低温恒温槽及低温恒温控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温恒温槽及低温恒温控制方法，属于流体热物性测量装置领域，为解决现有装置操作繁琐且温度误差大的缺点而设计。本发明低温恒温槽包括箱体、显示装置、制冷/加热装置、控制装置、循环装置、以及温度测量装置；显示装置、制冷/加热装置、循环装置和温度测量装置分别连接至控制装置，制冷/加热装置、循环装置和温度测量装置安装在箱体的容置空间内。本发明低温恒温控制方法通过脉冲宽度调制技术控制制冷/加热装置。本发明低温恒温槽及低温恒温控制方法实现了对温度的高精度控制，且操作方便，减小了体积，降低了设备成本。适用于各种热物理性质的测量需要。
【专利说明】低温恒温槽及低温恒温控制方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种低温恒温槽及低温恒温控制方法。【背景技术】[0002]低温恒温槽广泛应用于石油、化工、电子仪表、物理、化学、生物工程、医药卫生、生 命科学、轻工食品、物性测试及化学分析等研究部门、高等院校、企业质检及生产部门。为试 验样品或生产的产品恒定温度试验或测试提供一个热冷受控、温度均匀恒定的场源。也可 作为直接加热/制冷和辅助加热/制冷的热源或冷源。[0003]目前使用的低温恒温槽采用PID(比例积分微分)控制技术，操作设置繁琐，存在 温度误差较大。这种低温恒温槽可满足部分热物理性质(如饱和蒸气压、PVTx性质等)的测 量，但对其它热物理性质(如临界参数、气体音速、粘度等)的测量都不适合。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提出一种对温度控制精度高且操作方便的低温恒温槽。[0005]本发明的另一个目的是提出一种体积小且成本低的低温恒温槽。[0006]本发明的又一个目的是提出一种对温度控制精度高且操作方便的低温恒温控制 方法。[0007]为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案:[0008]一种低温恒温槽，所述低温恒温槽包括内部设有容置空间的箱体、用于显示低温 恒温槽工作状态的显示装置、用于对容置空间内流体制冷或加热的制冷/加热装置、用于 控制所述制冷/加热装置工作状态的控制装置、用于将容置空间内流体输入/输出的循环 装置、以及用于测量容置空间内流体温度的温度测量装置；其中，显示装置、制冷/加热装 置、循环装置和温度测量装置分别连接至所述控制装置，所述制冷/加热装置、循环装置和 温度测量装置安装在所述箱体的容置空间内。[0009]特别是，所述控制装置为ARM处理器。[0010]进一步，所述ARM处理器通过脉冲宽度调制技术控制所述制冷/加热装置。[0011 ] 进一步，所述ARM处理器为32位精简指令集ARM处理器。[0012]特别是，所述显示装置为触摸屏显示器，用于显示流体实时温度值、设定温度值、 操作时间和/或低温恒温槽工作状态，并通过触摸屏设定低温恒温槽的工作状态和状态参数。[0013]特别是，所述低温恒温槽还包括位于所述箱体外的副箱体，通过所述循环装置将 流体在箱体的容置空间和副箱体之间输入/输出，在所述副箱体内形成第二恒温场。[0014]特别是，所述制冷/加热装置包括压缩机和加热电阻丝。[0015]另一方面，本发明采用以下技术方案:[0016]一种使用上述低温恒温槽的低温恒温控制方法，所述ARM处理器通过脉冲宽度调 制技术控制所述制冷/加热装置，所述方法包括下述步骤:[0017]步骤1.在显示装置中输入设定温度值；[0018]步骤2.温度测量装置将测得的实时温度值反馈至控制装置；[0019]步骤3.所述控制装置将实时温度值与设定温度值做比较，当实时温度值低于设 定温度值时启动制冷/加热装置的加热功能，当实时温度值高于设定温度值时启动制冷/ 加热装置的制冷功能。