恒温水浴锅的制作方法

本实用新型涉及恒温加热装置，特别涉及恒温水浴锅。

背景技术：

水浴加热是实验室里进行恒温加热实验的必备工具。日前国内市场充斥着各种形式的恒温水浴锅，如电子恒温水浴锅、数显恒温水浴锅、电热恒温水浴锅、恒温水浴箱等。虽然款式繁多叫法不一，但其本质是一样的，都是利用温控器控制加热管加热，以保持水浴锅温度恒定，即该温度恒定为一个范围，在所设置的范围内即符合试验要求。

然而，使用过程中，由于水蒸发、水位下降，造成设备烧干、烧坏，以致实验失败，甚者发生安全事故，所以实验时必须有专人看守， 人手紧张时无法实现24小时无人连续恒温加热实验。

公告号CN203196651U公开的免烧干恒水位恒温水浴锅，其主要由液位控制调节器、水位报警器、液位探测器、电磁阀等组成，并外接自来水或高位水箱（水池），从而实现水位任意调节、恒水位控制和无水、超低水位及超高水位自动报警保护。

上述方案虽然可以避免水浴锅烧干、烧坏，实现24小时无人连续恒温加热实验。但是恒温水浴锅需要保证的是恒温水浴的功能，而在缺水加入的冷水的过程中，容易造成水浴锅内的水温降低，从而造成水浴而营造的恒温的环境出现变化，给整体的试验造成影响，所以目前所使用的恒温水浴锅具有一定的改进空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种恒温水浴锅，在缺水而加入冷水的过程中，始终保持水温在一个恒定范围内。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种恒温水浴锅，包括箱体、用于控制对箱体内加入自来水的电磁阀、设置于箱体的下侧且用于检测箱体内的水位并输出液位检测信号的液位传感器、设置于箱体的底部且用于对自来水加热的加热管以及设置于箱体的底部以对自来水的温度进行检测以输出温度检测信号的温度传感器，还包括耦接于液位传感器并响应于液位检测信号以控制电磁阀以及温度传感器启闭的液位控制装置、预设有下限基准值信号且耦接于温度传感器以将温度检测信号与下限基准值信号比较并根据比较情况以控制加热管保持开启且控制电磁阀关闭的下限控制装置、预设有大于下限基准值信号的上限基准值信号且耦接于温度传感器以将温度检测信号与上限基准值信号比较并根据比较情况以控制加热管关闭且控制电磁阀打开的上限控制装置；若液位传感器检测到水未将其浸没，则所述液位控制装置控制电磁阀开启且控制温度传感器的供电回路闭合；若温度检测信号小于下限基准值信号，则所述下限控制装置控制加热管开启且控制电磁阀关闭；若温度检测信号大于上限基准值信号，则所述上限控制装置控制加热管关闭且控制电磁阀打开。

采用上述方案，先由液位传感器对水位进行检测，若液位传感器检测到水未将其浸没，则说明此时处于缺水状态，如果仍然不加水，容易出现干烧的情况，所以通过液位控制装置来控制电磁阀启动，以使得自来水能够进入到箱体内，避免出现加热管出现干烧的情况，同时将温度传感器启动对水温进行监控；在加水过程中，水温会逐渐下降，在下降过程中，温度传感器所检到的温度检测信号与下限基准值信号进行比较，当温度下降至温度检测信号小于下限基准值信号时，则通过下限控制装置来控制电磁阀关闭，同时启动加热管以对水温进行加热，避免由于不断加水而造成水温过低的情况出现；此时，由于电磁阀关闭而使得冷水不再加入到箱体中，而加热管对水进行加热以使得保持水温；在加热过程中水温持续上升直至温度传感器所检测到温度检测信号大于上限基准值信号时，则上限控制装置控制加热管关闭且控制电磁阀打开以停止加热，同时继续加水，实现根据所设置的上限基准值信号与下限基准信号来实现加热与加水交替进行，以保证水温保持在恒定的范围内。

作为优选，所述下限控制装置包括用于预设下限基准值信号的下限预设电路、耦接于下限预设电路与温度传感器以将温度检测信号与下限基准值信号比较并输出下限比较信号的下限比较电路以及耦接于下限比较电路并响应于下限比较信号以控制加热管保持开启且控制电磁阀关闭的下限控制电路。

