[发明专利]微型恒温箱的温度控制系统和方法

权利要求书

1.一种微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，包含：温度传感器、半导体制冷片、加热管和微处理器； 

所述温度传感器用于探测金属浴核心的温度，并传送给所述微处理器；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应； 

所述微处理器采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得出加热时间或者制冷时间，并驱动所述加热管对所述金属浴核心进行加热，或者驱动所述半导体制冷片对所述金属浴核心进行制冷，使所述金属浴核心的温度恒定于所述目标温度。 

2.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述微处理器包含PID计算器，所述PID计算器根据所述探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D；确定脉宽调制PWM信号的占空比。 

3.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，还包含：半导体制冷片驱动电路和加热管驱动电路； 

所述微处理器根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号； 

其中，两路使能信号分别选择所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路进行制冷或加热；所述半导体制冷片和所述加热管在同一时间只有一方恒定工作； 

两路PWM信号分别输出给所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路； 

所述半导体制冷片驱动电路根据PWM信号驱动所述半导体制冷片进行制冷； 

所述加热管驱动电路根据PWM信号驱动所述加热管进行加热。 

4.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述温度传感器位于所述金属浴核心下部，孔底水平高度，三个孔之间； 

所述加热管位于所述金属浴核心顶部设有的两个互相连通的环形槽内； 

所述半导体制冷片嵌入所述金属浴核心的底部。 

5.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述微处理器安置于保温盖上，其中，所述保温盖位于所述金属浴核心上部； 

所述保温盖上设有触点，分别将所述温度传感器、所述加热管、所述半导体制冷片和所述微处理器连接。 

6.根据权利要求1所述的微型恒温箱的温度控制系统，其特征在于，所述金属浴核心底部保温层则位于可装卸的保温底盘上；旋下底部保温底盘，用打火机或热水浴直接加热底部裸露的金属浴核心，或者直接用冰块冷敷底部裸露的金属浴核心。 

7.一种微型恒温箱的温度控制方法，其特征在于，包含以下步骤： 

A.探测金属浴核心的温度；其中，所述金属浴核心位于所述微型恒温箱内，所述金属浴核心上留有用于安放生物疫苗样品保存管的孔，所述孔的形状和尺寸与所述生物疫苗样品保存管的形状和尺寸相适应； 

B.采用比例-积分-微分PID算法，对探测到的温度与环境温度、预先设定的目标温度进行计算，确定加热或者制冷，得出加热或者制冷时间； 

C.根据所述加热以及加热时间，对所述金属浴核心进行加热；或者根 据所述制冷以及制冷时间，对所述金属浴核心进行制冷； 

D.重复步骤A至C，使所述金属浴核心的温度恒定于所述目标温度。 

8.根据权利要求7所述的微型恒温箱的温度控制方法，其特征在于，在所述步骤B中，包含以下子步骤： 

根据所述探测到的温度、环境温度、目标温度，结合预先设定的最小时间步进量和最小温度步进量，确定比例系数P、积分时间I和微分时间D； 

确定脉宽调制PWM信号的占空比。 

9.根据权利要求7所述的微型恒温箱的温度控制方法，其特征在于，在所述步骤C中，包含以下子步骤： 

根据确定的加热或者制冷模式，以及加热时间或者制冷时间，输出两路使能信号和两路脉宽调制PWM信号；其中，两路使能信号分别选择所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路进行制冷或加热；所述半导体制冷片和所述加热管在同一时间只有一方恒定工作；两路PWM信号分别输出给所述半导体制冷片驱动电路和所述加热管驱动电路； 

根据PWM信号驱动所述半导体制冷片进行制冷；或者，根据PWM信号驱动所述加热管进行加热。