CN102789249B - 一种恒温箱及其温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种恒温箱，包括：外壳、内胆以及分布于该外壳顶部和底部的密封部件，所述外壳上装有第一温度传感器，所述外壳与内胆之间是隔热层；所述内胆内部被隔板分为预热区和加热区，进液管道依次通过预热区和加热区，所述预热区底部有预热模块和第四温度传感器，所述加热区有加热模块和连接该加热模块的第二温度传感器；所述外壳上还有MCU，该MCU同时连接四路温度传感器、预热模块以及加热模块；在MCU的控制下，恒温箱中预热区的温度保持在40.0℃，加热区的温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。

Description

一种恒温箱及其温度控制方法
技术领域
本发明属于医疗电子设备领域，特别涉及一种恒温箱及其温度控制方法。
背景技术
血气分析仪是通过对人体血液及呼出气的酸碱度、二氧化碳分压、氧分压进行定量测定来分析和评价人体血液酸碱平衡状态和输氧状态的仪器。血气分析仪是在37.0℃环境下进行检测，输人患者的血气样品，得出相应检测结果。温度对血气分析中pH、PCO2、PO2均有影响，且可影响到相关计算值。当患者体温偏离37.0℃时，测量值就不能反映患者的实际状况，因此，血气分析仪的恒温箱的温度控制尤为关键。
国内外现有的血气分析仪，以著名的麦迪卡 MEDICA为例，其样品温度控制精度是37.0℃±0.2℃，恒温控制精度有待于进一步提高，并且国外的血气分析仪价格往往都很昂贵。
已有的温度控制方法多采用传统的PID控制算法，其运算简单、调整方便，在过程控制中, 这种控制算法仍占据相当重要的地位。但PID控制的效果如何, 在很大程度上是取决于控制器参数的正确整定。为此, 人们提出了各种不同的参数整定方法, 如误差积分最小、固定衰减比、极点配置等方法。这些方法主要是用经典控制理论中的一些设计方法或者依靠现场试验方法来进行PID控制器参数的计算与整定。 显然, 这就要求操作人员具有较高的理论基础和现场调试经验。而且, 被控对象模型参数难以确定以及系统性能稳定性较差, 则需频繁地进行参数整定, 这必将影响系统的正常运行。因此，急需一种操作简单、价格合理、结果更准确的恒温箱及温度控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种恒温箱及其温度控制方法，通过加热装置、温度检测装置和密封部件使恒温箱内部温度恒定，通过MCU控制加热装置和温度检测装置，使预热区温度保持在40.0℃，使加热区的温度保持在36.9℃到37.1℃之间。
本发明的技术方案是：一种恒温箱，包括：外壳、内胆以及分布于该外壳顶部和底部的密封部件，所述外壳上装有第一温度传感器，用来测量恒温箱的外部环境温度，所述外壳与内胆之间是隔热层；所述内胆内部被隔板分为预热区和加热区，避免预热区和加热区进行热传递，相互影响；进液管道依次通过预热区和加热区，所述预热区底部有预热模块和第四温度传感器，所述预热模块用于加热预热区，所述第四温度传感器检测预热区的温度，所述加热区有加热模块和连接该加热模块的第二温度传感器，该第二温度传感器检测加热模块的温度；所述外壳上还有MCU，该MCU同时连接第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、预热模块以及加热模块，所述第三温度传感器位于所述加热区，检测电极温度即加热区内部环境的温度；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及第四温度传感器将检测点的温度值转化为电信号，传递给MCU,MCU收到电信号后进行运算，然后分别控制预热模块和加热模块是否发热；所述密封部件包括左侧板、右侧板、顶板、屏蔽罩、屏蔽板、后盖板以及门盖，所述左侧板和右侧板在内胆顶部相对设置，所述顶板和顶板上方的屏蔽罩位于内胆顶部，所述后盖板位于外壳底部，所述屏蔽板和门盖在外壳顶部的同一侧与所述外壳活页连接。顶板和底板阻挡了一部分散发的热量，相对设置的屏蔽罩和屏蔽板扣合，封住内胆口；关上左侧板和右侧板，将内胆口在封闭一层；盖上门盖，恒温箱顶部完全密封，盖上后盖板，将恒温箱底部密封。