CN208384436U - 一种pwm波调节控制的柔性材料双向恒温箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱，包括隔热箱体、底座、控制系统、半导体制冷片及金属导热片；本实用新型采用温度传感器实时监控箱内温度情况，将数据回传给微处理器。微处理器对箱体内温度数据及用户输入温度设定数据进行处理分析，用特定算法输出随温度差变化的PWM占空比控制信号来控制恒温箱加热及制冷的时间。最终能够实现恒温箱自动闭环控制，与传统恒温箱相比节约能源的同时，还能够精准控制箱内温度。此外，独特新型的箱体内部结构设计，使得双向恒温箱能够充分利用半导体制冷所产生的热量，进一步节约能源。同时，恒温箱的加热部分使用柔性加热片，便于因地制宜的设计隔热箱体的外形，提高空间利用率。

Description

一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱

技术领域

本实用新型涉及温度控制技术领域，尤其是一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱。PWM为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)的英文缩写，是将模拟信号变换为脉冲的一种技术，一般变换后脉冲的周期固定，但脉冲的占空比会依模拟信号的大小而改变。 背景技术

现有技术公知的恒温箱是箱体上制冷和保温相对独立，有温度传感器监控箱内温度，用普通高低电平信号控制加热或制冷的开启和关闭。控制器将箱体温度与用户设定温度比较，若设定温度比箱体温度高，则控制电路常闭加热回路进行加热；反之若设定温度比箱体温度低，则控制电路常闭制冷回路进行加热，导致电能浪费的同时容易引起温度的过冲，过冲很可能使得放置于恒温箱内部对温度十分敏感的事物损坏或死亡。同时，制冷和保温的相对独立使得制冷时产生的热量流失，保温时需要加热电阻消耗额外的电能产生热量，导致能耗的进一步增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱，本实用新型采用在隔热箱体内设有一个隔热挡板，将隔热箱体分割为制冷区及保温制热区，在隔热挡板的两侧分别设置半导体制冷片及金属导热片，在隔热挡板的半导体制冷片座上设置透孔，当半导体制冷片工作时，半导体制冷片的热能由透孔转移到保温制热区，通过半导体制冷片的热端产生的热能来保温；本实用新型可以在隔热箱体分别制冷和制热，采用控制器、微处理器及PWM处理电路构成控制系统，且通过控制系统精度控制，具有能量利用率高、制热制冷转换温度过冲小的优点。隔热箱体采用柔性材料制作，便于因地制宜的设计隔热箱体的外形，提高空间利用率。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱，其特点包括隔热箱体、底座、控制系统、半导体制冷片及金属导热片；所述隔热箱体由柔性材料制作，隔热箱体内设有一个隔热挡板，隔热挡板将隔热箱体分割为制冷区及保温制热区，在制冷区及保温制热区内分别设有温度传感器，在保温制热区的内壁上设有柔性加热片，隔热挡板的两侧分别设有半导体制冷片座及金属导热片座；

底座内设有控制箱、底座的面上设有隔热箱体座及触摸显示屏座；

控制系统由电源、控制器、微处理器、PWM处理电路及触摸显示屏组成；

所述半导体制冷片设于隔热挡板的半导体制冷片座上、金属导热片设于隔热挡板的金属导热片座上；

所述隔热箱体设于底座的隔热箱体座上，控制系统设于底座的控制箱内，且触摸显示屏设于底座的触摸显示屏座上；

所述控制系统的电源连接控制器，控制器连接PWM处理电路，并由PWM处理电路提供和两路独立的信号分别连接半导体制冷片、金属导热片及柔性加热片；

所述温度传感器与控制系统的控制器连接，控制器与微处理器及触摸显示屏连接。

本实用新型采用在隔热箱体内设有一个隔热挡板，将隔热箱体分割为制冷区及保温制热区，在隔热挡板的两侧分别设置半导体制冷片及金属导热片，在隔热挡板的半导体制冷片座上设置透孔，当半导体制冷片工作时，半导体制冷片的热能由透孔转移到保温制热区，通过半导体制冷片的热端产生的热能来保温；本实用新型可以在隔热箱体分别制冷和制热，采用控制器、微处理器及PWM处理电路构成控制系统，且通过控制系统精度控制，具有能量利用率高、制热制冷转换温度过冲小的优点。隔热箱体采用柔性材料制作，便于因地制宜的设计隔热箱体的外形，提高空间利用率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一实施例结构示意图；

图3为隔热挡板上半导体制冷片的结构示意图；

图4为隔热挡板上金属导热片的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1、图3、图4，本实用新型包括隔热箱体1、底座2、控制系统3、半导体制冷片4及金属导热片5；所述隔热箱体1由柔性材料制作，隔热箱体1内设有一个隔热挡板11，隔热挡板11将隔热箱体1分割为制冷区12及保温制热区13，在制冷区12及保温制热区13内分别设有温度传感器10，在保温制热区13的内壁上设有柔性加热片131，隔热挡板11的两侧分别设有半导体制冷片座111及金属导热片座112。

底座2内设有控制箱、底座2的面上设有隔热箱体座及触摸显示屏座。

控制系统3由电源31、控制器32、微处理器33、PWM处理电路34及触摸显示屏35组成。

参阅图1、图3、图4，所述半导体制冷片4设于隔热挡板11的半导体制冷片座111上、金属导热片5设于隔热挡板11的金属导热片座112上；所述隔热箱体1设于底座2的隔热箱体座上，控制系统3设于底座2的控制箱内，且触摸显示屏35设于底座2的触摸显示屏座上。

