CN209917921U - 一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，包括底座和加热水槽，在底座上设有控制单元，控制单元包括温控表和控制电路；加热水槽中设有加热元件、温度传感器和水位传感器；温控表通过控制电路分别与加热元件和温度传感器电性连接，控制电路还与水位传感器电性连接。当加热水槽中的水位与水位传感器高度齐平时，或当加热水槽中的水位低于水位传感器高度时，控制电路控制加热元件断电，致使加热元件不再进行加热，防止水浴锅发生爆裂，从而避免仪器报废及发生实验事故。

Description

一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅

技术领域

本实用新型属于实验室设备技术领域，涉及一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅。

背景技术

集热式恒温水浴锅性能好，灵敏度高，可控性强，升温快，主要应用于实验室中加热、蒸馏、干燥、浓缩，是各大院校、环保、卫生、防疫、石油、化工、医疗等单位实验人员理想的必备工具。

现有的恒温水浴锅使用管状浸入式电加热器，在加热时间相对较长的情况下，随着水分蒸发减少，加热器暴露在空气中持续加热会发生爆裂，从而使仪器报废甚至发生实验事故。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，解决了现有恒温水浴锅发生爆裂，导致仪器报废的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，包括底座和加热水槽，在底座上设有控制单元，控制单元包括温控表和控制电路；

加热水槽中设有加热元件、温度传感器和水位传感器；

温控表通过控制电路分别与加热元件和温度传感器电性连接；控制电路还与水位传感器电性连接；

当加热水槽中的水位与水位传感器高度齐平时，或当加热水槽中的水位低于水位传感器高度时，控制电路用于控制加热元件断电。

进一步，加热元件和水位传感器通过电路连接器与控制电路连接，电路连接器设置在底座与加热水槽中间的空腔内。

进一步，水位传感器采用水位检测电极。

进一步，水位检测电极包括两端有端板封闭的筒体，筒体内设有一根电极杆，电极杆的顶端与加热元件的顶点平齐；底端通过螺塞固定在加热水槽的底部，电极杆与螺栓之间衬有绝热套。

进一步，控制电路包括电源电路、水位检测电路、温度检测电路和执行电路，电源电路为水位检测电路、温度检测电路和执行电路提供电压；

水位检测电路包括运算放大器N1、晶体管V1和发光二极管VL3；执行电路包括晶体管V2、晶体管V3、电磁继电器K、发光二极管VL1；

运算放大器N1用于控制晶体管V1和晶体管V3的通断，当晶体管V1和晶体管V3导通时，发光二极管VL3和发光二极管VL1发光，同时晶体管V2处于断开状态，电磁继电器K处于释放状态，加热元件断电；当晶体管V1和晶体管V3断开时，发光二极管VL3和发光二极管VL1不发光。

进一步，晶体管V1和晶体管V3采用S9013系列元器件，晶体管V2采用S8050系列元器件。

进一步，底座上还设有控制面板和开关，开关包括加热键和电源键，开关与控制电路电性连接，控制面板与温度传感器电性连接。

进一步，温度传感器采用电接点温度计。

进一步，在加热水槽上方设有盖板，盖板上开有温度计插孔，电接点温度计通过温度计插孔伸入加热水槽中。

进一步，加热元件采用加热管或加热线圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，包括底座和加热水槽，加热水槽中设有加热元件、温度传感器和水位传感器，加热元件用于对液体进行加热，温度传感器用于测量液体的温度，水位传感器用于检测加热水槽中的水位，当加热水槽内水位与水位传感器高度齐平时，或当加热水槽中的水位低于水位传感器高度时，改变控制电路中的电位的高低，致使加热元件断开，不再进行加热，防止水浴锅发生爆裂，从而避免仪器报废及发生实验事故。

进一步，加热元件与水位传感器通过电路连接器与控制电路连接，可以将导线集成在电路连接器中，不容易漏电，而且方便维修。

进一步，采用电极式水位传感器，其适合于静态和动态水面，不受环境参数影响，且自身采用了牺牲阳极保护法和信号保护法，在不影响精度的前提下，保障了传感器的使用寿命，且安装维护方便，稳定可靠。

进一步，控制电路包括电源电路、水位检测电路、温度检测电路和执行电路，电源电路为水位检测电路、温度检测电路和执行电路提供电压；温度检测电路用于使水浴锅内的温度保持恒温，水位检测电路通过改变电路中的电位的高低，控制其运算放大器的电位输出，从而控制其中NPN三极管的截止与导通状态，使电磁继电器改变状态，致使加热电路的断路。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的控制电路框图。

其中，1为盖板，2为加热元件，3为水位检测电极，4为电路连接器，5为支架，6为控制面板，7为电接点温度计，8为开关，9为底座，10为温度计插孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型的一种防烧干自动断电的集热式恒温水浴锅，包括箱体，箱体包括底座9和加热水槽，在底座9上设有控制单元，控制单元包括温控表和控制电路；加热水槽中设有加热元件2、温度传感器和水位传感器；温控表通过控制电路分别与加热元件2和温度传感器电性连接，控制电路还与水位传感器电性连接。温控表的型号为XMTQ-3410WG。

