CN102749940B - 双温控恒温加热系统 - Google Patents
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Abstract
一种双温控恒温加热系统,包括加热器、盛装被加热介质的加热容器和电子温控装置,两个温度传感器分别置于加热器和加热容器内,两个温度传感器的输出端分别与电子温控装置连接。本发明双温控恒温加热系统,设计新颖合理,既提高了升温速度,又很好的解决了温冲问题,同时大大提高了控温精度,而且系统简单实用。
Description
技术领域
本发明属于一种加热恒温技术,尤其涉及一种双温控恒温加热系统。
背景技术
在科研、生产领域大量需要恒温加热控制技术满足生产科研需要,目前,恒温加热技术都采用单一测量温度法控制加热器,进而控制被加热介质温度,主要有两种控制方式,但都有弊端。
一种是直接测量加热器温度,控制加热器通断,这种方法要求加热器温度均匀,加热器被允许最高以设定温度值加热,待温度接近设定温度时,停止加热,因为热量传递梯度问题,被加热介质加热速度较慢,事实上,在设定温度高于介质温度时,加热器温度可以允许远高于设定温度工作,形成较大温度梯度以便于加热器迅速向被加热介质传热;加热器恒定在设定温度,温度梯度较小,要想使被加热介质达到同样的设定温度,将是一个缓慢的过程。还有一种间接测量法,加热器和被加热介质间辅助一种加热介质,温度传感器测量加热介质温度,这样可以有效缓解温度波动,但这种介质必须是液体良导体介质,而且往往需要辅助搅拌装置,但同样也存在温度梯度问题和恒温速度慢的问题。
另一种是直接测量被加热介质温度,控制加热器通断,这种方法最大的问题是温冲,在被加热介质达到设定温度后,加热器温度往往高于被加热介质温度很多,加热器的余热将会使被加热介质超过设定温度,形成较大温冲,同时在恒温阶段,因为热传递滞后问题,被加热介质温度波动也较大,恒温精度较差。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对背景技术中的不足,提供一种结构简单、适用范围广、加热迅速、恒温精度高的恒温控制系统。
为了解决上述技术问题采用以下技术方案:一种双温控恒温加热系统,包括加热器、盛装被加热介质的加热容器和电子温控装置,两个温度传感器分别置于加热器和加热容器内,两个温度传感器的输出端分别与电子温控装置连接。
加热器上温度传感器即时测量数据为T1,被加热介质上温度传感器即时测量数据为T2,即时测量T1、T2获得的测量数据传入电子温控装置,通过计算公式T=aT1+bT2-C得到即时测量计算数据T,其中, a、b、C为计算公式拟合常数,b大于a,C为修正值,将T与设定温度T0比较,若T小于T0,则加热器继续加热,若T大于等于T0则加热器停止加热,T1处于动态控制中,最终T1和T2趋近T0到达恒温点。
加热容器内设有搅拌装置。
加热器上设有降温风扇。
本发明双温控恒温加热系统,设计新颖合理,既提高了升温速度,又很好的解决了温冲问题,同时大大提高了控温精度,而且系统简单实用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种双温控恒温加热系统,包括加热器、盛装被加热介质的加热容器和电子温控装置;加热容器内设有搅拌装置,加热器上设有降温风扇。两个温度传感器分别置于加热器和加热容器内,两个温度传感器的输出端分别与电子温控装置连接。
温度均匀的加热器内置一温度传感器,测量值为T1,被加热介质内置一温度传感器,测量值为T2,一个电子温控装置连接两个温度传感器,并瞬间交替测量两个温度值T1和T2,若取值a=0.25,b=0.75,通过电子温控装置内的单片机计算,代入T=aT1+bT2-C公式得T=0.25T1+0.75T2-C,通过运算得到即时测量计算数据T,通过软件设置,将T和设定温度值T0比较,若T小于T0则加热器继续加热,若T大于等于T0则加热器停止加热。这个过程中,T1最初全速升温到达远高于T0的最高点,最后逐渐降低趋近T0,加热器随着T1的数值变化,动态通断加热,满足最高效率给被加热介质传热,同时又保证不至于使被加热介质到达恒温点后出现温冲,这种动态逼近控温法实现了最快的加热速率和最小的温冲。
这里将公式反运算,可以得出T1=4T+4C-3T2,T以T0为比较值,则T1=4T0+4C-3T2,假设设定温度T0为100度,被加热介质温度T2为60度,那么T1=220+4C,也就是说当T1=220+4C时,T=T0,加热器才会停止加热,这时T1的允许温度至少为220度,随着T2不断升高,T1允许值也迅速下降,一方面加热器上的热量迅速传递给被加热介质,自身降温,另一方面,降温风扇也给加热器降温,加热器会根据T1的允许值间断加热,使得T1=4T0+4C-3T2,当T2到99度时,通过运算,T1=103+4C,也即T1的允许温度为103+4C,最后T2就不可能有较大的温冲,到达设定温度值100度时,T1的允许值是100+4C,同样可以推算,当温度为99.9度时,T1的允许值是100.3+4C,可以看出控温的动作被放大了3倍,也就是说,当被控温介质温度有微小波动时,加热器将会快速反应进行修正,可以有效提高控温精度。实际应用中,可根据需要选定a和b的值,以便达到系统最优状态,根据经验,被加热介质辅助一搅拌装置,以便被加热介质温度均匀,温度测量准确,同时,加热器辅助一有效的降温风扇,将加热功率和降温风扇合理匹配好,可以达到很高的控温精度。
Claims (3)
1.一种双温控恒温加热系统,包括加热器、盛装被加热介质的加热容器和电子温控装置,其特征在于:两个温度传感器分别置于加热器和加热容器内,两个温度传感器的输出端分别与电子温控装置连接;加热器上温度传感器即时测量数据为T1,被加热介质上温度传感器即时测量数据为T2,即时测量T1、T2获得的测量数据传入电子温控装置,通过计算公式T=aT1+bT2-C得到即时测量计算数据T,其中, a、b、C为计算公式拟合常数,b大于a,C为修正值,将T与设定温度T0比较,若T小于T0,则加热器继续加热,若T大于等于T0则加热器停止加热,T1处于动态控制中,最终T1和T2趋近T0到达恒温点。
2.根据权利要求1所述的双温控恒温加热系统,其特征在于:加热容器内设有搅拌装置。
3.根据权利要求1所述的双温控恒温加热系统,其特征在于:加热器上设有降温风扇。
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