实验台的温度环境监控装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种实验台的温度环境监控装置及其控制方法，该装置包括：供气模块，包括储气罐、气体流量控制模块和液氮罐，气体流量控制模块用于控制供气模块的气流量；环境温度调整模块，包括氮气流量控制模块、加热管和低温平台，加热管用于控制实验台的环境温度，低温平台隔绝平台内外的热量传递，氮气流量控制模块控制进出低温平台氮气流量；控制模块，包括温度传感器和温度控制器，温度传感器用以监测低温平台的温度，温度控制器用于根据温度传感器的温度信号控制加热管的启动和关闭，以及控制氮气流量控制模块的流量。本发明专利技术能够对实验台进行有效的温度控制，具有适度控制准确可靠的优点，同时可以实现氮气的精准投放，提高液氮的使用效率。

Temperature environment monitoring device and control method of experimental platform

The invention provides a temperature monitoring device experimental platform and its control method, the device comprises a gas supply module, including gas tank, gas flow control module and liquid nitrogen tank, gas flow control module for gas flow control supply module; temperature adjustment module, including nitrogen flow control module, heating pipe and low temperature platform. The heating pipe used to control the experimental ambient temperature, low temperature and heat transfer from platform to platform, flow control module to control the import of low temperature nitrogen flow platform nitrogen; control module includes a temperature sensor and a temperature controller, temperature sensor for temperature monitoring platform temperature, temperature controller for temperature sensor signal according to the temperature control of the heating pipe startup and shutdown, and flow control of nitrogen flow control module. The invention can effectively control the temperature of the experimental table, has the advantages of accurate and reliable control, and can realize accurate nitrogen delivery and improve the use efficiency of liquid nitrogen.

【技术实现步骤摘要】
实验台的温度环境监控装置及其控制方法
本专利技术涉及设备改造
，特别涉及一种实验台的温度环境监控装置及其控制方法。
技术介绍
目前，各科研机构对于实验过程中的环境要求日益严格，其中最基本的环境条件就是对温度的控制。由于不同实验精度的要求，实验人员对于温度的监测以及控制效果也要求更为精确。然而，常规的温度控制通常采用加热模块进行加热从而控制温度，这种方法只能向上调节温度而不能实现低温环境，并且在降温过程中，通常只有自然冷却的方式，无法实现高效的控制。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种实验台的温度环境监控装置，该装置能够对实验台进行有效的温度控制，具有适度控制准确可靠的优点，同时可以实现氮气的精准投放，提高液氮的使用效率。本专利技术的第二个目的在于提出一种实验台的温度环境监控装置的控制方法。为了实现上述目的，本专利技术第一方面的实施例提出了一种实验台的温度环境监控装置，包括：供气模块，所述供气模块包括储气罐、气体流量控制模块和液氮罐，所述气体流量控制模块用于控制所述供气模块的气流量；环境温度调整模块，所述环境温度调整模块包括氮气流量控制模块、加热管和低温平台，加热管设置在低温平台中，用于控制实验台的环境温度，低温平台可以隔绝平台内外的热量传递，氮气流量控制模块用于控制进出低温平台氮气流量；控制模块，所述控制模块包括温度传感器和温度控制器，温度传感器安装在低温平台之中，用以监测低温平台的温度，温度控制器分别与温度传感器、加热管和氮气流量控制模块相连，以根据温度传感器的温度信号控制加热管的启动和关闭，以及控制氮气流量控制模块的流量。根据本专利技术实施例的实验台的温度环境监控装置，在实验过程中通过环境温度调整模块调整液氮气体的流量以及加热管的开闭，使控制模块能够快速、准确的调整实验台环境温度，从而有效的提高实验台环境温度控制。另外，根据本专利技术上述实施例的实验台的温度环境监控装置还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述气体流量控制模块包括：所述气体流量控制模块包括：第一减压阀，所述第一减压阀连接于储气罐之前，用于对压缩空气进行第一级减压；第二减压阀，所述第二减压阀连接于储气罐之后，用于对压缩空气进行第二级减压；流量计，所述流量计连接于第二减压阀之后，用于监测压缩气体的实时流量；气体电磁阀，所述气体电磁阀连接于流量计之后，用于控制压缩气体的流量。在一些示例中，所述氮气流量控制模块包括：第一低温电磁阀，所述第一低温电磁阀连接于液氮罐与加热管之间，用于控制进入低温平台的氮气流量；第二低温电磁阀，所述第二低温电磁阀连接于低温平台与流量控制阀之间，用于控制排出低温平台的氮气流量；流量控制阀，所述流量控制阀安装在所有气体通道的最末端，用以控制整个气体循环中的气体流量。在一些示例中，所述温度控制器与所述温度传感器相连，以实时测定与读取低温平台内温度，其中，当所述低温平台内温度低于预设温度时，温度控制器发出信号给所述加热管，加热管通电加热，将进入低温平台的液氮加热升温达到所述预设温度；当低温平台内的温度达到所述预设温度时，加热管断电不加热，由此来恒定低温平台内的温度；当低温平台内的温度高于预设温度时，温度控制器发出信号给氮气流量控制模块，氮气流量控制模块提高通入低温平台中的氮气流量，将低温平台中的温度降低到预设温度。在一些示例中，所述温度控制器采用高精度的PID调节器，采用双输出控制，可用于加热和制冷控制。在一些示例中，所述PID调节器的精度为0.5％。在一些示例中，所述PID调节器支持RS-485通讯接口。为了实现上述目的，本专利技术第二方面的实施例提出了一种实验台的温度环境监控装置的控制方法，包括以下步骤：通入压缩空气；压缩空气通过减压阀、气体流量计、气流电磁阀与气体管理，以恒定的压力和流量进入到液氮罐内，液氮罐内的液氮受到压缩空气的挤压，通过液氮导出管进入到环境温度调整模块，从液氮罐出来的液氮通过耐低温的不锈钢管路、低温电磁阀、气体加热管进入到低温平台内；温度传感器与温度控制器实时测定与读取低温平台内的温度，当低温平台内的温度低于预设温度时，温度控制器发出信号给加热管，加热管通电加热，将进入低温平台的液氮加热升温达到预设温度，当低温平台内的温度达到预设温度时，加热管断电不加热，由此来恒定低温平台内的温度；当低温平台内的温度高于预设温度时，温度控制器发出信号给氮气流量控制模块，氮气流量控制模块提高通入低温平台中的氮气流量，将低温平台中的温度降低到预设温度。根据本专利技术实施例的实验台的温度环境监控装置的控制方法，在实验过程中通过环境温度调整模块调整液氮气体的流量以及加热管的开闭，使控制模块能够快速、准确的调整实验台环境温度，从而有效的提高实验台环境温度控制。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的实验台的温度环境监控装置的结构框图；图2根据本专利技术另一个实施例的实验台的温度环境监控装置的整体结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的实验台的温度环境监控装置中低温平台的结构示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的实验台的温度环境监控装置的控制方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的实验台的温度环境监控装置及其控制方法。图1是根据本专利技术一个实施例的实验台的温度环境监控装置的结构框图。如图1所示，该实验台的温度环境监控装置10包括：供气模块110、环境温度调整模块120和控制模块130。其中，供气模块110与环境温度调整模块120相连，供气模块110包括：储气罐111、气体流量控制模块112和液氮罐113，气体流量控制模块112用于控制供气模块110的气流量，具体地说，即气体流量控制模块112用于调整从储气罐111进入液氮罐113的气体流量。环境温度调整模块120包括氮气流量控制模块121、加热管122和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实验台的温度环境监控装置，其特征在于，包括：供气模块，所述供气模块包括储气罐、气体流量控制模块和液氮罐，所述气体流量控制模块用于控制所述供气模块的气流量；环境温度调整模块，所述环境温度调整模块包括氮气流量控制模块、加热管和低温平台，加热管设置在低温平台中，用于控制实验台的环境温度，低温平台可以隔绝平台内外的热量传递，氮气流量控制模块用于控制进出低温平台的氮气流量；控制模块，所述控制模块包括温度传感器和温度控制器，温度传感器安装在低温平台中，用以监测低温平台的温度，温度控制器分别与温度传感器、加热管和氮气流量控制模块相连，以根据温度传感器的温度信号控制加热管的启动和关闭，以及控制氮气流量控制模块的流量。

