【摘要】：基于嵌入式技术和PID控制，人们设计了一种单热源热触觉感知与复现实验装置，它能够精确、快速地控制触觉接触面的温度变化，手指触摸半导体制冷器上触觉接触面可实现热触觉感知再现。如图2-2所示，热触觉显示装置主要由以ARM处理器为核心的控制主板、半导体制冷器帕尔帖元件、水冷系统、2个高性能数字红外温度传感器和触摸屏等组成，并且能够通过串口与上位机通信。
基于嵌入式技术和PID控制，人们设计了一种单热源热触觉感知与复现实验装置，它能够精确、快速地控制触觉接触面的温度变化，手指触摸半导体制冷器上触觉接触面可实现热触觉感知再现。如图2-2所示，热触觉显示装置主要由以ARM处理器为核心的控制主板、半导体制冷器帕尔帖元件（4 cm×4 cm）、水冷系统、2个高性能数字红外温度传感器和触摸屏等组成，并且能够通过串口与上位机通信。热触觉显示装置工作时，其中一个红外温度传感器实时检测半导体制冷器接触面的温度，另一个温度传感器用于实验之前检测人的手温，由上位机发送温度控制信号到控制主板，控制主板根据所需产生的温度信号以及PID温度控制算法对半导体制冷器进行可调速率升温、降温或者关停3种工作模式的切换，在制冷时开启水冷系统对半导体制冷器热端散热；实时温度通过液晶显示，同时通过串口发送到上位机，以便上位机根据实时温度数据发送相关指令到下位机。该装置的控温范围是-10～60℃，温度分辨率和精度分别为0.02℃和±0.3℃；在10～30℃的控温区间，能实现升温或降温速率大于10℃/s。通过该热触觉感知与复现实现装置能实现任意波形的温度变化，如图2-3所示，分别实现了周期为20 s的方波和周期为26 s的正弦波。
图2-2 热触觉显示装置的框图(www.xing528.com)
图2-3 触觉显示装置接触面的温度-时间波形
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