曲线控制十段编程电热恒温箱

针对一些老式电加热恒温设备需要修理、改造而缺乏配件的困难，找出了在仪器设备原有基础上，利用数显温度控制仪表、接触器以及各种功率模块组合，代替原有温度控制部件，实现了更加直观、方便、可靠，精准的温度控制方案。通过几年来改造过的数台电加热恒温设备运行表明，改造方案是成功的，本文以电热恒温干燥箱改造为例，介绍改造原理及过程，以期对大家有所启发。 在实验室有一些老式电热烘箱，这些烘箱控制温度的方式采用热膨胀调温式即在其工作室内安装测温杆，将两种膨胀系数不同的金属片，或膨胀灵敏的金属杆，借热胀冷缩在不同温度下有不同的伸长或缩短长度来控制断电或通电，来达到温度控制的目的，温度显示需借助顶端的玻璃温度计，这种控制方式控温精度低、读数不直观。由于机械磨损，调温装置损坏，造成温度失控，因这种控温器已没有备件出售，有些烘箱已处于停用状态。若能修复这些设备，不仅能延长其使用寿命，还能为单位节约大量采购经费。存在的问题 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021139_530969_1173612_3.jpg 该电热恒温干燥箱1983年生产，它主要由金属箱体、保温材料、电阻性加热部件、控制电路及控制面板等构成。其中箱体、保温材料等的机械结构还是完好的，托架、隔板齐全、完好，而这些又是设备价值较高的部分，但由于使用多年，温度调节器机械磨损严重，无法正常调节温度，找到同型号配件更换，已处于停用状态。 从以上情况来看，只要修复或更新温度控制系统，该电热恒温干燥箱还是可以恢复使用的。改造方案及实施原有的控制线路及原理 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021139_530970_1173612_3.jpg 其控制温度的原理是：操作者将电源开关拨至接通位置，待箱体上面的水银温度计显示的温度值接近工艺温度时，操作者须不断调节温度调节器旋钮，处于“通——断”状态，直至温度计的稳态值刚好等于工艺温度。通常情况下，要调节出工艺温度需要时间较长，而且误差较大。改进前烘箱的控制缺陷分析 原有机械式温度调节方式：由于在控制过程中，设备的加热只有“通——断”两种状态，所以称为二位式机械控温，这种控温方式具有结构简单、价格低廉、使用维修方便的特点。但是调节精度不高，被调温度始终不能定在给予定值上，总是在给予定值上、下周期性的波动，其特性曲线见图 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021139_530971_1173612_3.jpg 由于加热系统的的热惯性，在某一段时间温度仍然在继续下降，直到t4时才回升。这样反映温度变化的是一条在给定温度上、下一定范围内波动的曲线，这表时存在着“动差”。这种调节方式精度较低，对象的热惯性越大，仪表不灵敏区越大，动差就越大。因此，位式调节不适于热惯性较大的系统，也满足有些实验工艺的要求。改造方案 随着电子技术的飞速发展，数显温度控制仪表技术日益成熟，价格低，通用性更好，使用更为简捷和方便，在各种控制领域中应用越来越广泛。因此，可以利用数显控温仪表作为主控部件，针对不同的控制对象、控制要求及控制成本，合理选用接触器、可控硅、固态继电器等各种功率模块作为执行部件与之相配合，替代老设备原有的控制电路，对其进行改造升级，实现更为直观、方便、精准、可靠的温度控制。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021139_530972_1173612_3.jpg 温度控制仪表选择：在改造中我们采用了AI808自整定专家PID控制仪表。AI调节器是控温系统的核心部分，AI仪表首创性地采用了平台概念，将非常专业化的数字调节仪表转为平台化设计的产品，采用的是AI人工智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。 控制元件：电热恒温干燥箱加热功率1000W，工作电流4.5A,工作电压220V。而我们选用的BTA41-600，双向可控硅，工作电流41A，耐压600V，完全能够满足要求，而且体积小，便于安装。 