CN105757968B - 一种药液恒温控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种药液恒温控制装置，包括：化学槽，用于盛放所述药液；若干PTC电阻片，用于给所述药液加热并使所述药液保持恒温；限流电路，用于根据每个所述PTC电阻片的实时电阻值来控制其进行加热或停止加热，以使所述药液保持恒温；其中，若干所述PTC电阻片间隔均匀地设在所述化学槽内，并浸没在所述药液中，每个所述PTC电阻片通过电线与所述限流电路连接。本发明使得加热装置的加热功率可以实时调整，实现加热功率智能化，比较安全不会出现火灾风险，另外PTC电阻片的寿命长达十年以上，不必经常更换。

Description

一种药液恒温控制装置
技术领域
本发明涉及液体温控领域，具体涉及一种药液恒温控制装置
背景技术
目前，制作面板生产中的湿制程设备时，需要用到化学槽来对湿制程设备供应精确温度的药液，药液的温度控制是在化学槽中完成的。而现有技术的化学槽中存在四种装置：用来起冷却作用的制程冷却水系统、用来加热的加热棒、用来使药液流通均匀的循环水泵和用来对药液当前温度做反馈的温度感知传感器，这四种装置通过PID控制完成对药液特定温度的控制。
现有技术的上述方法具有以下缺点：第一，加热棒工作时，局部温度通常能达到200以上，药液只能在加热棒表面做不均匀的热交换。第二，加热棒过高的局部温度对有机药液有失火的风险。第三，PID通过温度感知传感器的反馈控制制程冷却水系统及加热棒作用完成温度控制，造成能源浪费。第四，加热棒属于局部加热且在加热过程中功率不可调。第五，加热棒寿命短。现有技术的上述问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种药液恒温控制装置，以解决现有技术中，使用加热棒对药液进行加热时，造成的药液只能在加热棒表面做不均匀的热交换、加热棒过高的局部温度对有机药液有失火的风险、加热棒属于局部加热且在加热过程中功率不可调以及加热棒寿命短等问题。
本发明的技术方案如下：
一种药液恒温控制装置，包括：
化学槽，用于盛放所述药液；
若干PTC电阻片，用于给所述药液加热并使所述药液保持恒温；
限流电路，用于根据每个所述PTC电阻片的实时电阻值来控制其进行加热或停止加热，以使所述药液保持恒温；
其中，若干所述PTC电阻片间隔均匀地设在所述化学槽内，并浸没在所述药液中，每个所述PTC电阻片通过电线与所述限流电路连接。
优选地，还包括与所述限流电路连接的恒压电源，用于对所述限流电路进行供电。
优选地，还包括循环水泵，所述循环水泵的进水管与所述化学槽的底端连通，所述循环水泵的出水管与所述化学槽的顶端连通。
优选地，所述限流电路包括：
若干MOS管开关电路，与若干所述PTC电阻片一一对应连接，用于控制所述PTC电阻片的工作状态；
若干驱动电路，与若干所述MOS管开关电路一一对应连接，用于控制所述MOS管开关电路的导通与关闭；
电压测量电路，分别与所述驱动电路及单片机连接，用于测量每个所述PTC电阻片的实时电压值；
电流测量电路，分别与所述PTC电阻片及所述单片机连接，用于测量每个所述PTC电阻片的实时电流值；
变压器，分别与所述恒压电源、所述驱动电路及所述单片机连接，用于将所述恒压电源的电压转换成所述驱动电路与所述单片机适用的电压范围；
单片机，分别与所述驱动电路、所述电压测量电路、所述电流测量电路与所述变压器连接，用于控制所述电压测量电路与所述电流测量电路，分别获取每个所述PTC电阻片的实时电压值与电流值，以此计算出每个所述PTC电阻片实时电阻值，并根据所述电阻值控制每个所述PTC电阻片的电流大小，以使所述药液保持恒温。
优选地，所述电压测量电路与所述单片机之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述电压测量电路指向所述单片机。
优选地，所述电流测量电路与所述单片机之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述电流测量电路指向所述单片机。
优选地，所述驱动电路与所述单片机之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述单片机指向所述驱动电路。
优选地，当所述PTC电阻片的温度高于其居里温度时，所述单片机控制所述驱动电路关闭所述MOS管开关电路，当所述PTC电阻片的温度低于其居里温度时，所述单片机控制所述驱动电路导通所述MOS管开关电路。
优选地，所述单片机通过产生占空比可变的脉冲宽度调制信号控制驱动电路。
优选地，所述PTC电阻片的居里温度为60℃。
本发明的技术效果如下：
