[发明专利]双温控恒温加热系统

说明书

技术领域

本发明属于一种加热恒温技术，尤其涉及一种双温控恒温加热系统。

背景技术

在科研、生产领域大量需要恒温加热控制技术满足生产科研需要，目前，恒温加热技术都采用单一测量温度法控制加热器，进而控制被加热介质温度，主要有两种控制方式，但都有弊端。

一种是直接测量加热器温度，控制加热器通断，这种方法要求加热器温度均匀，加热器被允许最高以设定温度值加热，待温度接近设定温度时，停止加热，因为热量传递梯度问题，被加热介质加热速度较慢，事实上，在设定温度高于介质温度时，加热器温度可以允许远高于设定温度工作，形成较大温度梯度以便于加热器迅速向被加热介质传热；加热器恒定在设定温度，温度梯度较小，要想使被加热介质达到同样的设定温度，将是一个缓慢的过程。还有一种间接测量法，加热器和被加热介质间辅助一种加热介质，温度传感器测量加热介质温度，这样可以有效缓解温度波动，但这种介质必须是液体良导体介质，而且往往需要辅助搅拌装置，但同样也存在温度梯度问题和恒温速度慢的问题。

另一种是直接测量被加热介质温度，控制加热器通断，这种方法最大的问题是温冲，在被加热介质达到设定温度后，加热器温度往往高于被加热介质温度很多，加热器的余热将会使被加热介质超过设定温度，形成较大温冲，同时在恒温阶段，因为热传递滞后问题，被加热介质温度波动也较大，恒温精度较差。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对背景技术中的不足，提供一种结构简单、适用范围广、加热迅速、恒温精度高的恒温控制系统。

为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种双温控恒温加热系统，包括加热器、盛装被加热介质的加热容器和电子温控装置，两个温度传感器分别置于加热器和加热容器内，两个温度传感器的输出端分别与电子温控装置连接。

加热器上温度传感器即时测量数据为T₁，被加热介质上温度传感器即时测量数据为T₂，即时测量T₁、T₂获得的测量数据传入电子温控装置，通过计算公式T=aT₁+bT₂-C得到即时测量计算数据T，其中， a、b、C为计算公式拟合常数，b大于a，C为修正值，将T与设定温度T₀比较，若T小于T₀，则加热器继续加热，若T大于等于T₀则加热器停止加热，T1处于动态控制中，最终T1和T2趋近T0到达恒温点。

加热容器内设有搅拌装置。

加热器上设有降温风扇。

本发明双温控恒温加热系统，设计新颖合理，既提高了升温速度，又很好的解决了温冲问题，同时大大提高了控温精度，而且系统简单实用。

附图说明

    图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种双温控恒温加热系统，包括加热器、盛装被加热介质的加热容器和电子温控装置；加热容器内设有搅拌装置，加热器上设有降温风扇。两个温度传感器分别置于加热器和加热容器内，两个温度传感器的输出端分别与电子温控装置连接。

温度均匀的加热器内置一温度传感器，测量值为T₁，被加热介质内置一温度传感器，测量值为T₂，一个电子温控装置连接两个温度传感器，并瞬间交替测量两个温度值T₁和T₂，若取值a=0.25，b=0.75，通过电子温控装置内的单片机计算，代入T=aT₁+bT₂-C公式得T=0.25T₁+0.75T₂-C，通过运算得到即时测量计算数据T，通过软件设置，将T和设定温度值T₀比较，若T小于T₀则加热器继续加热，若T大于等于T₀则加热器停止加热。这个过程中，T₁最初全速升温到达远高于T₀的最高点，最后逐渐降低趋近T₀，加热器随着T₁的数值变化，动态通断加热，满足最高效率给被加热介质传热，同时又保证不至于使被加热介质到达恒温点后出现温冲，这种动态逼近控温法实现了最快的加热速率和最小的温冲。

这里将公式反运算，可以得出T₁=4T+4C-3T₂，T以T₀为比较值，则T₁=4T₀+4C-3T₂，假设设定温度T₀为100度，被加热介质温度T₂为60度，那么T₁=220+4C，也就是说当T₁=220+4C时，T=T₀，加热器才会停止加热，这时T₁的允许温度至少为220度，随着T₂不断升高，T₁允许值也迅速下降，一方面加热器上的热量迅速传递给被加热介质，自身降温，另一方面，降温风扇也给加热器降温，加热器会根据T₁的允许值间断加热，使得T₁=4T₀+4C-3T₂，当T₂到99度时，通过运算，T₁=103+4C，也即T₁的允许温度为103+4C，最后T₂就不可能有较大的温冲，到达设定温度值100度时，T₁的允许值是100+4C，同样可以推算，当温度为99.9度时，T₁的允许值是100.3+4C，可以看出控温的动作被放大了3倍，也就是说，当被控温介质温度有微小波动时，加热器将会快速反应进行修正，可以有效提高控温精度。实际应用中，可根据需要选定a和b的值，以便达到系统最优状态，根据经验，被加热介质辅助一搅拌装置，以便被加热介质温度均匀，温度测量准确，同时，加热器辅助一有效的降温风扇，将加热功率和降温风扇合理匹配好，可以达到很高的控温精度。