优化传感自动控温水浴箱制造技术

一种优化传感自动控温水浴箱，其特征是，温度传感器，安装在容器搁板的孔中，其感温面与工作容器相隔一个薄层，所述的薄层的材料是导热性能优秀的材料；同时对主控制分系统的控温步骤组进行优化，使程序控制系统根据实测参数的反馈，动态地进行补偿校正，使得温度控制超调量小、稳态误差小；具有显著提高控制质量，节约能源的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
优化传感自动控温水浴箱
本申请为分案申请，原申请的申请日：2017年12月24日；原申请号：201711413294.0；原专利技术创造名称：抵近传感水浴箱。本专利技术涉及水浴装置领域，特别是涉及一种优化传感自动控温水浴箱。
技术介绍
水浴箱是科学实验、生产活动中的一种常用设备，其主要作用是提供实验、生产所需的温度环境条件，因此其对温度控制的精度要求高；但是现有的水浴箱的温度控制装置，其温度传感器一般是在水浴箱壳体的侧面或者底面，由于其距离控制标的远，必然对温度控制的精度产生不利影响。
技术实现思路
为使温度传感器探测到的温度与控制标的实际温度误差减小，从而提高控制精度，本专利技术提出了一种，能够使温度传感器探头与控制标的非常接近，并且对控制方式进行优化，以利于提高控温精度。图1是一种优化传感自动控温水浴箱的示意图；一种优化传感自动控温水浴箱，包括，外壳1，保温层2，内胆3，支架5，上层板6，顶盖7，弹性固定架8，工作容器9，水位标杆11，容器搁板15，电气控制装置；所述的电气控制装置，包括，电气控制系统10，温度传感器16，水位传感系统，加热元件18；所述的温度传感器16，安装在容器搁板15的孔中，其感温面与工作容器9相隔一个薄层，所述的薄层的材料是导热性能优秀的材料，温度传感器16通过信号线与电气控制系统10的温度传感接口对接；电气控制系统10的温度传感接口接收温度传感器发来的信号，变换为数字信号后，传送给电气控制系统10的主控制分系统，电气控制系统10的主控制分系统对信号进行处理后，发出相应的控制信号，进行温度控制；所述的水位传感系统，包括，固定在水位标杆11上的上限位水位探头12，补水水位探头13，安全警戒水位探头17；所述的3个水位探头通过信号线与电气控制系统10的对应水位传感接口对接；当水位上升到与上限位水位探头12接触时，电气控制系统10的上限位水位传感接口接收到水位达上限的信号，变换为数字信号后，传送给电气控制系统10的主控制分系统，电气控制系统10的主控制分系统对信号进行处理后，发出停止加水的信号或者控制停止加水；当水位下降到与补水水位探头13脱离接触时，电气控制系统10的补水水位传感接口接收到水位低于补水水位的信号，变换为数字信号后，传送给电气控制系统10的主控制分系统，电气控制系统10的主控制分系统对信号进行处理后，发出进行补水的信号或者进行补水控制；当水位继续下降到与安全警戒水位探头17脱离接触时，电气控制系统10的安全警戒水位传感接口接收到水位低于安全警戒水位的信号，变换为数字信号后，传送给电气控制系统10的主控制分系统，电气控制系统10的主控制分系统对信号进行处理后，发出安全警戒信号或者进行保护控制。图2是电气控制系统的方框图；所述的电气控制系统包括，主控制分系统20，输入分系统21，输出分系统22，温度检测分系统,23(对接温度传感器)，水位检测分系统26(对接水位传感系统)，水位控制分系统27，加热控制分系统28；所述的主控制分系统，包括，存储温度控制目标值TH的存储单元一，存储0.5倍超调量Σ的存储单元二，存储0.5倍稳态误差Δ的存储单元三，存储微分时间段长度L的存储单元四，存储参数K的存储单元五，存储参数A的存储单元六，存储参数B的存储单元七，存储参数G的存储单元八，存储参数D的存储单元九,存储参数E的存储单元十，