采用上述方案，对下限基准值信号进行预设，同时通过下限比较电路以实现将下限基准值信号与温度基准值信号进行比较，实现对比的功能，便于下限控制电路进行控制，电路设计更加的合理可靠。

作为优选，所述下限控制电路包括用于控制电热管开启且控制电磁阀关闭的控制部以及用于保持电热管处于开启状态的自锁部。

采用上述方案，控制部控制电磁阀关闭，同时通过对应自锁部将电热管进入加热的状态进行保持，避免由于温度升高而导致温度基准值信号大于下限基准值信号而使得加热管关闭的情况出现，此时，电热管进而加热的状态后，仅仅受控于自锁部。

作为优选，所述下限预设电路上耦接有用于调节下限基准值信号的下限调节电路。

采用上述方案，使得调节更加方便，同时方便工作人员根据不同的环境以及要求进行设置，提高功能的可操作性。

作为优选，所述上限控制装置包括用于预设上限基准值信号的上限预设电路、耦接于上限预设电路与温度传感器以将温度检测信号与上限基准值信号比较并输出上限比较信号的上限比较电路以及耦接于上限比较电路并响应于上限比较信号以控制加热管关闭且控制电磁阀打开的上限控制电路。

采用上述方案，对上限基准值信号进行预设，同时通过上限比较电路以实现将上限基准值信号与温度基准值信号进行比较，实现对比的功能，便于上限控制电路进行控制，电路设计更加的合理可靠。

作为优选，所述上限预设电路上耦接有用于调节上限基准值信号的上限调节电路。

采用上述方案，使得调节更加方便，同时方便工作人员根据不同的环境以及要求进行设置，提高功能的可操作性。

作为优选，所述上限控制电路包括耦接于上限比较电路并响应于上限比较信号以实现通断的开关元件以及受控于开关元件以控制电磁阀打开且控制自锁部复位的执行元件。

采用上述方案，开关元件与执行元件的设置，使得整体电路设计更加的简单容易实施。

作为优选，所述开关元件为三极管或晶闸管。

采用上述方案，三极管或晶闸管都能够完成开关的功能，同时能够更加电压变化或电流变化来进行实现通断，方便对电路中的一些信号进行判断，提高电路设计的合理性。

作为优选，所述执行元件为继电器，且所述继电器的线圈与开关元件相互串联，所述继电器的常开触点连接于电磁阀的供电回路，所述继电器的常闭触点连接于自锁部的供电回路。

采用上述方案，执行元件采用继电器，使得整体的电路能够更加的简单，同时继电器的常开触点与常闭触点相互配合实现，能够实现一次检测完成两种动作，使得电路设计更加便捷，且成本低廉便于后期的维护。

作为优选，所述继电器的线圈上反并联有续流二极管。

采用上述方案，继电器的线圈上所反并联的续流二极管，能够将残留在继电器的线圈上的残余电流进行消耗，有效的提高继电器使用的寿命。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：由液位传感器对水位进行检测，如果水过少的情况，对箱体内进行加水，并且根据所设置的上限基准值与下限基准来实现加热与加水交替进行，以保证水温保持在恒定的范围内。

