CN104525077A - 一种基于微波加热的反应控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微波加热的反应控制方法，在水箱(1)的底部设置微波加热器(3)，通过微处理器(2)控制微波加热器工作控制水箱中的水温，为反应容器(13)中的反应进行提供环境温度；水箱的底部设有循环泵(7)以及与循环泵的出口对接的管道(6)；管道上等间距设置有多个喷管(5)；通过循环泵和喷管促进水箱中的水循环；循环泵受控于微处理器；采用基于丝杆传动的升降机构(15)驱动反应容器升降；反应容器内设有搅拌器(12)；基于丝杆传动的升降机构通过横杆连接反应容器；微处理器还连接有无线通信单元用于与远程控制中心通信。该基于微波加热的反应控制方法具有自动温控功能，且对流效果好，能对液位自动闭锁，安全性高，能保障反应稳定进行。

Description

一种基于微波加热的反应控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于微波加热的反应控制方法。
背景技术
很多反应要求在恒温的环境下进行，或者要求反应按照预定的温度曲线进行，这就要求环境的温度必须精确可控，现有的微波加热反应装置，无法做到水温精确控制，且缺乏主动对流装置，依靠自然对流传递热量，温度一致性较差，再者，现有的热水供应系统在水位低时无法及时关上阀门，影响反应的持续稳定进行，因此，有必要设计一种全新的基于微波加热的反应控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于微波加热的反应控制方法，该基于微波加热的反应控制方法具有自动温控功能，且对流效果好，能对液位自动闭锁，安全性高，能保障反应稳定进行。
发明的技术解决方案如下：
一种基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，在水箱(1)的底部设置微波加热器(3)，通过微处理器(2)控制微波加热器工作控制水箱中的水温，为反应容器(13)中的反应进行提供环境温度；
水箱底壳设置在水箱的底部，用于支撑水箱；微处理器固定在水箱底壳中；微波加热器内设有用于发热的磁控管；微波加热器的加热腔体(4)从水箱的底板伸入到水箱中；加热腔体的外部覆盖有一层能透过液体的屏蔽网；
水箱的底部设有循环泵(7)以及与循环泵的出口对接的管道(6)；管道上等
间距设置有多个喷管(5)；通过循环泵和喷管促进水箱中的水循环；循环泵受控于微处理器；
水箱的内壁设有用于检测水温的温度传感器(8)；温度传感器与微处理器相连；
采用基于丝杆传动的升降机构(15)驱动反应容器升降；反应容器内设有搅拌器(12)；基于丝杆传动的升降机构通过横杆连接反应容器；
驱动基于丝杆传动的升降机构的升降电机受控于微处理器；
微处理器还连接有无线通信单元用于与远程控制中心通信。
所述的管道上等间距设置有8-9个喷管。
水箱中还设有液位计(9)，水箱的底部设有用于排水的排水管(11)，排水管上设有排水阀(10)；水箱上还设有进水管(16)，进水管上设有进水阀(19)；排水阀和进水阀均受控于微处理器。
所述的微处理器为ARM处理器、单片机、DSP或PLC。
微波加热器的驱动过程如下：
所述的微处理器中还集成有PID控制器；
变压器的输入侧接220V市电，变压器的输出侧接整流器；整流器的输出侧经过继电器为微波加热器供电；
PID控制器的反馈输入端接温度传感器；PID的给定输入端通过按键或触摸屏设定，或由预设的曲线确定；PID控制器的输出端输出占空比值到PWM脉冲输出电路，PWM脉冲输出电路根据占空比值输出PWM信号控制继电器动作，从而驱动微波加热器工作。
无线通信单元采用3G、4G、GPRS通信模块。
升降机构上设有与微处理器连接的上端行程开关(17)和下端行程开关(18)，用于保障反应容器在上端行程开关(17)和下端行程开关(18)所限定的高度区间升降。
微处理器连接有显示屏和报警器；显示屏用于显示各种状态数据和设定的数据【报警器用于给出提示信息，如反应时间到】。
PID控制器为现有的常用的控制器，其参数整定为现有技术。可以通过按钮等手动控制反应容器的升降。
有益效果：
本发明的基于微波加热的反应控制方法，水箱底部设有由循环泵、管道和多个喷管组成的强制对流装置，对流效果好，传热效果好，能为反应提供持续恒温的环境。微波加热器与水箱底部做好密封，且水能通过屏蔽网进入加热腔体。由于屏蔽网的存在，能到微波进行屏蔽，安全性好。
另外，采用基于PID控制器和PWM发生电路的的温控装置，能有效保障水温的恒定，加热迅速，且保温效果好，节约能耗。
本发明集成有液位检测及液位闭锁功能，安全性高，有利于保障反应稳定进行。
另外，升降机构的设计，结构简单，升降平稳，易于操控。
本发明具有液位控制功能，液位计输出的液位值低于某一预设值时，微处理器输出开关信号控制排水阀关闭，防止排水，避免了干烧的危害，或进一步微处理器打开进水阀，保障液位在设定液位之上。
更进一步，升降机构与温度控制联动；即升降机构与功率控制器相连，当温度达到设定温度时，功率控制器启动升降机构的电机，驱动反应容器浸入水中，开始反应，反应完成后(在定时器的辅助作用下)，再抬起反应容器，达到自动化反应，并由报警器给出提示。反应过程中，也可以按照反应要求的升温-降温曲线控制温度变化，采用闭环PID控制系统，温度精确可控、可调。
基于远程通信模块，远程控制中心(或终端)可以远程监视现场的反应情况，并对现场的反应过程进行控制。
综上所述，本发明的方法，是一种全自动的反应控制方法，易于实施，自动化程度高，能精确控制反应所需的温度，能自动升降反应容器，能通过显示器显示现场数据，还兼容了远程控制的功能，值得推广实施。
附图说明
图1为基于微波加热的反应控制系统的总体结构示意图；
图2为控制电路框图。
标号说明：1-水箱，2-微处理器，3-微波加热器，4-加热腔体，5-喷管，6-管道，7-循环泵，8-温度传感器，9-液位计，10-排水阀，11-排水管，12-搅拌器，13-反应容器，14-横杆，15-基于丝杆传动的升降机构，16-进水管，17-上端行程开关，18-下端行程开关，19-进水阀。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
如图1-2，一种基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，在水箱1的底部设置微波加热器3，通过微处理器2控制微波加热器工作控制水箱中的水温，为反应容器13中的反应进行提供环境温度；
水箱底壳设置在水箱的底部，用于支撑水箱；微处理器固定在水箱底壳中；微波加热器内设有用于发热的磁控管；微波加热器的加热腔体4从水箱的底板伸入到水箱中；加热腔体的外部覆盖有一层能透过液体的屏蔽网；
水箱的底部设有循环泵7以及与循环泵的出口对接的管道6；管道上等间距设置有多个喷管5；通过循环泵和喷管促进水箱中的水循环；循环泵受控于微处理器；
水箱的内壁设有用于检测水温的温度传感器8；温度传感器与微处理器相连；
采用基于丝杆传动的升降机构15驱动反应容器升降；反应容器内设有搅拌器12；基于丝杆传动的升降机构通过横杆连接反应容器；
驱动基于丝杆传动的升降机构的升降电机受控于微处理器；
微处理器还连接有无线通信单元用于与远程控制中心通信。
所述的管道上等间距设置有8-9个喷管。
水箱中还设有液位计9，水箱的底部设有用于排水的排水管11，排水管上设有排水阀10；水箱上还设有进水管16，进水管上设有进水阀19；排水阀和进水阀均受控于微处理器。
所述的微处理器为ARM处理器、单片机、DSP或PLC。
微波加热器的驱动过程如下：
所述的微处理器中还集成有PID控制器；
变压器的输入侧接220V市电，变压器的输出侧接整流器；整流器的输出侧经过继电器为微波加热器供电；
PID控制器的反馈输入端接温度传感器；PID的给定输入端通过按键或触摸屏设定，或由预设的曲线确定；PID控制器的输出端输出占空比值到PWM脉冲输出电路，PWM脉冲输出电路根据占空比值输出PWM信号控制继电器动作，从而驱动微波加热器工作。
无线通信单元采用3G、4G、GPRS通信模块。
升降机构上设有与微处理器连接的上端行程开关17和下端行程开关18，用于保障反应容器在上端行程开关17和下端行程开关18所限定的高度区间升降。
微处理器连接有显示屏和报警器；显示屏用于显示各种状态数据和设定的数据【报警器用于给出提示信息，如反应时间到】。
微波加热器工作时，循环泵也打开，实施主动对流。

