tesis

Interstitial laser thermal therapy is a novel local approach to treating prostate cancer. During treatment, thermal ablation may occur on the adjacent rectal wall. The aim of this thesis was therefore twofold: to study the effects of rectal cooling on lesion formation, and secondly, to engineer a computer controlled rectal cooling unit. To study the effects of the coolant temperatures and flow rate, thermal simulations were executed, followed by testing the phenomenon using agar gel phantoms which thermally mimic prostate tissue. Further simulations were run using a treatment planning software, which predicted the required coolant temperatures to protect the outer rectal wall while subsequently determining the shape and size of the resulting coagulated lesion at various laser settings. Results suggest that low coolant temperatures and low flow rates cause maximum cooling rates. Furthermore, the shape and size of the coagulated region is affected by coolant temperatures at specific laser powers and positions within the prostate.

Interstitial laser thermal therapy is a novel local approach to treating prostate cancer. During treatment, thermal ablation may occur on the adjacent rectal wall. The aim of this thesis was therefore twofold: to study the effects of rectal cooling on lesion formation, and secondly, to engineer a computer controlled rectal cooling unit. To study the effects of the coolant temperatures and flow rate, thermal simulations were executed, followed by testing the phenomenon using agar gel phantoms which thermally mimic prostate tissue. Further simulations were run using a treatment planning software, which predicted the required coolant temperatures to protect the outer rectal wall while subsequently determining the shape and size of the resulting coagulated lesion at various laser settings. Results suggest that low coolant temperatures and low flow rates cause maximum cooling rates. Furthermore, the shape and size of the coagulated region is affected by coolant temperatures at specific laser powers and positions within the prostate.