附图说明

图1为恒温水浴锅的结构示意图；

图2为本实施例中的电路原理图。

图中：1、箱体；2、电磁阀；3、液位传感器；4、温度传感器；5、液位控制装置；6、下限控制装置；61、下限预设电路；611、下限调节电路；62、下限比较电路；63、下限控制电路；631、控制部；632、自锁部；7、上限控制装置；71、上限预设电路；711、上限调节电路；72、上限比较电路；73、上限控制电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本实施例公开的一种恒温水浴锅，包括箱体1、用于控制对箱体1内加入自来水的电磁阀2、设置于箱体1的下侧且用于检测箱体1内的水位并输出液位检测信号的液位传感器3、设置于箱体1的底部且用于对自来水加热的加热管以及设置于箱体1的底部以对自来水的温度进行检测以输出温度检测信号的温度传感器4，还包括耦接于液位传感器3并响应于液位检测信号以控制电磁阀2以及温度传感器4启闭的液位控制装置5、预设有下限基准值信号且耦接于温度传感器4以将温度检测信号与下限基准值信号比较并根据比较情况以控制加热管保持开启且控制电磁阀2关闭的下限控制装置6、预设有大于下限基准值信号的上限基准值信号且耦接于温度传感器4以将温度检测信号与上限基准值信号比较并根据比较情况以控制加热管关闭且控制电磁阀2打开的上限控制装置7；若液位传感器3检测到水未将其浸没，则液位控制装置5控制电磁阀2开启且控制温度传感器4的供电回路闭合；若温度检测信号小于下限基准值信号，则下限控制装置6控制加热管开启且控制电磁阀2关闭；若温度检测信号大于上限基准值信号，则上限控制装置7控制加热管关闭且控制电磁阀2打开。

液位传感器3优选为光电液位传感器3，光电液位传感器3的工作原理，产品内部包含一个近红外发光二极管和一个光敏接收器，发光二极管所发出的光被导入传感器顶部的透镜，当液体浸没光电液位开关的透镜时，则光折射到液体中，从而使接收器收不到或只能接收到少量光线，如果没有液体，则发光二极管发出的光直接从透镜反射回接收器，从而启动外部电路以输出高电平的液位检测信号。

加热管，是在无缝金属管内（碳钢管、钛管、不锈钢管、铜管）装入电热丝，空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成，再加工成用户所需要的各种型状。它具有结构简单，热效率高，机械强度好，对恶劣的环境有良好的适应性。它可用于各种液体和酸碱盐的加热，同时也适应低溶点的金属加热溶化（铅、锌、锡、巴氏合金）。

温度传感器4的型号优选采用PT100。

液位控制装置5包括三极管Q1与继电器KM1，三极管Q1的基极连接于液位传感器3，三极管Q1的集电极连接于继电器KM1的线圈，且三极管Q1的发射极接地，继电器KM1的常开触点连接于电磁阀2的供电回路以控制电磁阀2启闭，同时继电器KM1的常开触点还并联在三极管Q1的集电极与发射极的两端，当液位传感器3未被浸没的时候，液位传感器3输出高电平的液位检测信号至三极管Q1，使得三极管Q1导通，实现继电器KM1的线圈得电，以控制电磁阀2的供电回路闭合，同时此时继电器KM1的常开触点将三极管Q1短接，使得此时继电器KM1的线圈得电与否，不再受控于三极管Q1，使得电磁阀2保持启动状态。

下限控制装置6包括用于预设下限基准值信号的下限预设电路61、耦接于下限预设电路61与温度传感器4以将温度检测信号与下限基准值信号比较并输出下限比较信号的下限比较电路62以及耦接于下限比较电路62并响应于下限比较信号以控制加热管保持开启且控制电磁阀2关闭的下限控制电路63。

下限预设电路61包括电阻R22与电阻R21，下限预设电路61上耦接有用于调节下限基准值信号的下限调节电路611；其中下限调节电路611采用滑动变阻器，将电阻R22设置为滑动变阻器即可。

下限比较电路62优选为LM393A型号的比较器，下限比较电路62的反相端与温度传感器4连接以接收温度检测信号，同相端连接有预设的下限基准值信号，将检测到的温度检测信号与下限基准值信号相互比较，并输出下限比较信号，当温度检测信号小于下限基准值信号，输出高电平的下限比较信号，当温度检测信号大于下限基准值信号，输出低电平的下限比较信号。

下限控制电路63包括用于控制电热管开启且控制电磁阀2关闭的控制部631以及用于保持电热管处于开启状态的自锁部632。

控制部631包括三极管Q2与继电器KM2，三极管Q2的基极连接于下限比较电路62的输出端，三极管Q2的集电极连接于继电器KM2的线圈，且三极管Q2的发射极接地，继电器KM2的常开触点连接于加热管的供电回路以控制加热管启闭，而继电器KM2的常闭触点连接于继电器KM1的线圈的供电回路；自锁部632优选为继电器KM2的常开触点，即将继电器KM2的常开触点并联在三极管Q2的集电极与发射极的两端。