Claims (8)

1.一种基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，在水箱(1)的底部设置微波加热器(3)，通过微处理器(2)控制微波加热器工作控制水箱中的水温，为反应容器(13)中的反应进行提供环境温度；
水箱底壳设置在水箱的底部，用于支撑水箱；微处理器固定在水箱底壳中；微波加热器内设有用于发热的磁控管；微波加热器的加热腔体(4)从水箱的底板伸入到水箱中；加热腔体的外部覆盖有一层能透过液体的屏蔽网；
水箱的底部设有循环泵(7)以及与循环泵的出口对接的管道(6)；管道上等间距设置有多个喷管(5)；通过循环泵和喷管促进水箱中的水循环；循环泵受控于微处理器；
水箱的内壁设有用于检测水温的温度传感器(8)；温度传感器与微处理器相连；
采用基于丝杆传动的升降机构(15)驱动反应容器升降；反应容器内设有搅拌器(12)；基于丝杆传动的升降机构通过横杆连接反应容器；
驱动基于丝杆传动的升降机构的升降电机受控于微处理器；
微处理器还连接有无线通信单元用于与远程控制中心通信。
2.根据权利要求1所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，所述的管道上等间距设置有8-9个喷管。
3.根据权利要求2所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，水箱中还设有液位计(9)，水箱的底部设有用于排水的排水管(11)，排水管上设有排水阀(10)；水箱上还设有进水管(16)，进水管上设有进水阀(19)；排水阀和进水阀均受控于微处理器。
4.根据权利要求3所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，所述的微处理器为ARM处理器、单片机、DSP或PLC。
5.根据权利要求4所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，微波加热器的驱动过程如下：
所述的微处理器中还集成有PID控制器；
变压器的输入侧接220V市电，变压器的输出侧接整流器；整流器的输出侧经过继电器为微波加热器供电；
PID控制器的反馈输入端接温度传感器；PID的给定输入端通过按键或触摸屏设定，或由预设的曲线确定；PID控制器的输出端输出占空比值到PWM脉冲输出电路，PWM脉冲输出电路根据占空比值输出PWM信号控制继电器动作，从而驱动微波加热器工作。
6.根据权利要求5所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，无线通信单元采用3G、4G、GPRS通信模块。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，升降机构上设有与微处理器连接的上端行程开关(17)和下端行程开关(18)，用于保障反应容器在上端行程开关(17)和下端行程开关(18)所限定的高度区间升降。
8.根据权利要求7所述的基于微波加热的反应控制方法，其特征在于，微处理器连接有显示屏和报警器；显示屏用于显示各种状态数据和设定的数据。
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