[实用新型]一种均匀温度梯度场的加热控制装置

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及机械工程中的电热元件技术领域，具体是一种均匀温度梯度场的加热控制装置。

[背景技术]

从19世纪90年代，范特霍夫和阿华尼乌斯，分别提出和解释了温度和化学反应速率的关系，提高温度便作为化学动力学研究和化学分析的重要手段，一直被广泛应用。随着对分析精度要求的提高，均匀温度梯度场的加热装置也成为分析仪器的必要部分。

然而，现在大多数加热装置，均采用单点温控配合高导热材料、高绝热材料，或者采用热管、电磁加热等手段，获得均匀温度场。

以上手段均存在工艺复杂，材料成本高，环境适应性差等问题。尤其是在要求耐腐蚀、生物医疗和化学等领域，常用的不锈钢、氧化铝陶瓷等，由于导热率、导磁率低，难以获得均匀的温度梯度场。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是为了解决上述技术问题，提供一种结构新颖、安全可靠的均匀温度梯度场加热片，能够解决检测仪器中所使用的低导热率加热材料，如不锈钢和氧化铝陶瓷，加热时温度梯度场分布不均匀的问题。

为实现上述目的，提供一种均匀温度梯度场的加热控制装置，包括温度控制器、加热片，所述的温度控制器包括控制单片机、若干功率控制器件、若干AD芯片、若干温度传感器，所述的加热片上具有若干加热区；所述的加热区的数量与功率控制器件、AD芯片和温度传感器的数量相等，所述的控制单片机通过功率控制器件连接加热片，所述的控制单片机通过AD芯片对应连接温度传感器，所述的温度传感器设置在加热片底部，每个加热区对应一个温度传感器。

所述的加热区的数量为3个，包括位于中间的第二加热区、分别位于第二加热区两边的第一加热区和第三加热区，所述的第一加热区和第三加热区为补偿加热区。

所述的加热片为三层结构，其中上层和下层为基片层，中间层为布线层。

所述的基片层的材料为氧化铝陶瓷或者不锈钢或其他导热率低于200W/m·K的低导热率材料。

在位于下层的基片层上设有焊盘引线过孔。

所述的加热片包括导线引出焊盘，所述的导线引出焊盘上的导线分别连接若干加热区。

该加热控制装置的加热控制方法为：通过串口或者按键设置温度控制器的加热温度，温度控制器中的控制单片机通过各AD芯片采集对应的各个温度传感器反馈回来的加热片的加热区域的温度信号，控制单片机再通过各组PID程序进行计算，再将计算的结果通过各组PWM信号分别输出给三个开关功率器件，由此实现分别对几个加热区的温度控制。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：

通过对低导热率加热片，增加两端加热补偿区的方法，并采用中间和两端同时进行温控，可以很容易的使低导热率加热片获得均匀的温度梯度场。同时，由于使用均匀温度梯度场加热片及控制装置，使低导热率的材料实现加热片温度场分布的均匀性，可以在这种加热片上实现多个点的同温度实验，所以很大程度的减小了设计的成本，减少了设计的复杂度和降低了设计的成本。

[附图说明]

图1是本实用新型实施例加热控制装置的主要结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的温度控制器内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的加热片的内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例中图3的仰视图；

如图所示，图中：1.温度控制器 2.加热片 11.控制单片机 12.功率控制器件 13.AD芯片 14.温度传感器 21.导线引出焊盘 22.第一加热区 23.第二加热区 24.第三加热区 25.上层基片层 26.中间层 27.下层基片层28.焊盘引线过孔。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型是一种均匀温度梯度场加热片及控制装置，包括温度控制器、加热片、温度传感器。温度控制器用于通过采集温度传感器反馈回来的信号，然后对加热片进行温度控制。加热片的两端具有加热补偿区，用于做均匀温度场梯度加热片的温控载体。温度传感器用于采集加热片的温度，并反馈给温度控制器。

温度控制器包括控制单片机、若干功率控制器件、若干AD芯片、若干温度传感器。加热片上具有若干加热区。加热区的数量与功率控制器件、AD芯片和温度传感器的数量相等，优选为3个。控制单片机通过功率控制器件连接加热片，同时，控制单片机通过AD芯片对应连接温度传感器，温度传感器设置在加热片底部，每个加热区对应一个温度传感器。

如图1所示，本实用新型由温度控制器1、具有两端加热补偿区的加热片2、以及三个温度传感器14组成。如图2所示，加热控制器1由控制单片机11、功率控制器件12、AD芯片13和3个温度传感器14组成。如图3所示，加热片由导线引出焊盘21、中间加热区23和补偿加热区即第一、第三加热区组成。加热片由上中下三层结构构成，上层和下层均是基片层，基片可以是氧化铝陶瓷或者不锈钢等低导热率材料层，中间层26是布线层，但下层基片层27有6个焊盘引线过孔28。工作时，通过串口或者按键设置温度控制器1的加热温度，温度控制器1中的单片机11通过三个AD芯片13采集三个温度传感器3反馈回来的加热片的三个加热区域的温度信号，单片机11再通过三组PID程序进行计算，再将计算的结果通过三组PWM信号分别输出给三个开关功率器件12，便可以实现分别对三个加热区的温度控制，只需将三个加热区域的控制温暖的设置为同一个温度，就可以实现低导热率加热片温度梯度场均匀的效果。