[实用新型]基于单片机温度控制系统的双组份金属相图实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于化学实验设备领域，具体涉及一种基于单片机温度控制系统的双组份金属相图实验装置。

背景技术

热分析法是物理化学中的一种分析法，是绘制相图的基本方法之一，它是基于物质发生相变时伴有热效应的原理。熔体(金属、合金或化合物)在均匀冷却时,若不发生任何相变则体系温度是均匀下降的。如果在冷却过程中发生了相变，体系温度变化就显出不均衡,而使得冷却(或加热)曲线(温度一时间关系曲线)上会出现水平线段或转折点。物理化学实验中,常常通过做样品的步冷曲线获得二元合金体系相图。在定压下将体系从高温逐渐冷却，作温度对时间的变化曲线，即为步冷曲线。体系若有相变，必定伴随着热效应，即从步冷曲线中会出现转折点。

步冷曲线以往的做法是，将样品管放在加热电炉中，缓慢加热，待样品完全熔化后夹住样品管轻轻搅动，使管内各处组成均匀一致，样品表面上也都均匀地覆盖着一层石墨粉。将热电偶固定于样品管中央，热端插入样品液面下约3cm，但与管底距离应不小于1cm，以避免外界影响。炉温控制在以样品全部熔化后再升高50℃为宜即320-350℃。用调压器控制电炉的冷却速率，通常为每分钟下降6一8℃。每隔30s读取一次温度，直到温度降到110℃结束。

该方法存在的缺点是：

1、当传感器显示的温度达到80-90℃时，就要关掉加热电炉，利用加热电炉的余温来让样品完全熔化。这样做的目的是为了保护热电偶。然而事实是，对于初次使用这台仪器的人来说，即使给他们反复强调提醒，他们加热的温度都会远高于规定温度，致使每次都有大量热电偶被烧坏、报废；

2、目前市面销售的二组份合金相图装置，不但价格偏高，而且设计相对复杂。机械部件机械运转时，噪音大、磨损大、对环境有污染；

3、原有的设备没有快速制冷程序，这使得原计划每组必须采集五组实验数据的计划，被压缩为两组。而且实验时间过长，不符合目前快速高效的需求。

发明内容

为了解决现有的双组份金属相图实验装置难、结构复杂、污染环境的技术问题，本实用新型提供一种基于单片机温度控制系统的双组份金属相图实验装置。本实用新型基于半导体制冷、制热技术与单片机结合，实现温度控制。

本实用新型的技术解决方案：

基于单片机温度控制系统的双组份金属相图实验装置，包括单片机、温度传感器、A/D转换器、按键电路、加热装置、第一继电器、第二继电器以及冷却器，所述温度传感器通过A/D转换器与单片机连接，所述按键电路与单片机连接，所述单片机通过第一继电器与加热装置连接，所述单片机通过第二继电器与冷却器连接。

上述温度传感器为PT100热电阻。

上述A/D转换器为MAX6675模数转换芯片。

上述单片机为STC89C52芯片。

上述加热装置为加热电炉。

上述冷却器为半导体制冷片。

还包括报警装置，所述报警装置与单片机连接。

还包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与单片机连接。

上述按键电炉包括四个按键，两个调节上限温度的大小，两个调节下限温度的大小。

还包括12V电源和L7805稳压芯片，所述12V电源通过L7805稳压芯片向单片机供电。

本实用新型所具有的优点是：

1、本实用新型的实验装置主要由两部分组成其一是冷却、制热系统，其二是利用单片机控制的电源系统，当温度控制系统需要制冷时，单片机控制第二继电器吸合接通电源，半导体制冷片为装有合金的试管降温，从而达到制冷效果；当温度控制系统需要制热时，单片机控制第一继电器吸合接通制热片，从而达到制热效果。结构非常简单，没有机械运动部件，没有噪音、没有磨损、没有污染、寿命长、可靠性高。

2、本实用新型的制冷采用半导体制冷片实现，加热通过加热电炉实现，制冷、加热速度快且控制灵活可靠。

3、本实用新型的加热电炉采用热电堆，可以随意排布大小、形状可以改变。

4、本实用新型制冷、加热转换是可逆的，只要改变输入电流方向，就能使半导体在制冷和加热模式之间进行变换。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例结构示意图。

具体实施方式

本实用新型主要包括温度采集、温度显示、报警、按键、制冷制热、外围电路等模块的设计。此设计具有高精度，低成本，体积小等特点，是一款性价比高的实用型二组份合金相图温度控制设备。

实施例1：