CN105159367A - 一种片仓环境温湿度调节系统及其调节方法 - Google Patents

一种片仓环境温湿度调节系统及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种片仓环境温湿度调节系统，包含：中央控制单元；温湿度传感器，与所述中央控制单元通过控制回路连接；制冷片，与所述中央控制单元连接，且所述制冷片位于片仓内；温度传感器，设置在所述制冷片的接触面上，与所述中央控制单元连接；上位机，通过串口通信模块与所述中央控制单元连接；水冷水泵；供电电源，分别连接所述中央控制单元及水冷水泵。本发明还公开了及一种片仓环境温湿度调节方法。本发明能够有效调节片仓内环境温湿度，使其控制在湿度<40%，温度<30℃范围内，为试剂片提供适宜储存环境，保证试剂片的活性。

Description

一种片仓环境温湿度调节系统及其调节方法
技术领域
本发明涉及温湿度调节技术领域，具体涉及一种片仓环境温湿度调节系统及其调节方法。
背景技术
，并且使用的是U型制冷片组件，将除湿后气体压送至片仓，由于鼓风机送气压力不足，及U型制冷片组件制冷接触面太小，除湿效果不佳。
现有技术中，对制冷片的控制采用继电器方式，PWM波控制，继电器控制制冷片，由于继电器动作时间长(10ms左右)，无法实现制冷片的PWM占空比精确控制。片仓，导致湿度难以下降到很低点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种片仓环境温湿度调节系统及其调节方法，能够有效调节片仓内环境温湿度，使其控制在湿度<40%，温度<30℃范围内，为试剂片提供适宜储存环境，保证试剂片的活性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种片仓环境温湿度调节系统，其特点是，包含：
中央控制单元；
温湿度传感器，与所述中央控制单元通过控制回路连接；
制冷片，与所述中央控制单元连接，且所述制冷片位于片仓内；
温度传感器，设置在所述制冷片的接触面上，与所述中央控制单元连接；
上位机，通过串口通信模块与所述中央控制单元连接；
水冷水泵；
供电电源，分别连接所述中央控制单元及水冷水泵。
所述的片仓环境温湿度调节系统还包含一加热片，所述加热片与中央控制单元通过控制回路连接。
所述的片仓环境温湿度调节系统还包含一拌匀风扇，所述拌匀风扇设置在片仓的一侧，所述拌匀风扇与所述中央控制单元通过控制回路连接。
所述的片仓环境温湿度调节系统还包含一吸水组件，分别与所述制冷片组件及加热片连接。
一种片仓环境温湿度调节方法，其特点是，包含以下步骤：
S1、实时采集片仓环境温湿度及转盘温度；
S2、当片仓环境湿度大于等于目标湿度且小于告警湿度时，向制冷片输出制冷信号；
S3、实时采集制冷片接触面的温度，并将制冷片接触面的温度数据传输至中央控制单元；
S4、判断转盘温度是否大于告警温度；
S4.1、若是，则输出报警信号；
S4.4、若否，则执行步骤S5；
S5、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第一预设值；
S5.1、若是，则向制冷片输出100%占空比启动信号；
S5.2、若否，则执行步骤S6；
S6、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第二预设值且小于第一预设值；
S6.1、若是，则向制冷片输出防结霜控制信号；
S6.2、若否，则则执行步骤S7；
S7、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第三预设值且小于第二预设值；
S7.1、若是，则向制冷片输出除霜控制信号；
S7.2、若否，则向制冷片输出停止运转信号。
所述的步骤S2中还包含当片仓环境温度小于目标温度时，向加热片输出启动信号，加热片启动加热。
所述的步骤S2中还包含向拌匀风扇输出启动信号，拌匀风扇启动拌匀片仓内空气，以使片仓内各处温度均匀。
所述的步骤S2中还包含当片仓环境湿度大于等于告警湿度时，输出报警信号。
所述的步骤S2中目标湿度为38%RH，目标温度为10℃，告警湿度为45%RH，告警温度为35℃。
所述的第一预设值为4℃、第二预设值为0℃、第三预设值为-4℃。
本发明一种片仓环境温湿度调节系统及其调节方法与现有技术相比具有以下优点：制冷片组件设置在片仓内，增大除湿接触面，制冷除湿效果好，并且免去布置送气管道的麻烦；使用内阻小的MOS管控制制冷片电源，能实现PWM控制，且发热量小；设有吸水组件能有效排除制冷片产生的水；控制回路中使用光电耦合器进行控制，将控制端与大电流负载端隔离，抗干扰能力强；控制回路中使用内阻极小的MOS管IRF3205，发热量极小；控制回路中通过跳线组合，能实现输出端2个负载的串联并联切换。
附图说明
图1为本发明一种片仓环境温湿度调节系统的整体结构框图；
图2为本发明一种片仓环境温湿度调节方法的示意图；
图3为实施例效果图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种片仓环境温湿度调节系统，包含：中央控制单元101；温湿度传感器102（温湿度传感器的型号为SHT11），与所述中央控制单元101通过控制回路连接；制冷片103（制冷片组件的型号为一冷科技60W），与所述中央控制单元101连接，且所述制冷片103位于片仓内；温度传感器104（温度传感器的型号为DS18B20），设置在所述制冷片103的接触面上，与所述中央控制单元101连接；上位机105，通过串口通信模块1016与所述中央控制单元101连接；水冷水泵107；供电电源108，分别连接所述中央控制单元101及水冷水泵107.