存储参数F的存储单元十一,存储参数K1的存储单元十二,存储温度检测即时值的存储单元十三，存储参数K2的存储单元十四,存储工作定时数据信息t1的存储单元十五，存储预约开机定时数据信息t2的存储单元十六,存储自动工作模式与对应参数TH、Σ、Δ、L、K、t1的存储单元组，显示实测温度是否≥目标温度的状态的状态寄存器一，其值用S表示、不运行为零、运行为1，比较器，运算器，定时器；其中K为热惯性与允许超调量的一半的比例系数，其具体数值根据技术要求中热惯性的值以及超调量的值综合考虑确定，所述的热惯性通过预先测试及历史统计数据确定：G/Σ→K，这个K值与K1是不同的，K1是允许超调量的一半与热惯性的比例系数，K与K1互为倒数；但是在控制过程初期，未能测量出当次控制过程的热惯性，只能使用热惯性的历史平均值以及允许的超调量推算出K或者K1，当对控制精度要求不严格时、可以使用于整个控制过程，并且推定K2＝0.5K1＝0.5(1/K)，如步骤组7；当对控制精度要求严格时，在控制步骤组的初期尚未测量计算出当次控制过程的超调量与热惯性的比例系数又需要使用此系数时、用历史平均值代用、如步骤组3的步骤303，当测量计算出当次控制过程的超调量与热惯性的比例系数时，开始使用当次控制过程的超调量与实测热惯性的比例系数，如步骤组3中步骤309以后的控制过程；所述的输入分系统21，包括，控制面板，所述的控制操作装置控制面板上的输入元件包括，自定义工作模式按键，自动工作模式各功能按键，自定义赋值选择按键(选择赋值参数)，数据输入按键、其功能包括、或者输入赋值参数的具体数值、或者输入预约开机时间具体数值，预约开机按键，即时开始工作按键；选择的功能，参数，或者输入的数据通过显示分系统显示。图3是组成主控制分系统的各单元的信息流向关系示意图；所述的组成主控制分系统的各单元的信息流向关系，包括步骤组0，步骤组1，步骤组2，温度控制步骤组，步骤组4，步骤组5，步骤组6；所述的步骤组0为工作模式选择步骤组；所述的步骤组1为自定义赋值步骤组；所述的步骤组2是预约开机步骤组；所述的温度控制步骤组，包括，或者步骤组3，或者步骤组7；所述的步骤组4是和温度控制步骤组同时并行运行的一个独立步骤组，其负责检测各种原因引起的请求停止工作信号，如果有、则向温度控制步骤组发出停止工作信号；所述的步骤组5为工作定时步骤组；所述的步骤组6为控制系统安全停止工作的步骤组。所述的步骤组0包括，步骤001、检测自定义工作模式按键或者自动工作模式各功能按键是否有输入信号，如果自定义工作模式有输入信号，则跳转至步骤组1，如果自动工作模式的某个功能按键有输入信号，则转向步骤002，；步骤002、根据具体的自动工作模式启动对应的自动赋值；步骤003、自动赋值，按照所启动的具体的自动工作模式，调用存储单元组中的对应数据，对存储单元组一赋值为TH、存储装置二赋值为Σ、对存储装置三赋值为Δ、对存储装置四赋值为L、对存储装置五赋值为K、对存储装置十五赋值为t1；所述的步骤组1(自定义赋值)包括，步骤101、对存储单元组一赋值为TH，步骤102、对存储装置二赋值为Σ，步骤103、对存储装置三赋值为Δ，步骤104、对存储装置四赋值为L；步骤105、对存储装置五赋值为K；步骤106、对存储装置十五赋值为t1；所述的存储单元组一、二、三、四、五、十五，是可进行、在应用编程(IAP)、的存储装置；所述的自定义赋值通过人机对话组件的相应按键进行；所述的步骤组2包括，步骤201、检测预约开机按键或者开始工作按键是否有输入信号，如果开始工作按键有输入信号，则跳转执行步骤组3、步骤组4，如果预约开机按键有输入信号，则转向步骤202；步骤202、接收输入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化传感自动控温水浴箱，包括，外壳，保温层，内