该装置选用C1206型帕尔帖元件作为温度发生器件，C1206型与普通型相比：寿命更长，可达3年以上；制冷/制热效能为70%，比普通型提高25%，制冷/制热速度更快；多块使用时分压稳定，不会因为分压不均造成器件损坏，其主要特性参数见表2-1。环境温度（23±1）℃、1 kHz交流测试条件下，C1206型帕尔帖器件的内部阻值为2.5～3.0 Ω；帕尔帖器件的内部阻值在不同环境温度和工作电流的情况下，其阻值的变化是非线性的，制冷/制热功率与工作电流或电压也是非线性关系，所以采用模糊PID和PWM控制方案能够更好地实现精确、快速地控制热触觉接触面（帕尔帖元件的表面）的温度。
表2-1 C1206型帕尔帖制冷片特性参数
如图2-4所示的系统设计方案和装置实物图，热触觉感知与复现实验装置主要由以NI公司的ELVISⅡ+实验平台为核心，ELVISⅡ+通过USB接口与上位机通信，ELVISⅡ+通过高灵敏度线性热敏电阻（R25=3 kΩ±1%，线性正温度系数12 Ω/℃）检测半导体制冷器（帕尔帖器件）的表面温度，通过PWM输出控制半导体制冷器的表面温度，通过数字I/O口控制水冷风冷系统的启停。基于LabVIEW语言，在上位机中设计单热源热触觉感知与再现的虚拟仪器，仪器前面板如图2-5所示。NI ELVISⅡ它集成了最常用的12种仪器，包括示波器、数字万用表、函数发生器和波特图分析仪等，集成了高性能的数据采集卡，有16通道的16位ADC模拟输入（1.25 MS/s单通道）、2通道的16位DAC模拟输出（2.8 MS/s的最大更新速率）和24个数字I/O口。
图2-4 基于虚拟仪器技术和模糊控制的单热源热触觉感知实验装置(www.xing528.com)
图2-5 基于LabVIEW的单热源热触觉感知与复现的虚拟仪器前面板
半导体制冷器驱动模块采用PWM控制，可以使半导体制冷器在0～12 V连续可调的电压下工作；方向控制端通过H桥控制半导体制冷器的工作电流方向，从而快速、精准控制半导体制冷器的温度。半导体制冷器驱动模块电路如图2-6所示，H桥由2个P沟道增强型场效应管IRF9540（55 V/110 A）和2个N沟道增强型场效应管IFR3205（100 V/19 A）组成；芯片CD4011集成了4个2输入的与非门，控制H桥路通过半导体制冷器（帕尔帖器件）的电流方向，CD4011的工作电压范围是-0.5～18 V。半导体制冷器驱动模块电路的功能如表2-2所示，通过调节PWM输出的占空比可以精准控制帕尔帖器件的制热/制冷功率，控制半导体制冷器工作面的温度。
表2-2 半导体制冷器驱动模块电路的功能表
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