在本实施例中，较佳地，还包含一加热片109，所述加热片109与中央控制单元101通过控制回路连接。
在本实施例中，较佳地，还包含一拌匀风扇110，所述拌匀风扇110设置在片仓的一侧，且与所述中央控制单元101通过控制回路连接。
在本实施例中，较佳地，还包含一吸水组件，分别与所述制冷片103及加热片109连接。
在本发明的较佳实施例中，吸水组件为耐高温的海绵，一端连在制冷片103上吸水，另一端贴在加热片上，这样加热片热量将海绵吸收的水蒸发，及其将制冷除湿产生的水排出。
结合上述的片仓环境温湿度调节系统，本发明还公开了一种片仓环境温湿度调节方法，包含以下步骤：
S1、实时采集片仓环境温湿度及转盘温度；
S2、当片仓环境湿度大于等于目标湿度且小于告警湿度时，向制冷片输出制冷信号；
S3、实时采集制冷片接触面的温度，并将制冷片接触面的温度数据传输至中央控制单元；
S4、判断转盘温度是否大于告警温度；
S4.1、若是，则输出报警信号；
S4.4、若否，则执行步骤S5；
S5、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第一预设值，表明制冷片离结霜临界点较远，可以全速开启制冷片，加速制冷；
S5.1、若是，则向制冷片输出100%占空比启动信号；
S5.2、若否，则执行步骤S6；
S6、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第二预设值且小于第一预设值，表明离结霜点较近，为防止惯性太大，提前减速，减少控制占空比；
S6.1、若是，则向制冷片输出防结霜控制信号；
S6.2、若否，则则执行步骤S7；
S7、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第三预设值且小于第二预设值，表明在结霜临界点，此时使用较低的占空比控制制冷片，防止结霜；
S7.1、若是，则向制冷片输出除霜控制信号；
S7.2、若否，制冷片接触面的温度是否小于第三预设值，表明已经是结霜点以下了，很可能会持续结霜，需要马上停止制冷则向制冷片输出停止运转信号。
在本实施例中，较佳地，所述的步骤S2中还包含当片仓环境温度小于目标温度时，向加热片输出启动信号，加热片启动加热。
在本实施例中，较佳地，所述的步骤S2中还包含向拌匀风扇输出启动信号，拌匀风扇启动拌匀片仓内空气，以使片仓内各处温度均匀。
在本实施例中，较佳地，所述的步骤S2中还包含当片仓环境湿度大于等于告警湿度时，输出报警信号。
在本实施例中，较佳地，所述的步骤S2中目标湿度为38%RH，目标温度为10℃，告警湿度为45%RH，告警温度为35℃。
在本实施例中，较佳地，所述的第一预设值为4℃、第二预设值为0℃、第三预设值为-4℃。
具体应用：参见图2
其中，控制制冷输出为"L"，占空比为X，制冷片温度为“T”，片仓环境湿度为“H”。
1.湿度与温度的综合控制
设定制冷片3个控制点：T1，T2，T3，K'是转盘温度反馈给制冷控制的一个值，其中T1为4℃，T2为0℃，T3为-4℃。
1）设定一个片仓环境湿度控制点为H1，片仓环境湿度实时值为H，制冷片温度为T，T>T1，其中H1为38%RH。
当H≥H1时，X=100%-K'(K'为%类型的占空比值，如10%)；
当H<H1时，X=(H/H1)*K1-K'，(K1为比例系数，为占空比值，如90%)，此时中央控制单元向制冷片组件发出湿度控制信号，其中K1为95%。
2）T2<T<T1，X=K2-K'(K2为比例系数，为占空比值，如70%)，此时中央控制单元向制冷片组件发出防结霜控制信号，其中K2为75%。
3）T3<T<T2，X=K3-(-T/0.5)*3%-K'(以0.5℃为单位，每下降一单位，减少3%占空比)，此时中央控制单元向制冷片组件发出除霜控制信号，其中K3为40%。
4）T<T3时，X=10%；几乎处于停止状态(高寒环境，停止制冷)，此时中央控制单元向制冷片组件发出停止运转控制信号。