胆，支架，上层板，顶盖，弹性固定架，工作容器，水位标杆，容器搁板，电气控制装置；所述的电气控制装置，包括，电气控制系统，温度传感器，水位传感系统，加热元件；其特征是，所述的温度传感器，安装在容器搁板的孔中，其感温面与工作容器相隔一个薄层，所述的薄层的材料是导热性能优秀的材料，温度传感器通过信号线与电气控制系统的温度传感接口对接；电气控制系统的温度传感接口接收温度传感器发来的信号，变换为数字信号后，传送给电气控制系统的主控制分系统，电气控制系统的主控制分系统对信号进行处理后，发出相应的控制信号，进行温度控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种优化传感自动控温水浴箱，包括，外壳，保温层，内胆，支架，上层板，顶盖，弹性固定架，工作容器，水位标杆，容器搁板，电气控制装置；所述的电气控制装置，包括，电气控制系统，温度传感器，水位传感系统，加热元件；其特征是，所述的温度传感器，安装在容器搁板的孔中，其感温面与工作容器相隔一个薄层，所述的薄层的材料是导热性能优秀的材料，温度传感器通过信号线与电气控制系统的温度传感接口对接；电气控制系统的温度传感接口接收温度传感器发来的信号，变换为数字信号后，传送给电气控制系统的主控制分系统，电气控制系统的主控制分系统对信号进行处理后，发出相应的控制信号，进行温度控制。


2.一种优化传感自动控温水浴箱，包括，电气控制装置；所述的电气控制装置，包括，电气控制系统，温度传感器，水位传感系统，加热元件；所述的电气控制系统包括，主控制分系统，输入分系统，输出分系统，温度检测分系统,水位检测分系统，水位控制分系统，加热控制分系统；其特征是，所述的主控制分系统，包括，存储温度控制目标值TH的存储单元一，存储0.5倍超调量Σ的存储单元二，存储0.5倍稳态误差Δ的存储单元三，存储微分时间段长度L的存储单元四，存储参数K的存储单元五，存储参数A的存储单元六，存储参数B的存储单元七，存储参数G的存储单元八，存储参数D的存储单元九,存储参数E的存储单元十，存储参数F的存储单元十一,存储参数K1的存储单元十二,存储温度检测即时值的存储单元十三，存储参数K2的存储单元十四,存储工作定时数据信息t1的存储单元十五，存储预约开机定时数据信息t2的存储单元十六,存储自动工作模式与对应参数TH、Σ、Δ、L、K、t1的存储单元组，显示实测温度是否≥目标温度的状态的状态寄存器一，其值用S表示、不运行为零、运行为1，比较器，运算器，定时器；其中K为热惯性与允许超调量的一半的比例系数，其具体数值根据技术要求中热惯性的值以及超调量的值综合考虑确定，所述的热惯性通过预先测试及历史统计数据确定：G/Σ→K，K1是允许超调量的一半与热惯性的比例系数，K与K1互为倒数；
所述的主控制分系统的一种控制方法，包括步骤组0，步骤组1，步骤组2，温度控制步骤组，步骤组4，步骤组5，步骤组6；所述的步骤组0为工作模式选择步骤组；所述的步骤组1为自定义赋值步骤组；所述的步骤组2是预约开机步骤组；所述的温度控制步骤组，包括，或者步骤组3，或者步骤组7；所述的步骤组4是和温度控制步骤组同时并行运行的一个独立步骤组，其负责检测各种原因引起的请求停止工作信号，如果有、则向温度控制步骤组发出停止工作信号；所述的步骤组5为工作定时步骤组；所述的步骤组6为控制系统安全停止工作，然后系统初始化的步骤组。


3.根据权利要求2所述的一种优化传感自动控温水浴箱，其特征是所述的步骤组3包括，
步骤301，用额定功率P加热；
步骤302，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n个微分时间段的温度检测值记为Tn，并存储进存储单元十二中；
步骤303，通过运算器进行运算：TH-Tn-KΣ→An，并把得到的An值存储入存储单元六中；