温度传感器：电热恒温干燥箱额度工作温度为200℃， Pt100铂热电阻，它用来测量(-200～850)℃范围内的温度，其物理、化学性能稳定，复现性好，铂热电阻与温度是近似线性关系。所以温度传感器选用Pt100。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021151_530978_1173612_3.jpg控制电路的设计 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021140_530975_1173612_3.jpg http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/01/201501021140_530976_1173612_3.jpg安装调试根据设计图纸，完成了安装、接线并进行调试。

[b]高效液相色谱柱恒温箱的自制[/b]张国斌,孟祥军 高效液相色谱因具有分离效能高、分析速度快、检测灵敏度高和应用范围广泛等特点,已成为化学、生化、医学、工业、环保、商检和法检等学科领域中的分离分析技术,是分析化学家和生物化学家手中用以解决他们面临的各种实际分析和分离课题必不可缺少的重要工具。高效液相色谱分析仪器主要由固定相、流动相、液相色谱柱和高压泵等组成。而高效液相色谱的分离过程是在液相色谱柱内进行的,人们常把液相色谱柱称为高效液相色谱的“心脏”。液相色谱柱的分离效率和分离能力,不仅取决于固定相、流动相和液相色谱柱的精心设计和配合,更取决于液相色谱柱的工作环境温度。因此,高效液相色谱柱恒温箱是高效液相色谱分析仪器的重要组成部分。现将制作方法介绍如下。1 高效液相色谱柱恒温箱制作材料的选择高效液相色谱柱恒温箱用加工铝合金门窗框的边角料,45mm×67mm的巨型铝合金方槽约55mm长的两段 电加热器件用绝缘效果好的35瓦内热式电烙铁芯4只 绝缘器件用市场上可买到的接线架即可 温度传感器采用小型热电偶 温度控制器及数字显示器,可采用北京、浙江、常州等地厂家产的智能温度控制仪 电源开关、电源线和电源插头、插座市场有售 4的螺丝钉和螺母80余枚。高效液相色谱柱恒温箱工作原理见图1。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2006/09/200609092011_26346_1613333_3.jpg[/img]2 制作及调试方法(1)先将45mm×67mm的铝合金方槽截成55mm两段,再将铝合金方槽67mm的一侧用钢锯细心锯下,形成U型铝合金方槽,把两侧分别向上弯曲90度做成箱的横头,并把锯口磨平,两个U型分别做为高效液相色谱柱恒温箱的下底和上盖,制成一个67mm×80mm×450mm的高效液相色谱柱恒温箱。(2)在铝合金方槽下箱内安装电加热器件固定支架,将电加热器件固定于箱内 再在电加热器件上层加装隔离板和液相色谱柱的固定支架。(3)加工小型热电偶的固定孔,并将小型热电偶(温度传感器)固定于箱内。(4)加工电源插头、插座的固定孔,在高效液相色谱柱恒温箱的横头加工温度控制电源的固定孔,并将控制电源插座固定于色谱柱恒温箱的横头。(5)在铝合金方槽下箱内安装绝缘器件,将加热器件、温度控制电源、接地线等连接并紧固。(6)制作90 mm×105 mm×145 mm巨型温度控制器及数字显示器盒,在盒的前面开数字显示器孔和电源开关孔,在盒的后下方开电源插座孔,将以上元件固定并连接相关电路。(7)安装好后先用万用表检查无误后,即可接通电源进行调试。由于本高效液相色谱柱恒温箱使用的温度控制器是采用计算机芯片作主控单元,具有多重数字滤波、抗干扰自动恢复及自整定等功能,高效液相色谱柱恒温箱具有测控精度高、控温稳定性好、抗干扰能力强、操作简便等特点。高效液相色谱仪器的使用中,温度会引起液相色谱保留时间的变化,每改变1℃,保留时间约会改变1%~2%。本方法制作的恒温箱具有恒温控制准确、温度数字显示、操作简便、安全实用、耗电低(仅为150瓦)、价格便宜、性能可与正规厂家产品相比美等优点,使高效液相色谱仪器的科研实验准确率、成功率都得到很大提高。来源：沈阳医学院学报 第7卷 第2期 2005年6月