[实用新型]高精度智能恒温水浴装置

说明书

技术领域

高精度智能恒温水浴装置，本实用新型涉及利用压缩机制冷和电热加热元件、潜水泵搅拌、微控制器、温度采集与控制部分、人机接口(包括显示器显示和键盘)等部分构成的高精度智能恒温水浴装置。

技术背景

目前市场上供应的恒温水浴主要有三类。第一类是普通的恒温水浴，这种恒温水浴是在水浴槽内配置一套恒温加热系统，并外带一机械搅拌装置，但由于没有制冷源，所以只能将温度控制在室温以上，从而使得这类恒温水浴的使用范围在一定程度上受到限制。第二类是结构较复杂的所谓超级恒温水浴，它带内置机械搅拌器和供外接循环水用的水泵，这种水浴虽然可以较精确恒温，但由于装水量大，因此大范围升降温时间长，并且由于被恒温的容器内没有搅拌装置，单独使用也难以获得真正意义上的恒温。第三类是利用半导体元件实现制冷和制热的恒温水浴，这种恒温水浴根据用户要求，通过改变流过半导体元件的电流方向，实现水浴的制冷或加热，但是目前由于半导体元件工作效率低，制冷或制热速度慢，从而影响其应用。另外，这三类恒温水浴一个明显的不足之处是温度稳定时间长，这是因为恒温水浴一旦出现温度超调，要稳定到目标温度，需要通过自然冷却(第一类恒温水浴)，或更换大量的水并重新加热(第二类恒温水浴)，或改变流经半导体元件的电流(第三类恒温水浴，但半导体元件制冷速度慢)。

发明内容

本实用新型的目的在于克服目前市场上恒温水浴升降温速度慢、温度稳定时间长等缺点，提供能在温度低于或高于水浴外部环境温度两者情况下，实现控制温度分布均匀、恒温水浴升降温速度快、温度稳定时间短、温度控制精度高的技术方案。

技术方案

1 系统构成

本实用新型如附图1、2、3所示，是一种恒温水浴装置，它采用传统的电加热元件加热，利用压缩机完成制冷。这种恒温水浴装置由制冷部分(包括压缩机1、冷凝器4、蒸发器6、毛细管5、风扇2和铜管3等组成)、电加热器11、温度传感器9、潜水泵8、数字温度传感器7、水浴10、微控制器12、显示器13、键盘14、电源15、温度采集电路16、控制压缩机工作的继电器17和控制电加热器工作的固态继电器(SSR)18等组成。

电加热器11和温度传感器9安装在水浴10内的左侧或右侧；制冷部分的压缩机1、冷凝器4、毛细管5、风扇2和铜管3安装在水浴外部的后方；蒸发器6安装在水浴10内部并挂靠水浴的后内壁；潜水泵8装在水浴的右下角或左下角；数字温度传感器7安装在水浴10的外部，用于感知外部环境温度，它通过信号传送线与微控制器12连接；温度采集电路16通过温度传感器9完成水浴5温度采集，并将数据通过相应的接口电路传送至微控制器12；继电器17和固态继电器18的信号传送线分别与微控制器12相应接口连接，同时分别与压缩机1和电加热器11连接，控制压缩机1和电加热器1工作。

2 工作原理

如附图1、2、3所示，将水浴10内装好水或其它传热用液体介质，通过键盘14设定目标温度，同时微控制器12分别通过数字温度传感器7采集水浴外部环境温度和通过温度采集电路16和温度传感器9实时采集水浴10温度。当目标温度高于环境温度某一阈值时(如2℃)，微控制器12通过固态继电器18控制电加热器工作，保证水浴10的温度快速上升；当目标温度低于环境温度某一阈值时(如2℃)，微控制器12通过继电器17控制压缩机1工作，保证水浴10的温度快速下降，当水浴温度下降到大于目标温度时某一阈值时(如0.1℃)，微控制器12通过固态继电器控制电加热器以适当功率工作，同时压缩机不停止工作，保证水浴温度很快稳定，并长时间保持温度恒定，达到控制要求。不管目标温度是高是低，微控制器12采用智能温度控制，以达到水浴10温度控制要求。潜水泵8搅动水浴10中的液体介质，以保证水浴10各处的温度一致。显示器LCD 13用于实时显示水浴10内部温度、目标温度和水浴外部环境温度，并可实时显示水浴10的升温或降温曲线。

有益效果

与传统的恒温水浴相比有以下优点：

1.由于将传统的电加热器加热与压缩机制冷相结合，可以很方便地实现水浴不同目标温度的恒温控制，不管目标温度高于或低于水浴外部环境温度，这是传统的水浴(如第一类产品)所不具备的。

2.由于压缩机制冷效率高，制冷速度快，因此可以实现水浴温度快速降温和快速稳定，提高工作效率，这是采用半导体元件制冷的恒温水浴所不具备的。

3.由于采用温度智能控制方法，可以实现恒温水浴温度的快速、稳定控制，温度控制精度高(≤0.05℃)，温度调节范围宽，这是一般的恒温水浴所不具备的。