[0020]特别是，在步骤3中当实时温度值比设定温度值低的数值多于N时，启动制冷/加 热装置的最大功率进行加热工作；当实时温度值比设定温度值低的数值不多于N时，启动 制冷/加热装置并随温度差的减小而逐步减小加热功率，令实时温度值达到设定值。[0021]特别是，在步骤3中当实时温度值比设定温度值高的数值多于M时，启动制冷/加 热装置的最大功率制冷功能；当实时温度值比设定温度值高的数值不多于M时，启动制冷/ 加热装置并随温度差的减小而逐步减小制冷功率，令实时温度值达到设定值。[0022]本发明低温恒温槽及低温恒温控制方法通过脉冲宽度调制技术控制制冷/加热 装置，实现了对温度的高精度控制，且操作方便，满足了各种常见热物理性质的测量需要。 控制装置采用ARM处理器，减小了体积，降低了设备成本。【专利附图】
【附图说明】[0023]图1是本发明低温恒温槽优选实施例一整体结构示意图；[0024]图2是优选实施例一内部结构示意图。[0025]图中标记为:[0026]1、箱体；2、显示装置；3、容置空间；4、内嵌式出水口。【具体实施方式】[0027]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。[0028]优选实施例一:[0029]如图1和图2所示，本优选实施例提供一种低温恒温槽，该低温恒温槽包括内部设 有容置空间3的箱体1、用于显示低温恒温槽工作状态的显示装置2、用于对容置空间3内 流体制冷的压缩机、用于对容置空间3内流体加热的加热电阻丝用于控制压缩机和加热电 阻丝工作状态的控制装置、用于将容置空间3内流体输入/输出的循环装置、用于测量容置 空间3内流体温度的温度测量装置、以及位于箱体外的副箱体。[0030]显示装置、制冷/加热装置、循环装置和温度测量装置分别连接至控制装置，温度 测量装置设置在箱体I的容置空间3内。循环装置能将流体在箱体的容置空间和副箱体之 间输入/输出，在副箱体内形成第二恒温场。[0031]控制装置为32位精简指令集ARM处理器。ARM处理器通过脉冲宽度调制 (PWM:Pulse Width Modulation)技术控制制冷/加热装置。[0032]显示装置2为触摸屏显示器，用于显示流体实时温度值、设定温度值、操作时间和 /或低温恒温槽工作状态，并通过触摸屏设定低温恒温槽的工作状态和状态参数。即，触摸 屏显示器用于系统的全部设置和控制操作，可显示测量的温度值和设置的温度，并显示操 作的时间和工作状况。[0033]低温恒温控制方法:ARM处理器通过脉冲宽度调制技术控制所述制冷/加热装置，所述方法包括下述步骤:[0034]步骤1.在显示装置中输入设定温度值。[0035]步骤2.温度测量装置将测得的实时温度值反馈至控制装置。[0036]步骤3.控制装置将实时温度值与设定温度值做比较，加热或制冷。[0037]当流体温度低于设置温度、且温度差较大时，加热电阻丝加热能力最大；当温度差 逐渐减小时，逐步减小脉宽，小负荷加热。米用这种方式无需频繁启停加热，从而减小启停 次数。[0038]当流体温度高于设置温度、且温度差较大时，压缩机电机以高频快速运行，制冷能 力最大；当温度差减小时，电机运行频率逐步减小，小负荷制冷。采用这种方式无需频繁启 停制冷，从而减小启停次数。[0039]优选实施例二:[0040]本优选实施例提供一种低温恒温槽，基本结构与优选实施例一相同。该低温恒温 槽包括内部设有容置空间的箱体、用于显示低温恒温槽工作状态的显示装置、用于对容置 空间内流体制冷或加热的制冷/加热装置、用于控制制冷/加热装置工作状态的控制装置、 用于将容置空间内流体输入/输出的循环装置、以及用于测量容置空间内流体温度的温度 测量装置。显示装置、制冷/加热装置、循环装置和温度测量装置分别连接至控制装置，制 冷/加热装置、循环装置和温度测量装置设置在箱体的容置空间内。