待检测的样品沿着进液管道进入预热区，从预热区流到加热区，然后从加热区流出恒温箱，MCU控制预热模块发热，该预热模块的热量传递到预热区的内部空间，使预热区的内部空间的温度保持在40.0℃，将要流进加热区的样品进行预热，使其尽量接近加热区的温度，降低样品对加热区内部环境温度的影响；与此同时，第四温度传感器检测预热区的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU，MCU接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制预热模块的发热时间；MCU控制加热模块发热，加热模块的热量传递到加热区的内部空间，将加热区的内部环境温度升至36.9℃到37.1℃范围内；预热过的样品流进加热区，温度继续变化，恒温箱通过探针对样品进行检测，样品经过检测后，沿着进液管道流出恒温箱；恒温箱工作时，第二温度传感器检测加热模块的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU, 第三温度传感器检测加热区的内部环境温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU, MCU接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制加热模块的加热时间，将加热区的内部环境温度恒定在36.9℃到37.1℃。本技术方案中，预热区的预热模块在MCU的控制下发热，预热区的内部环境温度升高，第四温度传感器检测预热区的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU，MCU接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制预热模块的发热时间，使预热区的内部环境温度保持在40.0℃，便于将流经预热区的样品预热，使其温度接近加热区的内部环境温度；加热区的加热模块在MCU的控制下发热，加热区的内部环境温度升高，第二温度传感器检测加热模块的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU, 第三温度传感器检测加热区的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU，MCU接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制加热模块的发热时间，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，经过预热的样品在加热区迅速升温，和加热区的内部环境温度接近。在MCU的控制下，恒温箱中预热区的温度保持在40.0℃，加热区的温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
进一步地，所述预热模块包括预加热块和通过该预加热块连接所述第四温度传感器的第一发热电阻，该第一发热电阻通过第一路PWM连接所述MCU。第四温度传感器检测预热区的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU，MCU接收到电信号后，进行运算，根据运算结果，通过第一路PWM控制第一发热电阻的发热时间，第一发热电阻的热量传递到预加热块，铝制的预加热块发热，使预热区的内部环境温度上升； MCU通过第一路PWM控制第一发热电阻的发热时间，使预热区的内部环境温度保持在40.0℃，便于将流经预热区的样品预热，使其温度接近加热区的内部环境温度，为加热区的温度恒定在36.9℃到37.1℃范围内创造了有利条件，为样品检测提供更佳的温度环境。
进一步地，所述加热模块包括依次连接的发热模块、第二发热电阻以及继电器，所述发热模块连接所述第二温度传感器，所述继电器通过第二路PWM连接所述MCU。第二温度传感器检测加热模块的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU, 第三温度传感器检测加热区的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU，MCU接收到电信号后，进行运算，根据运算结果，MCU通过第二路PWM控制第二发热电阻的发热时间，第二发热电阻的热量传递到发热模块，发热模块发热，使加热区的内部环境温度上升；由于MCU通过第二路PWM控制第二发热电阻的发热时间，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。当温度过高时，温度继电器断开，硬件确保加热电阻停止加热，起到对系统的保护作用。
进一步地，所述发热模块包括第一发热块、电极靠板以及第二发热块，所述第一发热块和第二发热块通过导热硅脂分别贴在所述电极靠板的两端，贴合处用螺钉紧固。第二发热电阻的热量传递到第一发热块和第二发热块上，第一发热块和第二发热块是铝制的，热传递性能好，发热后快速给加热区加热，由于MCU通过第二路PWM控制第二发热电阻的发热时间，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