所述控制系统3的电源31连接控制器32，控制器32连接PWM处理电路34，并由PWM处理电路34提供和两路独立的信号分别连接半导体制冷片4、金属导热片5及柔性加热片131。

所述温度传感器10与控制系统3的控制器32连接，控制器32与微处理器33及触摸显示屏35连接。

本实用新型是这样工作的：

参阅图1、图3、图4，本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱，为了克服现有的恒温箱在能源合理利用、控温精确程度多方面的不足。本实用新型在隔热挡板11的半导体制冷片座111上设有透孔，半导体制冷片4均匀地分布在隔热挡板11的半导体制冷片座111上，由于半导体制冷片4的热端朝向透孔，当半导体制冷片4工作时，半导体制冷片4的热能由透孔转移到保温制热区13，通过半导体制冷片4的热端产生的热能来保温。

参阅图1、图3、图4，本实用新型不仅能够利用半导体制冷片4产生的热量用于保温，节约能源，还能够根据当前温度与设定温度的偏差情况自动调节制冷、制热的强度，使得隔热箱体1内制冷区12及保温制热区13的温度能够无限逼近用户所设定温度，很大程度上减小了制冷或制热的过冲效应。

工作时，本实用新型的制冷区12及保温制热区13内分设的温度传感器10与控制系统3的控制器32及微处理器33连接，分别监测制冷区12及保温制热区13内的温度，比较设定温度与当前温度的差值，并分别返回给微处理器33进行比较，并通过控制器32指令PWM处理电路34执行电源连接的通断，PWM处理电路34采用 PID控制器算法计算出即刻PWM波的占空比，通过PWM波的占空比以控制半导体制冷片4或金属导热片5及柔性加热片131的通电时长，设定合理的PID参数后，用户的设定温度与实际温度差值越大，工作时间越长；反之，工作时间越短，以达到精准控温，减小过冲的目的。

参阅图1、图3、图4，本实用新型的在隔热箱体1的保温制热区13采用了柔性加热片131加热，柔性加热片131均布在隔热箱体1保温制热区13的内壁上，利于隔热箱体1箱体形状的柔性设计，便于因地制宜的设计隔热箱体1的外形，提高空间利用率。

参阅图1、图3、图4，本实用新型的触摸显示屏35为人机交互的界面，通过触摸显示屏35对微处理器33与PWM处理电路34实施输入工作指令或修改程序，并能在触摸显示屏35上在线显示隔热箱体1当前的温度状态，一旦异常发出警示。

参阅图1、图3，下面以制冷区12为例，对本实用新型的工作过程进一步说明如下：

通过本实用新型的微处理器33采集制冷区12内的温度传感器10所传回的数据，与用户所设定得温度进行做差。若结果为负数，说明用户设定温度比制冷区12内实际温度高，则pwm波占空比为0，即pwm波持续输出低电平，控制器32控制半导体制冷片4处于断开，半导体制冷片4不工作。

随着温度渐渐回升，若结果为正数，说明当前制冷区12内温度比用户所设定的温度高，则当前的输出pwm波占空比为P参数乘以温度差值后归一化的结果。此pwm波作为信号，控制器32控制半导体制冷片4处于闭合。则在合理的P参数选取情况下，若温度差值很大，半导体制冷片4将持续工作，使制冷区12内温度尽快接近用户所设定温度，从而导致温差变小。

当温差变小后，半导体制冷片4为开关交替的状态工作，此交替频率取决于pwm波的频率，且电路闭合工作的时间随着温差的减小越来越短，更加精确地逼近用户所需温度。

参阅图2、图3、图4，本实用新型的在隔热箱体1的保温制热区13采用了柔性加热片131加热，柔性加热片131均布在隔热箱体1保温制热区13的内壁上，利于隔热箱体1箱体形状的柔性设计。当隔热箱体1保温制热区13的形状设计为弧面，此时柔性加热片131也能够顺利无缝贴合在弧面的保温制热区13的内壁上，同样能够正常工作；便于因地制宜的设计隔热箱体1的外形，提高空间利用率。

Claims (1)

1.一种PWM波调节控制的柔性材料双向恒温箱，其特征在于它包括隔热箱体（1）、底座（2）、控制系统（3）、半导体制冷片（4）及金属导热片（5）；所述隔热箱体（1）由柔性材料制作，隔热箱体（1）内设有一个隔热挡板（11），隔热挡板（11）将隔热箱体（1）分割为制冷区（12）及保温制热区（13），在制冷区（12）及保温制热区（13）内分别设有温度传感器（10），在保温制热区（13）的内壁上设有柔性加热片（131）；隔热挡板（11）的两侧分别设有半导体制冷片座（111）及金属导热片座（112）；

底座（2）内设有控制箱，底座（2）的表面上设有隔热箱体座及触摸显示屏座；

控制系统（3）由电源（31）、控制器（32）、微处理器（33）、PWM处理电路（34）及触摸显示屏（35）组成；

所述半导体制冷片（4）设于隔热挡板（11）的半导体制冷片座（111）上、金属导热片（5）设于隔热挡板（11）的金属导热片座（112）上；

所述隔热箱体（1）设于底座（2）的隔热箱体座上，控制系统（3）设于底座（2）的控制箱内，且触摸显示屏（35）设于底座（2）的触摸显示屏座上；

所述控制系统（3）的电源（31）连接控制器（32），控制器（32）连接PWM处理电路（34），并由PWM处理电路（34）提供和两路独立的信号分别连接半导体制冷片（4）、金属导热片（5）及柔性加热片（131）；

所述温度传感器（10）与控制系统（3）的控制器（32）连接，控制器（32）与微处理器（33）及触摸显示屏（35）连接。