关于K'值的计算如下：
设定测得转盘温度为T'
a:T'≤29℃时，K'=0；
b:29℃<T'≤35℃时，K'=(T4-29)/0.5*5%；(超出29℃，以0.5℃为单位，每单位降低制冷占空比5%；比如T4=30℃时，占空比在原基础上减少10%）。
T'>35℃时，X=0，此时停止除湿(此点必须执行，防止仪器内部温度过高导致火灾)。
2.设定报警点
除湿过程中，设定2个报警点，上位机检测到了，在界面中报警：
1）片仓环境湿度>45%RH(达到稳定状态后)时，报警；
2）转盘温度>35℃时，报警。
3.测试条件环境湿度50%RH，温度23℃时的控制效果如图3所示。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种片仓环境温湿度调节系统，其特征在于，包含：
中央控制单元；
温湿度传感器，与所述中央控制单元通过控制回路连接；
制冷片，与所述中央控制单元连接，且所述制冷片位于片仓内；
温度传感器，设置在所述制冷片的接触面上，与所述中央控制单元连接；
上位机，通过串口通信模块与所述中央控制单元连接；
水冷水泵；
供电电源，分别连接所述中央控制单元及水冷水泵。
2.如权利要求1所述的片仓环境温湿度调节系统，其特征在于，进一步包含加热片，所述加热片与中央控制单元通过控制回路连接。
3.如权利要求1所述的片仓环境温湿度调节系统，其特征在于，进一步包含拌匀风扇，所述拌匀风扇设置在片仓的一侧，所述拌匀风扇与所述中央控制单元通过控制回路连接。
4.如权利要求2所述的片仓环境温湿度调节系统，其特征在于，进一步包含吸水组件，分别与所述制冷片组件及加热片连接。
5.一种片仓环境温湿度调节方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、实时采集片仓环境温湿度及转盘温度；
S2、当片仓环境湿度大于等于目标湿度且小于告警湿度时，向制冷片输出制冷信号；
S3、实时采集制冷片接触面的温度，并将制冷片接触面的温度数据传输至中央控制单元；
S4、判断转盘温度是否大于告警温度；
S4.1、若是，则输出报警信号；
S4.4、若否，则执行步骤S5；
S5、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第一预设值；
S5.1、若是，则向制冷片输出100%占空比启动信号；
S5.2、若否，则执行步骤S6；
S6、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第二预设值且小于第一预设值；
S6.1、若是，则向制冷片输出防结霜控制信号；
S6.2、若否，则则执行步骤S7；
S7、判断制冷片接触面的温度是否大于等于第三预设值且小于第二预设值；
S7.1、若是，则向制冷片输出除霜控制信号；
S7.2、若否，则向制冷片输出停止运转信号。
6.如权利要求5所述的片仓环境温湿度调节方法，其特征在于，所述的步骤S2中还包含当片仓环境温度小于目标温度时，向加热片输出启动信号，加热片启动加热。
7.如权利要求5或6所述的片仓环境温湿度调节方法，其特征在于，所述的步骤S2中还包含向拌匀风扇输出启动信号，拌匀风扇启动拌匀片仓内空气，以使片仓内各处温度均匀。
8.如权利要求5所述的片仓环境温湿度调节方法，其特征在于，所述的步骤S2中还包含当片仓环境湿度大于等于告警湿度时，输出报警信号。
9.如权利要求6所述的片仓环境温湿度调节方法，其特征在于，所述的步骤S2中目标湿度为38%RH，目标温度为10℃，告警湿度为45%RH，告警温度为35℃。
10.如权利要求5所述的片仓环境温湿度调节方法，其特征在于，所述的第一预设值为4℃、第二预设值为0℃、第三预设值为-4℃。
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