进一步地，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及第四温度传感器都采用温度探头采集温度数据，所述温度探头上有NTC。温度探头采集温度信息，将温度信息转化为电信号传递给MCU，便于MCU及时控制第一发热电阻和第二发热电阻的工作状态，使预热区的内部环境温度保持在40.0℃，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
进一步地，所述第三温度传感器固定在电极靠板上，便于检测加热区的内部环境温度。
本发明的另一技术方案是一种恒温箱的温度控制方法，包括如下步骤：
S1、设定一个控制量U，该控制量控制第二路PWM在一个周期内输出高电平的时间,计算实时的电极温度T电极与设定温度T设的差值ΔT,T设取37.0℃，即ΔT= 37.0℃- T电极；
S2、当2℃≤ΔT时，U的函数为：
U= K*（37.0℃– T电极）+ 20，其中，8≤K≤10；
S3、当-0.2℃≤ΔT<2℃时，U的初始值设为25，U’为U的上一次取值；每秒获取一次T电极，每5秒取一次T电极的平均值，前5秒T电极的平均值为T1，后5秒T电极的平均值为T2；各区间内U的取值如下：
当ΔT > 0.3 ℃时，U= U’+1；
当0.3℃≤ΔT<0℃且T2<T1时， U=U’+4；
当0.3℃≤ΔT<0℃且T2=T1 时，U=U’+1；
当0.3℃≤ΔT<0℃且T2>T1时， U=U’；
当ΔT=0℃且T2<T1时，U=U’+5；
当ΔT=0℃且T2=T1时，U=U’；
当ΔT=0℃且T2>T1时，U=U’-5；
当-0.3℃≤ΔT<0℃且T2<T1时，U=U’；
当-0.3℃≤ΔT<0℃且T2=T1时，U=U’-1；
当-0.3℃≤ΔT<0℃且T2>T1时，U=U’-4；
当-0.3℃<ΔT时，U=U’-1；
S4、对U进行修正，使U在上下限范围内；分别在10℃、13℃、16℃、19℃、22℃、19℃、22℃、25℃、28℃以及31℃的环境下做实验，得出U在不同温度下的上下限范围；U的上限函数为：
U上限=  CoefficientLimit1  +(37.0 -T电极)*Coefficient1 - T环境 * 2.5；其中，CoefficientLimit1取值范围是95~110， Coefficient1取值范围是：1~5；CoefficientLimit表示限定系数，Coefficient表示系数；U的下限函数为：U下限=  CoefficientLimit2  +(37.0 -T电极)*Coefficient2 - T环境 * 2.5；其中，CoefficientLimit2取值范围是78~87， Coefficient2取值范围是：1~3；CoefficientLimit表示限定系数，Coefficient表示系数；以及
S5、通过与步骤S1至S4相同的方法，将预热区的温度控制在40.0℃，使得恒温箱工作时不受干扰。
上述恒温箱的温度控制方法，通过MCU控制第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及第四温度传感器检测温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU，MCU进行运算，根据运算结果控制第一发热电阻和第二发热电阻的发热时间，使预热区的内部环境温度保持在40.0℃，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
进一步地，步骤S1中，第三温度传感器检测加热区的内部环境温度，即电极温度T电极，T电极即为加热区的内部环境温度。
进一步地，步骤S1中，第二路PWM输出高电平时，第二发热电阻通电，发热，热量通过热传导使得第一发热块和第二发热块上温度上升，第一发热块和第二发热块通过热传导使加热区的温度上升；第二路PWM输出低电平时，第二发热电阻不发热，第一发热块和第二发热块上温度下降。第二路PWM根据运算结果控制第二发热电阻的发热时间，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
进一步地，步骤S5中，第四温度传感器检测预热区的温度。由于第一路PWM根据运算结果控制第一发热电阻的发热时间，使预热区的内部环境温度保持在40.0℃，便于将流经预热区的样品预热，使其温度接近加热区的内部环境温度，避免样品箱温度受到较大波动，为加热区的温度恒定在36.9℃到37.1℃范围内创造了有利条件，为样品检测提供更佳的温度环境。