【技术特征摘要】
1.一种实验台的温度环境监控装置，其特征在于，包括：供气模块，所述供气模块包括储气罐、气体流量控制模块和液氮罐，所述气体流量控制模块用于控制所述供气模块的气流量；环境温度调整模块，所述环境温度调整模块包括氮气流量控制模块、加热管和低温平台，加热管设置在低温平台中，用于控制实验台的环境温度，低温平台可以隔绝平台内外的热量传递，氮气流量控制模块用于控制进出低温平台的氮气流量；控制模块，所述控制模块包括温度传感器和温度控制器，温度传感器安装在低温平台中，用以监测低温平台的温度，温度控制器分别与温度传感器、加热管和氮气流量控制模块相连，以根据温度传感器的温度信号控制加热管的启动和关闭，以及控制氮气流量控制模块的流量。2.根据权利要求1所述的实验台的温度环境监控装置，其特征在于，所述气体流量控制模块包括：第一减压阀，所述第一减压阀连接于储气罐之前，用于对压缩空气进行第一级减压；第二减压阀，所述第二减压阀连接于储气罐之后，用于对压缩空气进行第二级减压；流量计，所述流量计连接于第二减压阀之后，用于监测压缩气体的实时流量；气体电磁阀，所述气体电磁阀连接于流量计之后，用于控制压缩气体的流量。3.根据权利要求1所述的实验台的温度环境监控装置，其特征在于，所述氮气流量控制模块包括：第一低温电磁阀，所述第一低温电磁阀连接于液氮罐与加热管之间，用于控制进入低温平台的氮气流量；第二低温电磁阀，所述第二低温电磁阀连接于低温平台与流量控制阀之间，用于控制排出低温平台的氮气流量；流量控制阀，所述流量控制阀安装在所有气体通道的最末端，用以控制整个气体循环中的气体流量。4.根据权利要求1所述的实验台的温度环境监控装置，其特征在于，所述温度控制器与所述温度传感器相连，以实时测定与读取低温平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：任婧，秦力，郝丽春，李光裕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11