具有双加热丝的干热灭菌培养箱及温度控制方法与流程

本发明涉及细胞培养箱，具体而言，尤其涉及具有双加热丝的干热灭菌培养箱及温度控制方法。

背景技术：

1、细胞培养需要一个无污染的环境，由于细胞的体外培养相较于体内培养,失去了对微生物和有毒物的防御能力，一个无毒无菌的环境对细胞培养至关重要。

2、通过在培养箱的使用功能的基础上增加高温干热灭菌功能，既能保证箱体内的洁净程度，也能为细胞培养需要一个稳定的温度环境，而高温干热灭菌的温度值的精准控制也关乎细胞是否能够顺利培养。

3、因此，本发明提出一种具有双加热丝的干热灭菌培养箱及温度控制方法。

技术实现思路

1、根据上述提出需要对培养箱增加高温干热灭菌功能的技术问题，而提供一种具有双加热丝的干热灭菌培养箱及温度控制方法。本发明主要采用两组加热丝，将培养箱六面的加热丝分为主、底、门加热三部分协调控制，采用可编程逻辑控制器逻辑控制，pid计算加热输出值。在第一工作模式下，培养箱设定值一般为37℃，采用一组加热丝pid独立控制，结合环境温度等因素保证箱体中心温度与设定偏差为±0.15℃。在第二工作模式下，由于需要干热高温灭菌，需要提高加热丝功率，如果单独采用一组加热丝虽然能够保证温度达到140℃，但是很难保证37℃使用情况下的温度精准度，所以采用两组加热丝温度协调控制的方法，使37℃和140℃使用环境下都能精准稳定控制。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一方面，本发明提供了一种具有双加热丝的干热灭菌培养箱，包括：

4、培养箱，为立方体，包括沿第一方向相对设置的顶面和底面，沿第二方向相对设置的第一表面和第二表面，沿第三方向相对设置的第三表面和第四表面，所述第一表面设有门，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交；

5、加热丝，包括第一加热丝和第二加热丝，所述顶面、所述底面、所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面均设有所述第一加热丝和所述第二加热丝；

6、所述第一加热丝包括主加热丝、位于所述底面的第一子加热丝、位于所述第一表面的第二子加热丝，所述主加热丝包括位于所述顶面的第三子加热丝、位于所述第二表面的第四子加热丝、位于所述第三表面的第五子加热丝、位于所述第四表面的第六子加热丝；

7、可编程逻辑控制器，分别与所述第二加热丝、所述主加热丝、所述第一子加热丝和所述第二子加热丝电连接。

8、进一步地，所述第一加热丝的直径小于所述第二加热丝。

9、另一方面，本发明还提供了一种干热灭菌培养箱双加热丝温度控制方法，其特征在于，应用于上述所述的具有双加热丝的干热灭菌培养箱，包括：

10、在第一工作模式下，所述可编程逻辑控制器控制所述第二加热丝断电；所述可编程逻辑控制器控制定时器每10秒钟从300匀速降至0，所述定时器的计时值与脉宽调制输出值实时比较，当所述计时值小于等于所述脉宽调制输出值时，所述可编程逻辑控制器控制所述主加热丝工作，且所述可编程逻辑控制器根据所述主加热丝的输出值和环境温度控制所述第一子加热丝和所述第二子加热丝。

11、进一步地，所述可编程逻辑控制器根据所述主加热丝的输出值和环境温度控制所述第一子加热丝，按照以下方式进行计算：

12、当所述主加热丝的输出功率大于等于270瓦，且温度偏差大于等于8.0℃时，所述第一子加热丝的输出功率等于270×(所述第一子加热丝的加热系数×0.0125+所述温度偏差×0.01187+0.3933)×0.78，所述温度偏差为所述培养箱内温度减去所述环境温度；

13、当所述主加热丝的输出功率大于等于270瓦，且所述温度偏差小于8.0℃时，所述第一子加热丝的输出功率等于270×所述第一子加热丝的加热系数×0.0125+(所述温度偏差×0.0197+0.33667)×0.78；