本发明的有益效果是：密封部件对恒温箱密封，防止内部热量外漏；隔板将内胆分为预热区和加热区，避免了相互干扰；通过MCU控制第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及第四温度传感器检测温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU，MCU进行运算，根据运算结果控制第一发热电阻和第二发热电阻的发热时间，使预热区的内部环境温度保持在40.0℃，使加热区的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。这种恒温箱操作简单，价格便宜。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例中打开门盖的内胆分区的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例中恒温箱的内部结构示意图；
图4是本发明另一个实施例中去掉后盖板和屏蔽罩的结构示意图；
图5是本发明另一个实施例中去掉底盖的结构示意图；
图6是本发明一个实施例中的温度控制流程图；
图7是本发明另一个实施例中的温度控制流程图；
图8是本发明另一个实施例中的温度控制量的统计图。
图中标记：1-第一温度传感器；2-MCU；3-隔板；4-预热区；401-第一发热电阻；5-加热区；501-电极靠板；502-探针；6-进液管道；7-预热模块；8-第四温度传感器； 9-预加热块；10-加热模块；11-第二温度传感器；12-第三温度传感器；13-第一路PWM；14-第二路PWM；15-第二发热电阻；16-发热模块；17-继电器；18-第一发热块；19-第二发热块；20-左侧板；21-右侧板；22-顶板；23-屏蔽罩；24-屏蔽板；25-后盖板；26-门盖。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
实施例1，参见图1至5，本发明的技术方案是：一种恒温箱，包括：外壳、内胆以及分布于该外壳顶部和底部的密封部件，所述外壳上装有第一温度传感器1，用来测量恒温箱的外部环境温度，所述外壳与内胆之间是隔热层；所述内胆内部被隔板3分为预热区4和加热区5，避免预热区4和加热区5进行热传递，相互影响；进液管道6依次通过预热区4和加热区5，所述预热区4底部有预热模块7和第四温度传感器8，所述预热模块7用于加热预热区4，所述第四温度传感器8检测预热区4的温度，所述加热区5有加热模块10和连接该加热模块10的第二温度传感器11，该第二温度传感器11检测加热模块10的温度；所述外壳上还有MCU2，该MCU2同时连接第一温度传感器1、第二温度传感器11、第三温度传感器12、第四温度传感器8、预热模块7以及加热模块10，所述第三温度传感器12位于所述加热区5，检测电极温度即加热区5内部环境的温度；第一温度传感器1、第二温度传感器11、第三温度传感器12以及第四温度传感器8将检测点的温度值转化为电信号，传递给MCU2,MCU2收到电信号后进行运算，然后分别控制预热模块7和加热模块10是否发热；所述密封部件包括左侧板20、右侧板21、顶板22、屏蔽罩23、屏蔽板24、后盖板25以及门盖26，所述左侧板20和右侧板21在内胆顶部相对设置，所述顶板22和顶板22上方的屏蔽罩23位于内胆顶部，所述后盖板25位于外壳底部，所述屏蔽板24和门盖26在外壳顶部的同一侧与所述外壳活页连接。
顶板22和底板阻挡了一部分散发的热量，相对设置的屏蔽罩23和屏蔽板24扣合，封住内胆口；关上左侧板20和右侧板21，将内胆口在封闭一层；盖上门盖26，恒温箱顶部完全密封，盖上后盖板25，将恒温箱底部密封。待检测的样品沿着进液管道6进入预热区4，从预热区4流到加热区5，然后从加热区5流出恒温箱，MCU2控制预热模块7发热，该预热模块7的热量传递到预热区4的内部空间，使预热区4的内部空间的温度保持在40.0℃，将要流进加热区5的样品进行预热，使其尽量接近加热区5的温度，降低样品对加热区5内部环境温度的影响；与此同时，第四温度传感器8检测预热区4的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU2，MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制预热模块7的发热时间；MCU2控制加热模块10发热，加热模块10的热量传递到加热区5的内部空间，使加热区5的内部环境温度恒定在36.9℃以上；预热过的样品流进加热区5，温度继续变化，恒温箱通过探针502对样品进行检测，样品经过检测后，沿着进液管道6流出恒温箱；恒温箱工作时，第二温度传感器11检测加热模块10的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, 第三温度传感器12检测加热区5的内部环境温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制加热模块10的加热时间，使加热区5的内部环境温度在36.9℃以上。