[发明专利]一种快速恒温微型控制箱及其温控方法

说明书

本发明公开了一种快速恒温微型控制箱及其温控方法，恒温箱包括加热装置、半导体制冷装置和控制器以及分别与其连接的降压模块、驱动电路模块、显示模块、温度检测模块和功能按键模块；降压模块和驱动电路模块均与电源模块连接，降压模块用于调节电源模块输出的电压值进而为控制器提供电源；功能按键模块用于设置目标温度，温度检测模块用于检测箱内、外环境温度并传输给控制器，显示模块用于显示箱内的当前温度和目标温度；加热装置和半导体制冷装置均设在恒温箱内部并分别与驱动电路模块连接，驱动电路模块用于将控制器输出的数字量信号转换为模拟量信号从而驱动加热装置和半导体制冷装置对恒温箱进行调温，实现了精准和快速调温。

技术领域

本发明属于温控技术领域，具体是一种快速恒温微型控制箱及其温控方法。

背景技术

对于制热，较为常见的有太阳能、电能和化学能等转换热能的方式；对于制冷，较为常见的有半导体制冷、机械压缩式制冷和吸收式制冷等方式。

在医疗、生物、实验研究等特殊领域，由于机械压缩制冷和吸收式制冷设备的结构复杂、温度不易精密地控制和容易产生污染等缺陷问题，因此不适合这些领域中的小空间范围的温控。

反观，半导体制冷是利用特殊半导体材料构成的P-N结形成热电偶对产生帕尔贴效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，具有制冷快、无污染、无噪音、体积小等特点，更适用于小空间范围内的恒温控制。

对于小型温控箱来说，由于其空间的局限性，半导体制冷技术的应用更为广泛，不会受到保温时间长短或是地域限制，能够提供一个恒定的温度环境。但是，传统恒温控制箱采用半导体制冷片交换电源极性实现加热功能，导致其使用寿命大大减少，普遍存在调温时间较长、调温不精准，而且内部控制系统复杂，使用成本高和操作复杂以及制冷和加热效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速恒温微型控制箱及其温控方法，能够实现精准和快速调温。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种快速恒温微型控制箱，包括加热装置、半导体制冷装置和控制器，以及分别与控制器连接的降压模块、驱动电路模块、显示模块、温度检测模块和功能按键模块；

所述降压模块和驱动电路模块分别与外部的电源模块连接，降压模块用于调节电源模块输出的电压值进而为控制器提供电源；

所述功能按键模块用于设置目标温度，温度检测模块用于检测恒温箱内部和外部的环境温度并将信息输送给控制器，显示模块用于显示恒温箱内的当前温度和目标温度；

所述加热装置和半导体制冷装置均设在恒温箱内部并分别与驱动电路模块连接，驱动电路模块用于将控制器输出的数字量信号转换为模拟量信号从而驱动加热装置和半导体制冷装置对恒温箱进行调温。

进一步地，所述控制器是Arduino Uno单片机。

进一步地，还包括串口通信模块，控制器通过串口通信模块与外部的上位机模块连接，上位机模块用于温度数据的同步采集、显示和绘图。

进一步地，所述串口通信模块是六合一多功能串口通信模块从而将串口的TTL电平经过六合一模块转换为能被USB识别的电平信号从而实现Arduino Uno单片机与上位机模块通信。

进一步地，所述温度检测模块包括分别安装在恒温箱外部和内部的第一温度传感器和第二传感器。

进一步地，所述降压模块为多路DC-DC电压转换模块电源。

进一步地，所述半导体制冷装置包括散热片、导冷块、制冷片和风扇；

所述风扇和热端散热片设在恒温箱外部用于防止热端的热量传入恒温箱内部。

进一步地，所述加热装置包括高温陶瓷加热片。