专利名称：恒温培养箱的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于碳纤维加热电流调控的恒温培养装置。
目前现有的恒温箱是由电炉丝加热装置和控温装置构成。这种恒温培养箱存在的主要问题是1、电炉丝加热时，容易与易燃物质着火，造成烧毁恒温箱。采取集电器控制开关电源，时开时断引起集电器频繁变化或者箱内温度有一定波动，形成不稳定的控温。
2、电炉丝在熔断时，容易与箱体接触，造成漏电危险。
3、电炉丝放置需要一定空间，当加热时形成局部温度过高，不适于制成轻型箱体。
本实用新型的目的是克服现有恒温培养箱的缺陷，提供一种碳纤维加热电流调控的恒温培养箱，它具有很高的安全性，可通过对电源的电流的调节，实现稳态温度控制，提高控制精度，并且可加工成为轻型精美的箱体。也可作为光照培养箱的温度控制。
本实用新型的目的是这样实现的一种恒温培养箱，该培养箱由箱体、控温装置和光照培养部分构成，箱体1由内外两层金属构成，外层是喷塑钢板或铁板2，内层是铝板4，两层中间为保温材料3，箱内背向侧壁是装贴铝板包着的碳纤维加热板5，箱内还装有半导体温度传感器6、且与控制器11相连，箱内还有多层网架7，网架上放培养材料8，箱顶层有空气口9，箱体有磁封条门10。
本实用新型的控温装置由控制器11，运放放大12，设定与转换开关13，显示14，模拟减法器15，基准电压源16，可调电阻17，PID 18，调制电路19，积分电路20，驱动光电耦合器21和可控硅22组成。
本实用新型的光照培养部分由光照装置23、冷却装置24和单片机控制器25组成。
本实用新型的优点和积极效果如下1、保温效果好由于箱内的背向壁或底面装贴一片同贴面大小基本相同的铝皮碳纤维加热板，恒温箱体是由双层金属板压制而成，双层夹隔充填保温材料，如岩棉等。因此能起到增温和保温的作用。
2、控温精确、稳定、且运行安全可靠由于在箱体内装有碳纤维加热板以及相应的温度控制电路，电路采用模拟与数字相结合，具有控温精确，稳定，温度能连续可调，箱内温度均衡，没有高热的发热元件，连续运行安全可靠。
3、对光照实现了自动控制本恒温培养箱的箱体和控温装置还在于用于智能光照培养箱。在恒温箱的基础上，使箱体制做适用于植物生长的光照培养(箱体较大)，利用目前氟利昂的制冷装置，采用单片机对碳热纤维控温装置和制冷装置，以及光照强度(高亮发光的二极管阵列或低热效率节能灯36W作光源)进行自动控制。可实现按设定光照、光时(光周期)、温度，温时交换进行自动控制。
本实用新型有如下附图
图1 恒温培养箱整体结构示意图图2 控温电路示意图图3 智能光照培养结构示意
图1 箱体、2 喷塑钢板或铁板、3 保温材料、4 铝板、5 碳纤维加热板、6 半导体温度传感器、7 多层网架、8 培养材料、9 空气口、10磁封条门、11 控制器、12 运放放大、13 设定与转换开关、14 显示、15 模拟减法器、16 基准电压源、17 可调电阻、18 PID、19 调制电路、20 积分电路、21 驱动光电耦合器、22 可控硅、23 光照装置、24 冷却装置、25 单片机控制器
以下结合附图详细阐述本实用新型的实施例，但本实用新型不受下面实施例所限制。
图1为恒温培养箱整体结构示意图，恒温培养箱箱体1，主要是与外界环境隔绝和保温；箱体壁是由内外两层金属构成，外层是喷塑钢板或铁板2，内层是铝板4，两层中间为保温岩棉材料3。箱内背向侧壁是装贴铝板包着的碳纤维加热板5，箱内还装有半导体温度传感器6与控制器11相连，测定及控制箱内温度值。另外箱内还有多层网架7，可多层放置培养材料8。恒温箱顶层有空气口9可控制大小。箱体是门式结构，磁封条门10可方便开关。