本技术方案中，预热区4的预热模块7在MCU2的控制下发热，预热区4的内部环境温度升高，第四温度传感器8检测预热区4的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU2，MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制预热模块7的发热时间，使预热区4的内部环境温度保持在40.0℃，便于将流经预热区4的样品预热，使其温度接近加热区5的内部环境温度；加热区5的加热模块10在MCU2的控制下发热，加热区5的内部环境温度升高，第二温度传感器11检测加热模块10的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, 第三温度传感器12检测加热区5的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU2，MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制加热模块10的发热时间，加热区5的内部环境温度在36.9℃以上，经过预热的样品在加热区5迅速升温，和加热区5的内部环境温度接近。在MCU2的控制下，恒温箱中预热区4的温度保持在40.0℃，加热区5的温度在36.9℃以上，为样品检测提供更佳的温度环境。
参见图1至5，与实施例1不同的是，恒温箱工作时，第二温度传感器11检测加热模块10的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, 第三温度传感器12检测加热区5的内部环境温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制加热模块10的加热时间，加热区5的内部环境温度在37.1℃以下。
优选地，参见图1至5，与实施例1不同的是，恒温箱工作时，第二温度传感器11检测加热模块10的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, 第三温度传感器12检测加热区5的内部环境温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果控制加热模块10的加热时间，将加热区5的内部环境温度恒定在37.0℃。
实施例2，参照图3和7，和实施例1不同的是，预热模块7包括预加热块9和通过该预加热块9连接所述第四温度传感器8的第一发热电阻401，该第一发热电阻401通过第一路PWM13连接所述MCU2。第四温度传感器8检测预热区4的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU2，MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果，MCU2通过第一路PWM13控制第一发热电阻401的发热时间，第一发热电阻401的热量传递到预加热块9，铝制的预加热块9发热，使预热区4的内部环境温度上升；MCU2通过第一路PWM13控制第一发热电阻401的发热时间，使预热区4的内部环境温度保持在40.0℃，便于将流经预热区4的样品预热，使其温度接近加热区5的内部环境温度，为加热区5的温度恒定在36.9℃到37.1℃范围内创造了有利条件，为样品检测提供更佳的温度环境。
实施例3，参见图7，与实施例1至2不同的是，所述加热模块10包括依次连接的发热模块16、第二发热电阻15以及继电器17，所述发热模块16连接所述第二温度传感器11，所述继电器17通过第二路PWM14连接所述MCU2。第二温度传感器11检测加热模块10的温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2, 第三温度传感器12检测加热区5的内部环境温度，并将检测结果通过电信号发送给MCU2，MCU2接收到电信号后，进行运算，根据运算结果，MCU2通过第二路PWM14控制第二发热电阻15的发热时间，第二发热电阻15的热量传递到发热模块16，发热模块16发热，使加热区5的内部环境温度上升；由于MCU2通过第二路PWM14控制第二发热电阻15的发热时间，使加热区5的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。当温度过高时，温度继电器17断开，硬件确保加热电阻停止加热，起到对系统的保护作用。