[0041]不同之处在于，控制装置不限于使用ARM处理器，能够通过脉冲宽度调制技术控 制所述制冷/加热装置即可；显示装置不限于使用触摸屏显示器，能够显示低温恒温槽工 作状态的显示器均可；制冷/加热装置的具体装置不限，能实现对容置空间内流体制冷或 加热功能即可。[0042]本优选实施例低温恒温控制方法与优选实施例一基本相同，区别之处在于:当实 时温度值比设定温度值低的数值多于N时，启动制冷/加热装置的最大功率进行加热工作； 当实时温度值比设定温度值低的数值不多于N时，启动制冷/加热装置并随温度差的减小 而逐步减小加热功率，以令实时温度值达到设定值。N值根据具体工作环境条件自行改变。 当实时温度值比设定温度值高的数值多于M时，启动制冷/加热装置的最大功率制冷功能； 当实时温度值比设定温度值高的数值不多于M时，启动制冷/加热装置并随温度差的减小 而逐步减小制冷功率，以令实时温度值达到设定值。M值根据具体工作环境条件自行改变。
【权利要求】
1.一种低温恒温槽，其特征在于，所述低温恒温槽包括内部设有容置空间(3)的箱体(I)、用于显示低温恒温槽工作状态的显示装置(2)、用于对容置空间(3)内流体制冷或加 热的制冷/加热装置、用于控制所述制冷/加热装置工作状态的控制装置、用于将容置空间(3)内流体输入/输出的循环装置、以及用于测量容置空间(3)内流体温度的温度测量装 置；其中，显示装置、制冷/加热装置、循环装置和温度测量装置分别连接至所述控制装置， 所述制冷/加热装置、循环装置和温度测量装置安装在所述箱体(I)的容置空间(3)内。
2.根据权利要求1所述的低温恒温槽，其特征在于，所述控制装置为ARM处理器。
3.根据权利要求2所述的低温恒温槽，其特征在于，所述ARM处理器通过脉冲宽度调制 技术控制所述制冷/加热装置。
4.根据权利要求2所述的低温恒温槽，其特征在于，所述ARM处理器为32位精简指令 集ARM处理器。
5.根据权利要求1所述的低温恒温槽，其特征在于，所述显示装置(2)为触摸屏显示 器，用于显示流体实时温度值、设定温度值、操作时间和/或低温恒温槽工作状态，并通过 触摸屏设定低温恒温槽的工作状态和状态参数。
6.根据权利要求1所述的低温恒温槽，其特征在于，所述低温恒温槽还包括位于所述 箱体外的副箱体，通过所述循环装置将流体在箱体的容置空间和副箱体之间输入/输出， 在所述副箱体内形成第二恒温场。
7.根据权利要求1所述的低温恒温槽，其特征在于，所述制冷/加热装置包括压缩机和 加热电阻丝。
8.一种使用权利要求1至7任一所述低温恒温槽的低温恒温控制方法，其特征在于，所 述ARM处理器通过脉冲宽度调制技术控制所述制冷/加热装置，所述方法包括下述步骤:步骤1.在显示装置中输入设定温度值；步骤2.温度测量装置将测得的实时温度值反馈至控制装置；步骤3.所述控制装置将实时温度值与设定温度值做比较，当实时温度值低于设定温 度值时启动制冷/加热装置的加热功能，当实时温度值高于设定温度值时启动制冷/加热 装置的制冷功能。
9.根据权利要求8所述的低温恒温控制方法，其特征在于，在步骤3中当实时温度值比 设定温度值低的数值多于N时，启动制冷/加热装置的最大功率进行加热工作；当实时温度 值比设定温度值低的数值不多于N时，启动制冷/加热装置并随温度差的减小而逐步减小 加热功率，令实时温度值达到设定值。
10.根据权利要求8所述的低温恒温控制方法，其特征在于，在步骤3中当实时温度值 比设定温度值高的数值多于M时，启动制冷/加热装置的最大功率制冷功能；当实时温度值 比设定温度值高的数值不多于M时，启动制冷/加热装置并随温度差的减小而逐步减小制 冷功率，令实时温度值达到设定值。
【文档编号】G05D23/30GK103495444SQ201310474098
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】万鸾飞, 田丽, 陈慧蓉, 段争光, 张海云 申请人:万鸾飞, 田丽