本发明的一种药液恒温控制装置，通过使用单片机控制电压测量电路与电流测量电路，分别获取每个所述PTC电阻片的实时电压值与电流值，以此计算出每个所述PTC电阻片实时电阻值，并根据所述电阻值控制每个所述PTC电阻片的电流大小，以使所述药液保持恒温，使得加热装置的加热功率可以实时调整，实现加热功率智能化，比较安全不会出现火灾风险，另外PTC电阻片的寿命长达十年以上，不必经常更换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的药液恒温控制装置的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的药液恒温控制装置的电路结构框架示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻，是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。
请参考图1，图1是本发明实施例的药液20恒温控制装置的整体结构示意图，从图1可以看到，本实施例的一种药液20恒温控制装置，包括：
化学槽10，用于盛放所述药液20。
若干PTC电阻片30，用于给所述药液20加热并使所述药液20保持恒温。
限流电路50，用于根据每个所述PTC电阻片30的实时电阻值来控制其进行加热或停止加热，以使所述药液20保持恒温，限流电路50的作用就是控制作用。
其中，若干所述PTC电阻片30间隔均匀地设在所述化学槽10内，并浸没在所述药液20中，每个所述PTC电阻片30通过电线与所述限流电路50连接。
在本实施例中，还包括与所述限流电路50连接的恒压电源60，用于对所述限流电路50进行供电。
在本实施例中，还包括循环水泵40，所述循环水泵40的进水管与所述化学槽10的底端连通，所述循环水泵40的出水管与所述化学槽10的顶端连通。循环水泵40的作用在于使药液20本身不停地流动，使得药液20的温度比较均匀。
请参考图2，图2是本发明实施例的药液20恒温控制装置的电路结构框架示意图，在本实施例中，所述限流电路50包括：
若干MOS管开关电路3，与若干所述PTC电阻片30一一对应连接，用于控制所述PTC电阻片30的工作状态。
若干驱动电路2，与若干所述MOS管开关电路3一一对应连接，用于控制所述MOS管开关电路3的导通与关闭。
电压测量电路1，分别与所述驱动电路2及单片机5连接，用于测量每个所述PTC电阻片30的实时电压值。
电流测量电路4，分别与所述PTC电阻片30及所述单片机5连接，用于测量每个所述PTC电阻片30的实时电流值。
变压器，分别与所述恒压电源60、所述驱动电路2及所述单片机5连接，用于将所述恒压电源60的电压转换成所述驱动电路2与所述单片机5适用的电压范围。
在本实施例中，所述变压器包括：
5V变压器6，与所述恒压电源60连接，分别为3.3V变压器7与5V升压12V变压器8提供电源。
所述3.3V变压器7，分别与所述5V变压器6及所述单片机5连接，用于为所述单片机5提供电源。
所述5V升压12V变压器8，分别与所述5V变压器6及所述驱动电路2连接，用于为所述驱动电路2提供电源。
其中，5V升12V变压器部分电路为驱动MOS管开关电路3中的MOS栅极用。具体如图2所示。
单片机5，分别与所述驱动电路2、所述电压测量电路1、所述电流测量电路4与所述变压器连接，用于控制所述电压测量电路1与所述电流测量电路4，分别获取每个所述PTC电阻片30的实时电压值与电流值，以此计算出每个所述PTC电阻片30实时电阻值，并根据所述电阻值控制每个所述PTC电阻片30的电流大小，以使所述药液20保持恒温。
在本实施例中，所述电压测量电路1与所述单片机5之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述电压测量电路1指向所述单片机5。
在本实施例中，所述电流测量电路4与所述单片机5之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述电流测量电路4指向所述单片机5。
在本实施例中，所述驱动电路2与所述单片机5之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述单片机5指向所述驱动电路2。
在本实施例中，当所述PTC电阻片30的温度高于其居里温度时，所述单片机5控制所述驱动电路2关闭所述MOS管开关电路3，当所述PTC电阻片30的温度低于其居里温度时，所述单片机5控制所述驱动电路2导通所述MOS管开关电路3。
在本实施例中，所述单片机5通过产生占空比可变的脉冲宽度调制信号控制驱动电路2。
在本实施例中，所述PTC电阻片30的居里温度为60℃。
本发明的工作原理如下：