实施例4，参见图2至7，与实施例1至3不同的是，所述发热模块16包括第一发热块18、电极靠板501以及第二发热块19，所述第一发热块18和第二发热块19通过导热硅脂分别贴在所述电极靠板501的两端，贴合处用螺钉紧固。第二发热电阻15的热量传递到第一发热块18和第二发热块19上，第一发热块18和第二发热块19是铝制的，热传递性能好，发热后快速给加热区5加热，由于MCU2通过第二路PWM14控制第二发热电阻15的发热时间，使加热区5的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
实施例5，参见图1至5，第一温度传感器1、第二温度传感器11、第三温度传感器12以及第四温度传感器8都采用温度探头采集温度数据，所述温度探头上有NTC。温度探头采集温度信息，将温度信息转化为电信号传递给MCU2，便于MCU2及时控制第一发热电阻401和第二发热电阻15的工作状态，使预热区4的内部环境温度保持在40.0℃，使加热区5的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。所述第三温度传感器12固定在电极靠板501上，便于检测加热区5的内部环境温度。
实施例6，参见图6至8，一种恒温箱的温度控制方法，分别将恒温箱置于10℃、13℃、16℃、19℃、22℃、19℃、22℃、25℃、28℃以及31℃的环境下做实验，分析后得出该恒温箱温度控制方法，步骤如下：
S1、设定一个控制量U，该控制量控制第二路PWM14在一个周期内输出高电平的时间,计算实时的电极温度T电极与设定温度T设的差值ΔT,T设取37.0℃，即ΔT= 37.0℃- T电极；
S2、当2℃≤ΔT时，U的函数为：
U= K*（37.0℃– T电极）+ 20，其中，8≤K≤10；
S3、当-0.2℃≤ΔT<2℃时，U的初始值设为25，U’为U的上一次取值；每秒获取一次T电极，每5秒取一次T电极的平均值，前5秒T电极的平均值为T1，后5秒T电极的平均值为T2；各区间内U的取值如下：
当ΔT > 0.3 ℃时，U= U’+1；
当0.3℃≤ΔT<0℃且T2<T1时， U=U’+4；
当0.3℃≤ΔT<0℃且T2=T1 时，U=U’+1；
当0.3℃≤ΔT<0℃且T2>T1时， U=U’；
当ΔT=0℃且T2<T1时，U=U’+5；
当ΔT=0℃且T2=T1时，U=U’；
当ΔT=0℃且T2>T1时，U=U’-5；
当-0.3℃≤ΔT<0℃且T2<T1时，U=U’；
当-0.3℃≤ΔT<0℃且T2=T1时，U=U’-1；
当-0.3℃≤ΔT<0℃且T2>T1时，U=U’-4；
当-0.3℃<ΔT时，U=U’-1；
S4、对U进行修正，使U在上下限范围内；分别在10℃、13℃、16℃、19℃、22℃、19℃、22℃、25℃、28℃以及31℃的环境下做实验，得出U在不同温度下的上下限范围；U的上限函数为：
U上限=  CoefficientLimit1  +(37.0 -T电极)*Coefficient1 - T环境 * 2.5；其中，CoefficientLimit1取值范围是95~110， Coefficient1取值范围是：1~5；CoefficientLimit表示限定系数，Coefficient表示系数；U的下限函数为：U下限=  CoefficientLimit2  +(37.0 -T电极)*Coefficient2 - T环境 * 2.5；其中，CoefficientLimit2取值范围是78~87， Coefficient2取值范围是：1~3；CoefficientLimit表示限定系数，Coefficient表示系数；以及
S5、通过与步骤S1至S4相同的方法，将预热区4的温度控制在40.0℃，使得恒温箱工作时不受干扰。
上述恒温箱的温度控制方法，通过MCU2控制第一温度传感器1、第二温度传感器11、第三温度传感器12以及第四温度传感器8检测温度，将检测结果转化为电信号传递给MCU2，MCU2进行运算，根据运算结果控制第一发热电阻401和第二发热电阻15的发热时间，使预热区4的内部环境温度保持在40.0℃，使加热区5的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
步骤S1中，第三温度传感器12检测加热区5的内部环境温度，即电极温度T电极，T电极即为加热区的内部环境温度；第二路PWM14输出高电平时，第二发热电阻15通电，发热，热量通过热传导第二发热块19上温度上升，第二发热块19通过热传导使加热区5的温度上升；第二路PWM14输出低电平时，电路断开，第二发热电阻15不发热，第二发热块19上温度下降。MCU2通过第二路PWM14控制第二发热电阻15的发热时间，使加热区5的内部环境温度保持在36.9℃到37.1℃范围内，为样品检测提供更佳的温度环境。