14、当所述主加热丝的输出功率小于270瓦，且所述温度偏差大于等于8.0℃时，所述第一子加热丝的输出功率等于所述主加热丝的输出功率×(所述第一子加热丝的加热系数×0.0125+所述温度偏差×0.01187+0.3933)×0.78；

15、当所述主加热丝的输出功率小于270瓦，且所述温度偏差小于8.0℃时，所述第一子加热丝的输出功率等于所述主加热丝的输出功率×所述第一子加热丝的加热系数×0.0125+(所述温度偏差×0.0197+0.33667)×0.78。

16、进一步地，所述可编程逻辑控制器根据所述主加热丝的输出值和环境温度控制所述第二子加热丝，按照以下方式进行计算：

17、当温度偏差大于等于7.0℃，且所述培养箱设定温度减去所述培养箱内实际温度小于7.0℃时，所述第二子加热丝的输出功率等于所述主加热丝的输出功率×0.75×(所述第二子加热丝的加热系数×0.1+所述温度偏差×0.01453+0.965)，所述温度偏差为所述培养箱内温度减去所述环境温度；

18、当温度偏差大于等于7.0℃，且所述培养箱设定温度减去所述培养箱内实际温度大于等于7.0℃时，所述第二子加热丝的输出功率等于所述主加热丝的输出功率×(所述第二子加热丝的加热系数×0.1+所述温度偏差×0.01453+0.965)；

19、当温度偏差小于7.0℃，且所述培养箱设定温度减去所述培养箱内实际温度小于7.0℃时，所述第二子加热丝的输出功率等于所述主加热丝的输出功率×0.75×(所述第二子加热丝的加热系数×0.1+所述温度偏差×(-0.04375)+0.93125)；

20、当温度偏差小于7.0℃，且所述培养箱设定温度减去所述培养箱内实际温度大于等于7.0℃时，所述第二子加热丝的输出功率等于所述主加热丝的输出功率×(所述第二子加热丝的加热系数×0.1+所述温度偏差×(-0.04375)+0.93125)。

21、进一步地，还包括：

22、在第二工作模式下，可编程逻辑控制器控制所述第二加热丝工作，所述第二加热丝的工作温度范围为100℃至120℃；所述可编程逻辑控制器控制定时器每10秒钟从300匀速降至0，所述定时器的计时值与脉宽调制输出值实时比较，当所述计时值小于等于所述脉宽调制输出值时，所述可编程逻辑控制器控制所述主加热丝工作，且所述可编程逻辑控制器根据所述主加热丝的输出值和环境温度控制所述第一子加热丝和第二子加热丝。

23、进一步地，在所述第一加热丝工作前，还包括对所述第一子加热丝进行修正，按照以下方式进行计算：

24、当温度偏差小于等于8℃时，所述第一子加热丝的修正系数等于所述温度偏差×0.0197+0.33667，所述温度偏差为所述培养箱内温度减去所述环境温度；

25、当所述温度偏差大于8℃时，所述第一子加热丝的修正系数等于所述温度偏差×0.01187+0.3933。

26、进一步地，在所述第一加热丝工作前，还包括对所述第二子加热丝进行修正，按照以下方式进行计算：

27、当温度偏差小于等于8℃时，所述第二子加热丝的修正系数等于所述温度偏差×0.04375+1.43125，所述温度偏差为所述培养箱内温度减去所述环境温度；

28、当所述温度偏差大于8℃时，所述第二子加热丝的修正系数等于所述温度偏差×0.01453+0.965。

29、进一步地，在所述第一加热丝工作前，还包括对所述主加热丝进行修正，按照以下方式进行计算：

30、当所述培养箱设定温度减去所述培养箱内温度小于7℃时，所述主加热丝的输出值×0.7。

31、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

32、1、本发明提供的具有双加热丝的干热灭菌培养箱及温度控制方法，通过可编程逻辑控制器控制第一工作模式下第二加热丝断电、主加热丝、第一子加热丝和第二子加热丝动态工作；控制第二工作模式下第二加热丝保持工作、主加热丝、第一子加热丝和第二子加热丝动态工作，从而保证第一工作模式、第二工作模式下的温度精准且稳定。