图2为控温电路示意图，首先传感器6输入信号经运放放大12，成为0.020V/℃的信号，此信号分为两路，一路经(设定/转换)开关13送显示14，一路送PID控制器的模拟减法器15，模拟减法的另一路输入由温度设定电路提供，温度设定电路由一个基准电压源16，经二个电阻分压设定温度调整的上下限，再由一个可调电阻分压17得到设定的电压值。两路输入信号经模拟减法器相减产生误差信号，此信号分成三路同时经过PID18电路的比例放大，积分，微分电路再合成为一路控制信号，再经控制脉宽调制电路19和比例放大电路将误差信号放大100倍，以提高控制灵敏度，减小控制误差，积分电路20可将误差积累输出从而进一步减小控制误差，最后微分电路，可以提高控制电路对误差变化的反应速度，加快电路的响应速度，缩短达到设定温度的时间，脉宽调制电路由两片时基集成块555组成，第一块555构成无稳态间歇振荡器，产生约为1赫兹的方波，此方波经微分电路，并削去正向尖峰，成为约1赫兹的负向窄脉冲，用此脉冲去触发由第二个555组成的单稳态电路，此单稳态电路的暂稳态时间由PID输入的控制信号控制，在单稳态的暂稳时间内，555输出高电平，驱动光电耦合器21导通，从而使可控硅22导通接通加热器电源，在单稳态的稳态期间，输出低电平，光电耦合器和可控硅截止。这种采用间歇加热的方法可以有效的减小加热材料5的热量存储，减小箱内的温度梯度，使温度更均匀，控温精度得以提高。
图3 是智能碳纤维光照培养结构图，该结构在恒温培养箱的基础上增加光照装置23和冷却装置24，并用单片机控制器25进行光、温的动态控制，可将光、温的时间变化进行预先任意设定，培养箱按着设定的条件有序控制。其它原理同于恒温培养箱。
一种恒温培养箱由箱体与控温电路构成。箱内的背向壁或底面装贴一片同贴面大小基本相同的铝皮碳纤维加热板，恒温箱体是由双层金属板压制而成(内层为铝板面，外层为喷塑的铁板或钢板)，双层夹隔充填保温材料，如岩棉等。因此能起到增温和保温的作用。
控温装置，在箱体内装有碳纤维加热板以及相应的温度控制电路，电路采用模拟与数字相结合，具有控温精确，稳定，温度能连续可调，箱内温度均衡，没有高热的发热元件，连续运行安全可靠。控温原理主要采取传统的PID控制器，利用它控制信号脉宽调制电路，用脉宽调制电路驱动光耦控制可控硅导通与截止从而达到控制温度的目的。
主体温传或电路电位器为主体构成调节电路，当温度低时温传感电路与调节电路不平衡，减少了电路对交流电频率上沿的控制，实际加大了电路电流，碳纤维加热板提高了功率，增加热散发；相反，则增加电路的电流限制，降低了碳纤维加热板的功率，温度保持预定值。因此能起到增稳态控有效地控制温度。以上两个特征可用于制做种子发芽器，恒温培养箱。
本恒温培养箱的箱体和控温装置的特征还在于用于智能光照培养箱。在恒温箱的基础上，使箱体制做适用于植物生长的光照培养(箱体较大)，利用目前氟利昂的制冷装置，采用单片机对碳热纤维控温装置和制冷装置，以及光照强度(高亮发光的二极管阵列或低热效率节能灯36W作光源)进行自动控制。可实现按设定光照、光时(光周期)、温度，温时交换进行自动控制。
权利要求1.一种恒温培养箱，其特征在于培养箱由箱体、控温装置和光照培养部分构成，箱体1由内外两层金属构成，外层是喷塑钢板或铁板2，内层是铝板4，两层中间为保温材料3，箱内背向侧壁是装贴铝板包着的碳纤维加热板5，箱内还装有半导体温度传感器6、且与控制器11相连，箱内还有多层网架7，网架上放培养材料8，箱顶层有空气口9，箱体有磁封条门10。
2.根据权利要求1所述的恒温培养箱，其特征在于控温装置由控制器11、运放放大12、设定与转换开关13、显示14、模拟减法器15、基准电压源16、可调电阻17、PID 18、调制电路19、积分电路20、驱动光电耦合器21和可控硅22组成。
3.根据权利要求1所述的恒温培养箱，其特征在于光照培养部分由光照装置23、冷却装置24和单片机控制器25组成。
专利摘要一种恒温培养箱,由箱体、控温装置和光照培养部分构成,箱体1由内外两层构成,外层是喷塑钢板或铁板2,内层是铝板4,两层中间为保温材料3,箱内有碳纤维加热板5,箱内还装有半导体温度传感器6、且与控制器11相连,箱内还有多层网架7,网架上放培养材料8,箱顶层有空气口9,箱体有磁封条门10。本恒温培养箱具有很高的安全性,可通过对电流的调节,实现稳态温度控制,提高控制精度,且可制成为轻型精美的箱体。
文档编号A01H3/02GK2299443SQ972184
公开日1998年12月9日 申请日期1997年6月13日 优先权日1997年6月13日
发明者赵明, 阎建河, 尚有军 申请人:中国农业大学