如图2所示，假设PTC电阻片30的数量为6个，单片机5控制整个系统电路的工作，其通过电压测量电路1计算出PTC电阻片30的实时电压，通过六路电流测量电路4分别测量每个PTC电阻片30的电流，数据经过单片机5处理，根据欧姆定律，计算出当前每个PTC的实时阻值，根据这个实时阻值，单片机5产生相应脉冲宽度的PWM信号，即脉冲宽度调制信号，来调整六路驱动电路2，导通或关闭六个MOS管开关，从而控制通过每个PTC电阻片30的电流，达到限制电流的作用。
例如，当化学槽10里面的药液20温度较低时，则PCT电阻片的温度也会降低，同时其自身的阻值也会降低，当电压一定的时候，会造成通过PTC电阻片30的电流增大，从而使得PTC电阻片30的发热功率增大，使得药液20的温度增大。因此，在PTC电阻片30阻值低于规定的暂稳态时，单片机5是不对流经其的电流进行限制的，此时单片机5控制驱动电路2，使其PWM信号的占空比为100％。反之，当药液20温度过高时，PTC电阻片30的电阻会变大，即造成流过PTC电阻片30的电流变小，为了阻止药液20的温度进一步升高，单片机5控制驱动电路2，使其PWM信号的占空比为逐渐减小，直至为0％，以逐渐减小流经PTC电阻片30的电流，直至电流变为零。以上就是限流电路50的工作状态。
本发明的一种药液20恒温控制装置，通过使用单片机5控制电压测量电路1与电流测量电路4，分别获取每个所述PTC电阻片30的实时电压值与电流值，以此计算出每个所述PTC电阻片30实时电阻值，并根据所述电阻值控制每个所述PTC电阻片30的电流大小，以使所述药液20保持恒温，使得加热装置的加热功率可以实时调整，实现加热功率智能化，比较安全不会出现火灾风险，另外PTC电阻片30的寿命长达十年以上，不必经常更换。
以上对本发明实施例所提供的一种药液20恒温控制装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种药液恒温控制装置，其特征在于，包括：
化学槽，用于盛放所述药液；
若干PTC电阻片，用于给所述药液加热并使所述药液保持恒温；
限流电路，用于根据每个所述PTC电阻片的实时电阻值来控制其进行加热或停止加热，以使所述药液保持恒温；
恒压电源，与所述限流电路连接，用于对所述限流电路进行供电；
其中，若干所述PTC电阻片间隔均匀地设在所述化学槽内，并浸没在所述药液中，每个所述PTC电阻片通过电线与所述限流电路连接；
所述限流电路包括：
电压测量电路，用于测量每个所述PTC电阻片的实时电压值；
电流测量电路，用于测量每个所述PTC电阻片的实时电流值；
单片机，用于控制所述电压测量电路与所述电流测量电路，分别获取每个所述PTC电阻片的实时电压值与电流值，以此计算出每个所述PTC电阻片实时电阻值，根据所述电阻值控制每个所述PTC电阻片的电流大小，以使所述药液保持恒温。
2.根据权利要求1所述的药液恒温控制装置，其特征在于，还包括循环水泵，所述循环水泵的进水管与所述化学槽的底端连通，所述循环水泵的出水管与所述化学槽的顶端连通。
3.根据权利要求1所述的药液恒温控制装置，其特征在于，所述限流电路还包括：
若干MOS管开关电路，与若干所述PTC电阻片一一对应连接，用于控制所述PTC电阻片的工作状态；
若干驱动电路，与若干所述MOS管开关电路一一对应连接，用于控制所述MOS管开关电路的导通与关闭；
变压器，分别与所述恒压电源、所述驱动电路及所述单片机连接，用于将所述恒压电源的电压转换成所述驱动电路与所述单片机适用的电压范围；
其中，所述电压测量电路分别与所述驱动电路及所述单片机连接；所述电流测量电路分别与所述PTC电阻片及所述单片机连接；所述单片机分别与所述驱动电路、所述电压测量电路、所述电流测量电路与所述变压器连接。
4.根据权利要求3所述的药液恒温控制装置，其特征在于，所述电压测量电路与所述单片机之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述电压测量电路指向所述单片机。
5.根据权利要求3所述的药液恒温控制装置，其特征在于，所述电流测量电路与所述单片机之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述电流测量电路指向所述单片机。
6.根据权利要求3所述的药液恒温控制装置，其特征在于，所述驱动电路与所述单片机之间的信号传输方向为单向传输，其传输方向由所述单片机指向所述驱动电路。
7.根据权利要求3所述的药液恒温控制装置，其特征在于，当所述PTC电阻片的温度高于其居里温度时，所述单片机控制所述驱动电路关闭所述MOS管开关电路，当所述PTC电阻片的温度低于其居里温度时，所述单片机控制所述驱动电路导通所述MOS管开关电路。
8.根据权利要求7所述的药液恒温控制装置，其特征在于，所述单片机通过产生占空比可变的脉冲宽度调制信号控制驱动电路。
9.根据权利要求1所述的药液恒温控制装置，其特征在于，所述PTC电阻片的居里温度为60℃。
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