步骤S5中，第四温度传感器8检测预热区4的温度。由于MCU2通过第一路PWM13控制第一发热电阻401的发热时间，使预热区4的内部环境温度保持在40.0℃，便于将流经预热区4的样品预热，使其温度接近加热区5的内部环境温度，避免样品箱温度受到较大波动，为加热区5的温度恒定在36.9℃到37.1℃范围内创造了有利条件，为样品检测提供更佳的温度环境。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种恒温箱的温度控制方法，该恒温箱包括：外壳、内胆以及分布于该外壳顶部和底部的密封部件，所述外壳上装有第一温度传感器，所述外壳与内胆之间是隔热层；所述内胆内部被隔板分为预热区和加热区，进液管道依次通过预热区和加热区，所述预热区底部有预热模块和第四温度传感器，所述加热区有加热模块和连接该加热模块的第二温度传感器；所述外壳上还有MCU，该MCU同时连接第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、预热模块以及加热模块，所述第三温度传感器位于所述加热区；所述密封部件包括左侧板、右侧板、顶板、屏蔽罩、屏蔽板、后盖板以及门盖，所述左侧板和右侧板在内胆顶部相对设置，所述顶板和顶板上方的屏蔽罩位于内胆顶部，所述后盖板位于外壳底部，所述屏蔽板和门盖在外壳顶部的同一侧与所述外壳活页连接；
所述预热模块包括预加热块和通过该预加热块连接所述第四温度传感器的第一发热电阻，该第一发热电阻通过第一路PWM连接所述MCU；
所述加热模块包括依次连接的发热模块、第二发热电阻以及继电器，所述发热模块连接所述第二温度传感器，所述继电器通过第二路PWM连接所述MCU；
所述发热模块包括第一发热块、电极靠板以及第二发热块，所述第一发热块和第二发热块通过导热硅脂分别贴在所述电极靠板的两端，贴合处用螺钉紧固；
第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器以及第四温度传感器都采用温度探头采集温度数据，所述温度探头上有NTC；
所述第三温度传感器固定在电极靠板上，其特征在于：所述恒温箱的温度控制方法包括如下步骤：
S1、设定一个控制量U，该控制量控制第二路PWM在一个周期内输出高电平的时间,计算实时的电极温度T电极与设定温度T设的差值ΔT,T设取37.0℃，即ΔT= 37.0℃- T电极；
S2、当2℃≤ΔT时，U的函数为：
U= K*（37.0℃– T电极）+ 20，其中，8≤K≤10；
S3、当-0.2℃≤ΔT<2℃时，U的初始值设为25，U’为U的上一次取值；每秒获取一次T电极，每5秒取一次T电极的平均值，前5秒T电极的平均值为T1，后5秒T电极的平均值为T2；各区间内U的取值如下：
当2℃>ΔT > 0.3℃时，U= U’+1；
当ΔT=0℃且T2<T1时，U=U’+5；
当ΔT=0℃且T2=T1时，U=U’；
当ΔT=0℃且T2>T1时，U=U’-5；
当-0.2℃≤ΔT<0℃且T2<T1时，U=U’；
当-0.2℃≤ΔT<0℃且T2=T1时，U=U’-1；
当-0.2℃≤ΔT<0℃且T2>T1时，U=U’-4；
S4、对U进行修正，使U在上下限范围内，所述U的上限函数为：
U上限=CoefficientLimit1+(37.0-T电极)*Coefficient1- T环境 * 2.5；其中，CoefficientLimit1取值范围是95~110， Coefficient1取值范围是：1~5；CoefficientLimit表示限定系数，Coefficient表示系数；U的下限函数为：U下限= CoefficientLimit2 +(37.0-T电极)*Coefficient2 - T环境 * 2.5；其中，CoefficientLimit2取值范围是78~87， Coefficient2取值范围是：1~3；CoefficientLimit表示限定系数，Coefficient表示系数；以及
S5、通过与步骤S1至S4相同的方法，将预热区的温度控制在40.0℃，使得恒温箱工作时不受干扰。
2.根据权利要求1所述的恒温箱的温度控制方法，其特征在于：步骤S1中，第三温度传感器检测加热区的内部环境温度，即电极温度T电极。
3.根据权利要求2所述的恒温箱的温度控制方法，其特征在于：步骤S1中，第二路PWM输出高电平时，第二发热电阻通电，发热；输出低电平时，电路断开，第二发热电阻不发热。
4.根据权利要求3所述的恒温箱的温度控制方法，其特征在于：步骤S5中，第四温度传感器检测预热区的温度。
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