步骤304，通过比较器把An与0进行比较：An＞0？，如果是、跳转至步骤301，如果否、转向步骤305；
步骤305，停止加热；
步骤306，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q个微分时间段的温度检测值记为Tn+q，并存储进存储单元十三中；
步骤307，通过运算器进行运算：Tn+q-Tn+q-1→Bq，并把得到的Bq值存储入存储单元七中；
步骤308，通过比较器把Bq与0进行比较：Bq＞0？，如果是、跳转至步骤305，如果否、转向步骤309；
步骤309，通过运算器进行运算：Tn+q-Tn→G，并把得到的G值存储入存储单元八中；
步骤310，通过运算器进行运算：Σ/G→K1，并把得到的K1值存储入存储单元十二中；
步骤311，通过运算器进行运算：TH+Σ-Tn+q-K1G→Dn+q，并把得到的Dn+q值存储入存储单元九中；
步骤312，通过比较器把Dn+q与0进行比较：Dn+q＞0？，如果是、转向步骤313，如果否、跳转至步骤317；
步骤313，用额定功率的K1倍：K1*P加热；
步骤314，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q+i个微分时间段的温度检测值记为Tn+q+i，并存储进存储单元十三中；
步骤315，通过运算器进行运算：TH+Σ-Tn+q+i-K1G→Dn+q+i，并把得到的Dn+q+i值存储入存储单元八中；
步骤316，通过比较器把Dn+q+i与0进行比较：Dn+q+i＞0？，如果是、跳转至步骤313，如果否、转向步骤317；
步骤317，停止加热；
步骤318，通过运算器进行运算：Δ/G→K2，并把得到的K2值存储入存储单元十四中；
步骤319，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j个微分时间段的温度检测值记为Tn+q+i+j，并通过运算器进行运算：Tn+q+i+j-Tn+q+i+j-1→En+q+i+j，然后把得到的En+q+i+j值存储入存储单元十中，再把Tn+q+i+j存储进存储单元十三中；
步骤320，通过比较器把En+q+i+j与0进行比较：En+q+i+j＞0？，如果是、跳转至步骤319，如果否、转向步骤321；
步骤321，通过运算器进行运算：TH-Tn+q+i+j→Fn+q+i+j，然后把得到的Fn+q+i+j值存储入存储单元十一中；
步骤322，通过比较器把Fn+q+i+j与0进行比较：Fn+q+i+j＞0？，如果是、跳转至步骤323，如果否、转向步骤325；
步骤323，用额定功率的K2倍：K2*P加热一个微分时间段；
步骤324，在加热微分时间段结束时即时进行温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j+x个微分时间段结束时的温度检测值记为Tn+q+i+j+x，并把Tn+q+i+j+x存储进存储单元十三中,然后跳转至步骤327；
步骤325，停止加热，并对状态寄存器一置1；
步骤326，每停止加热一个微分时间段即进行温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j+x个微分时间段结束时的温度检测值记为Tn+q+i+j+x(x＝1,2,3…)，并把Tn+q+i+j+x存储进存储单元十三中,然后转向至步骤327；
步骤327，检测是否有停止工作信号发来，：有停止信号？，如果是、跳转至步骤330，如果否、转向步骤328；所述的停止工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖忠民，
申请(专利权)人：廖忠民，
类型：发明
国别省市：广东;44