[發明專利]雙溫控恒溫加熱系統

有效

• 申請號: 201210266061.3
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102749940A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 趙華;陳鵬沖
• 申請（專利權）人: 趙華
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;G05B19/042
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉;鄭園

技術領域

本發明屬于一種加熱恒溫技術，尤其涉及一種雙溫控恒溫加熱系統。

背景技術

在科研、生產領域大量需要恒溫加熱控制技術滿足生產科研需要，目前，恒溫加熱技術都采用單一測量溫度法控制加熱器，進而控制被加熱介質溫度，主要有兩種控制方式，但都有弊端。

一種是直接測量加熱器溫度，控制加熱器通斷，這種方法要求加熱器溫度均勻，加熱器被允許最高以設定溫度值加熱，待溫度接近設定溫度時，停止加熱，因為熱量傳遞梯度問題，被加熱介質加熱速度較慢，事實上，在設定溫度高于介質溫度時，加熱器溫度可以允許遠高于設定溫度工作，形成較大溫度梯度以便于加熱器迅速向被加熱介質傳熱；加熱器恒定在設定溫度，溫度梯度較小，要想使被加熱介質達到同樣的設定溫度，將是一個緩慢的過程。還有一種間接測量法，加熱器和被加熱介質間輔助一種加熱介質，溫度傳感器測量加熱介質溫度，這樣可以有效緩解溫度波動，但這種介質必須是液體良導體介質，而且往往需要輔助攪拌裝置，但同樣也存在溫度梯度問題和恒溫速度慢的問題。

另一種是直接測量被加熱介質溫度，控制加熱器通斷，這種方法最大的問題是溫沖，在被加熱介質達到設定溫度后，加熱器溫度往往高于被加熱介質溫度很多，加熱器的余熱將會使被加熱介質超過設定溫度，形成較大溫沖，同時在恒溫階段，因為熱傳遞滯后問題，被加熱介質溫度波動也較大，恒溫精度較差。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對背景技術中的不足，提供一種結構簡單、適用范圍廣、加熱迅速、恒溫精度高的恒溫控制系統。

為了解決上述技術問題采用以下技術方案：一種雙溫控恒溫加熱系統，包括加熱器、盛裝被加熱介質的加熱容器和電子溫控裝置，兩個溫度傳感器分別置于加熱器和加熱容器內，兩個溫度傳感器的輸出端分別與電子溫控裝置連接。

加熱器上溫度傳感器即時測量數據為T₁，被加熱介質上溫度傳感器即時測量數據為T₂，即時測量T₁、T₂獲得的測量數據傳入電子溫控裝置，通過計算公式T=aT₁+bT₂-C得到即時測量計算數據T，其中，?a、b、C為計算公式擬合常數，b大于a，C為修正值，將T與設定溫度T₀比較，若T小于T₀，則加熱器繼續加熱，若T大于等于T₀則加熱器停止加熱，T1處于動態控制中，最終T1和T2趨近T0到達恒溫點。

加熱容器內設有攪拌裝置。

加熱器上設有降溫風扇。

本發明雙溫控恒溫加熱系統，設計新穎合理，既提高了升溫速度，又很好的解決了溫沖問題，同時大大提高了控溫精度，而且系統簡單實用。

附圖說明

????圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種雙溫控恒溫加熱系統，包括加熱器、盛裝被加熱介質的加熱容器和電子溫控裝置；加熱容器內設有攪拌裝置，加熱器上設有降溫風扇。兩個溫度傳感器分別置于加熱器和加熱容器內，兩個溫度傳感器的輸出端分別與電子溫控裝置連接。

溫度均勻的加熱器內置一溫度傳感器，測量值為T₁，被加熱介質內置一溫度傳感器，測量值為T₂，一個電子溫控裝置連接兩個溫度傳感器，并瞬間交替測量兩個溫度值T₁和T₂，若取值a=0.25，b=0.75，通過電子溫控裝置內的單片機計算，代入T=aT₁+bT₂-C公式得T=0.25T₁+0.75T₂-C，通過運算得到即時測量計算數據T，通過軟件設置，將T和設定溫度值T₀比較，若T小于T₀則加熱器繼續加熱，若T大于等于T₀則加熱器停止加熱。這個過程中，T₁最初全速升溫到達遠高于T₀的最高點，最后逐漸降低趨近T₀，加熱器隨著T₁的數值變化，動態通斷加熱，滿足最高效率給被加熱介質傳熱，同時又保證不至于使被加熱介質到達恒溫點后出現溫沖，這種動態逼近控溫法實現了最快的加熱速率和最小的溫沖。

這里將公式反運算，可以得出T₁=4T+4C-3T₂，T以T₀為比較值，則T₁=4T₀+4C-3T₂，假設設定溫度T₀為100度，被加熱介質溫度T₂為60度，那么T₁=220+4C，也就是說當T₁=220+4C時，T=T₀，加熱器才會停止加熱，這時T₁的允許溫度至少為220度，隨著T₂不斷升高，T₁允許值也迅速下降，一方面加熱器上的熱量迅速傳遞給被加熱介質，自身降溫，另一方面，降溫風扇也給加熱器降溫，加熱器會根據T₁的允許值間斷加熱，使得T₁=4T₀+4C-3T₂，當T₂到99度時，通過運算，T₁=103+4C，也即T₁的允許溫度為103+4C，最后T₂就不可能有較大的溫沖，到達設定溫度值100度時，T₁的允許值是100+4C，同樣可以推算，當溫度為99.9度時，T₁的允許值是100.3+4C，可以看出控溫的動作被放大了3倍，也就是說，當被控溫介質溫度有微小波動時，加熱器將會快速反應進行修正，可以有效提高控溫精度。實際應用中，可根據需要選定a和b的值，以便達到系統最優狀態，根據經驗，被加熱介質輔助一攪拌裝置，以便被加熱介質溫度均勻，溫度測量準確，同時，加熱器輔助一有效的降溫風扇，將加熱功率和降溫風扇合理匹配好，可以達到很高的控溫精度。