当温度检测信号小于下限基准值信号，下限比较电路62输出高电平的下限比较信号至三极管Q2，使得三极管Q2导通，实现继电器KM2的线圈得电，以控制加热管的供电回路闭合，同时此时继电器KM2的常开触点将三极管Q2短接，使得此时继电器KM2的线圈得电与否，不再受控于三极管Q2，使得加热管保持启动状态；另外继电器KM1的常闭触点断开，使得继电器KM1的线圈失电，从而将液位控制装置5复位，使得液位控制装置5再次受控于液位传感器3，而液位传感器3由于在加水过程保持被浸没，使得输出低电平的液位检测信号，使得三极管Q1保持断开状态，即继电器KM1的线圈不再导通。

上限控制装置7包括用于预设上限基准值信号的上限预设电路71、耦接于上限预设电路71与温度传感器4以将温度检测信号与上限基准值信号比较并输出上限比较信号的上限比较电路72以及耦接于上限比较电路72并响应于上限比较信号以控制加热管关闭且控制电磁阀2打开的上限控制电路73。

上限预设电路71包括电阻R32与电阻R31，上限预设电路71上耦接有用于调节上限基准值信号的上限调节电路711；其中上限调节电路711采用滑动变阻器，将电阻R32设置为滑动变阻器即可。

上限比较电路72优选为LM393A型号的比较器，上限比较电路72的同相端与温度传感器4连接以接收温度检测信号，反相端连接有预设的上限基准值信号，将检测到的温度检测信号与上限基准值信号相互比较，并输出上限比较信号，当温度检测信号大于上限基准值信号，输出高电平的上限比较信号，当温度检测信号小于上限基准值信号，输出低电平的上限比较信号。

上限控制电路73包括耦接于上限比较电路72并响应于上限比较信号以实现通断的开关元件以及受控于开关元件以控制电磁阀2打开且控制自锁部632复位的执行元件。开关元件为三极管或晶闸管，其中开关元件优选为NPN型的三极管Q3，执行元件为继电器KM3，且三极管Q3的基极连接于上限比较电路72的输出端，三极管Q3的集电极与继电器KM3的线圈连接，且三极管Q3的发射极接地，继电器KM3的常开触点连接于电磁阀2的供电回路，继电器KM3的常闭触点连接于自锁部632的供电回路，即继电器KM2的供电回路。继电器KM3的线圈上反并联有续流二极管D3。当温度检测信号大于上限基准值信号时，则三极管Q3的基极接收到高电平的上限比较信号，使得三极管Q3导通，继电器KM3的线圈得电，继电器KM3的常开触点闭合以控制电磁阀2启动，而继电器KM3的常闭触点断开，控制继电器KM2的线圈的供电回路断开，以使得继电器KM2复位，使得三极管Q2再次受控于下限比较电路62，以使得温度再次降低过程中进行控制。

具体工作过程如下：

先由液位传感器3对水位进行检测，若液位传感器3检测到水未将其浸没，则说明此时处于缺水状态，如果仍然不加水，容易出现干烧的情况，所以通过液位控制装置5来控制电磁阀2启动，以使得自来水能够进入到箱体1内，避免出现加热管出现干烧的情况，同时控制温度传感器4启动以对水温进行监控；在加水过程中，水温会逐渐下降，在下降过程中，温度传感器4所检到的温度检测信号与下限基准值信号进行比较，当温度下降至温度检测信号小于下限基准值信号时，则通过下限控制装置6来控制电磁阀2关闭，同时启动加热管以对水温进行加热，避免由于不断加水而造成水温过低的情况出现；此时，由于电磁阀2关闭而使得冷水不再加入到箱体1中，而加热管对水进行加热以使得保持水温；在加热过程中水温持续上升直至温度传感器4所检测到温度检测信号大于上限基准值信号时，则上限控制装置7控制加热管关闭且控制电磁阀2打开以停止加热，同时继续加水，实现根据所设置的上限基准值信号与下限基准信号来实现加热与加水交替进行，以保证水温保持在恒定的范围内。