CN206431504U - 便携智能恒温箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携智能恒温箱。大多恒温箱精度不高、温度波动范围大、制冷制热效率低、适应性差。本实用新型组成包括：箱体（20），所述的箱体内放置DS18B20数字温度传感器（1），所述的DS18B20数字温度传感器与单片机（2）连接，所述的单片机分别与数字键盘（3）、显示屏（10）、模糊PID控制器（4）连接，所述的模糊PID控制器与半导体制冷片（5）连接，所述的半导体制冷片为半导体材料组成的P‑N结，锂电池（6）分别与所述的DS18B20数字温度传感器、单片机、模糊PID控制器连接，所述的箱体的正面具有空心立方体（15），所述的半导体制冷片放置在所述的空心立方体内。本实用新型用于便携智能恒温箱。

Description

便携智能恒温箱

技术领域：

本实用新型涉及一种便携智能恒温箱。

背景技术：

在现代社会中，恒温箱被广泛应用于各行各业，特别是物流、实验室，工业生产和医药方面，为了得到精确的实验数据，保持恒温环境，市场对恒温箱的要求十分严格，在当今市场上，已存在多种恒温箱，但大多精度不高、温度波动范围大、制冷制热效率低、适应性差，由此引发了一系列食品安全问题以及医药事故。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种便携智能恒温箱。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种便携智能恒温箱，其组成包括：箱体，所述的箱体内放置DS18B20数字温度传感器，所述的DS18B20数字温度传感器与单片机连接，所述的单片机分别与数字键盘、显示屏、模糊PID控制器连接，所述的模糊PID控制器与半导体制冷片连接，所述的半导体制冷材料为半导体片组成的P-N结，锂电池分别与所述的DS18B20数字温度传感器、单片机、模糊PID控制器连接，所述的箱体的正面具有空心立方体，所述的半导体制冷片放置在所述的空心立方体内。

有益效果：

1.本实用新型提供的是一种便携智能恒温箱，USB充电器将220v电压转化为12v电压，通过TP4054芯片对锂电池进行充电，并利用锂电池实现对电路的存储和释放，首先通过DS18B20数字温度传感器感受温度，DS18B20数字温度传感器共有三个引脚，两个引脚分别用于接地、接电源、中间引脚用于连接单片机，将温度信号直接转换为数字信号传给单片机，将数据在显示屏上显示，当温度低于设置的下限温度时，半导体制冷片电流方向从N-P，模糊PID控制器增大半导体制冷片的电流，放热量增多，温度升高，当温度高于上限值时，半导体制冷片电流方向从P-N，吸热量增多，温度下降，如此周而复始，实现恒温箱的自动控制，能在复杂多变的环境中保持温度稳定。

本实用新型通过锂电池为恒温箱提供电量，方便使用者携带，采用DS18B20数字温度传感器，具有体积小、硬件开销低、可靠性高、测量精度高、连接简单等优点，不仅可直接将温度信号转换为数字信号，而且可实现多点温度检测。

本实用新型设计了一个数字键盘，通过按键输入设定温度，并在显示屏上显示设定温度，系统识别出设定温度后，可进行相应的升温降温，直到达到与设定温度一致。

本实用新型的模糊PID控制器是采用PID算法与模糊控制理论相结合的一种控制理论，在一般PID控制系统的基础上，加上一个模糊控制规则环节，利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改的一种自适应控制系统，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具PID有控制精度高的特点，对复杂控制系统和高精度伺服系统具有良好的控制效果。

本实用新型箱体采用便捷轻便、保温性能高的材料进行设计。

本实用新型很好的解决了现有市场上恒温箱效率低下、精度不高、温度控制不当等问题，有效的提高了温控精度与工作效率，增加了便捷性。

附图说明：

附图1是本实用新型的原理图。

附图2是DS18B20数字温度传感器电路图。

附图3是数字键盘设计电路图。

附图4是模糊PID控制器的原理图。

附图5是本实用新型的电路图。

附图6是本实用新型箱体的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种便携智能恒温箱，其组成包括：箱体20，所述的箱体内放置DS18B20数字温度传感1，所述的DS18B20数字温度传感器与单片机2连接，所述的单片机分别与数字键盘3、显示屏10、模糊PID控制器连接4，所述的模糊PID控制器与半导体制冷片5连接，所述的半导体制冷片为半导体材料组成的P-N结，锂电池6分别与所述的DS18B20数字温度传感器、单片机、模糊PID控制器连接，所述的箱体的正面具有空心立方体15，所述的半导体制冷片放置在所述的空心立方体内。

实施例2：

根据实施例1所述的便携智能恒温箱，恒温箱主要依靠USB充电器实现电量供应，利用USB充电器直接把220V电压转换成12V电压供给锂电池，通过TP4054芯片对锂电池进行充电，先检测待充电电池的电压，如果电压低于8V，应进行预充电，充电电流大小为设定电流的1/10，当电压升至8V后，进入标准充电过程，以设定电流进行恒流充电，电池电压升到12V时，改为恒压充电，保持充电电压为12V，此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。

采用DS18B20数字温度传感器，它是数字接口支持一线总线的温度传感器，其具有体积小、硬件开销低、可靠性高、测量精度高、连接简单等优点，不仅可直接将温度信号转换为数字信号，而且可实现多点温度检测，DS18B20温度传感器采用单总线协议，单片机接口只占用一个I/O接口，可直接将环境温度转化为数字信号串行输出，DS18B20的数据脚和电源之间加了一个4.7K的上拉电阻，用以保证数据的稳定。

半导体制冷片是一个热传递的工具。半导体制冷是利用半导体材料组成P-N结，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成热电偶接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量转移，电流的方向是N-P，温度下降并吸热，这就是冷端，电流方向P-N，这就是热端。

为了使恒温箱满足在复杂多变的外部环境中，能够自动对温度进行控制与调节，且保证精度要求，使用模糊PID控制算法，通过它的高精度性对半导体制冷片电流进行控制，从而达到对温度的实时监控与调节。模糊PID控制是PID算法与模糊控制理论相结合的一种控制理论，其是在一般PID控制系统的基础上，加上一个模糊控制规则环节，利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改的一种自适应控制系统，以误差e和误差ec变化作为输入，可以满足不同时刻的e和ec对参数自整定的要求，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具PID有控制精度高的特点，对复杂控制系统和高精度伺服系统具有良好的控制效果。其主要功能是通过找出误差e和误差变化率ec与三个参数自动调整比例系数、积分参数和微分参数的模糊关系，在系统中不断检测e和ec，根据确定的模糊控制规则来对三个参数进行在线调整的，从而满足不同e和ec对参数的不同要求。DS18B20数字温度传感器得到系统的输入语言变量温度偏差e和温度偏差变化率ec，经过模糊化与模糊推理得到输出变量自动调整比例系数Kp、积分参数K_f和微分参数K_D，反馈给模糊控制器进而对被控对象进行控制，使被控对象拥有良好的动静态性能。

Claims (1)

1.一种便携智能恒温箱，其组成包括：箱体，其特征是：所述的箱体内放置DS18B20数字温度传感器，所述的DS18B20数字温度传感器与单片机连接，所述的单片机分别与数字键盘、显示屏、模糊PID控制器连接，所述的模糊PID控制器与半导体制冷片连接，所述的半导体制冷片为半导体材料组成的P-N结，锂电池分别与所述的DS18B20数字温度传感器、单片机、模糊PID控制器连接，所述的箱体的正面具有空心立方体，所述的半导体制冷片放置在所述的空心立方体内。