加热元件2和水位传感器通过电路连接器4与控制电路连接，电路连接器4设置在底座9与加热水槽中间的空腔内。空腔内设有支架5，通过支架5支撑。

水位传感器采用水位检测电极3，加热元件2采用加热管或加热线圈，加热管和水位检测电极3设置于加热水槽的底部。

如图2所示，温度传感器采用电接点温度计7，在水槽上方设有盖板1，盖板1上开有温度计插孔10，电接点温度计7通过温度计插孔10伸入加热水槽中。

所述底座9上还设有控制面板6和开关8，开关8包括加热键和电源键，控制面板6与温度传感器电性连接，控制面板6用于显示加热水槽中的液体温度，电源通过开关8与控制电路电性连接。

本实用新型的水浴锅通过电极式水位传感器以及其附属电路来控制加热电路，通过其集成电路中运算放大器对于电位的判定，进而改变其输出电平，达到对于实际线路的阻断。

电极式水位传感器，包括两端有端板封闭的筒体，筒体内设有一根电极杆，顶端与加热元件2的顶点平齐，底端通过螺塞固定在水浴锅的底板上，电极杆与螺栓之间衬有绝热套。

如图3所示，水浴锅温度控制电路包括电源电路、水位检测电路、温度检测电路和执行电路。

电路中，电源电路包括变压器T、整流二极管VD1～VD4、电阻R6、电源指示发光二极管VL2、滤波电容C1～C4和三端稳压集成电路IC1，IC1采用LM7812元器件。

水位检测电路包括运算放大器N1、晶体管V1、发光二极管VL3、电阻R8～R12和水位检测电极3。

温度检测电路包括运算放大器N2、热敏电阻RT、电阻R2、R4、R5和电位器RP。RT为负温度系数热敏电阻。

执行电路包括晶体管V2、晶体管V3、电磁继电器K、二极管VD5、发光二极管VL1和电阻R1、R3、R7。

交流220V电压依次经变压器T降压、VD1～VD4整流、C1滤波及IC1稳压后，产生+12V电压，供给水位检测电路、温度检测电路和执行电路，同时也将电源指示发光二极管VL2点亮。

晶体管V1和晶体管V3采用S9013系列元器件，晶体管V2采用S8050系列元器件，整流二极管VD1～VD5采用IN4007型的二极管。

具体的电路连接关系为：

运算放大器N2的正相输入端与水位检测电极3的第一端连接，并与电阻R12的第二端连接；

运算放大器N2的反相输入端与电阻R10和R11的第二端连接，电阻R10的第一端与水位检测电极3的第二电极端连接；

运算放大器N2的输出端通过电阻R9与晶体管V3的基极连接，晶体管V3的集电极通过发光二极管VL3与电阻R8的第二端连接；

晶体管V3的发射极与电源指示发光二极管VL2的一端、电位器RP的第二端、晶体管V2的发射极及晶体管V1的发射极连接，电源指示发光二极管VL2的另一端与电阻R6的第二端连接，电位器RP的第一端与运算放大器N1的反相输入端和电阻R4的第二端连接，运算放大器N1的正相输入端通过热敏电阻RT与水位检测电极3的第二端和电阻R5的第二端连接，运算放大器N1的输出端通过电阻R3与晶体管V2的集电极和晶体管V1的基极连接，晶体管V2的基极通过电阻R7与电阻R9连接，晶体管V1的集电极与电阻R2的第二端、电阻R1的第二端、二极管VD5的输入端及电磁继电器K的第一端均连接，电阻R2的第一端与电阻R4的第二端连接，电阻R1的第一端与发光二极管VL1的第二端连接。

电阻R4的第一端、R5的第一端、R6的第一端、R8的第一端、R11的第一端、R12的第一端、发光二极管VL1的第一端及二极管VD5的第二端均与电容C4的一端连接。

在刚接通电源时，热敏电阻RT的阻值较大，运算放大器N2因正相输入端的电压高于反相输入端的电压而输出高电平，使晶体管V2饱和导通，电磁继电器K吸合，其常开触头将水浴锅内加热元件EH的工作电源接通，加热元件EH开始加热，使水浴锅开始升温。

随着水浴锅内温度的升高，热敏电阻RT的阻值逐渐减小，使运算放大器N2正相输入端的电压逐渐下降。当运算放大器N2的正相输入端电压低于其反相输入端电压时，运算放大器N2输出低电平，使晶体管V2截止，电磁继电器K释放，加热元件EH断电而停止加热。之后水浴锅内温度又开始下降，热敏电阻RT的阻值则逐渐增大，运算放大器N2正相输入端的电压也开始缓慢上升，当运算放大器N2的正相输入端电压高于其反相输入端电压时，运算放大器N2又输出高电平，使晶体管V2导通，电磁继电器K吸合，加热元件EH又开始通电加热。如此周而复始，使水浴锅内的温度保持恒定值。

利用水浴锅内水的导电性，当水浴锅内的水位高于加热元件2的顶点时，水位检测电极3使电路回路中的运算放大器N1的同相输入电压比反向输入的电压小，致使运算放大器N1输出的信号为低电平，导致晶体管V1和晶体管V3的发射结的电压均小于PN结的导通电压，基极电流为零，此时NPN型三极管不具有电流放大作用，而集电极与发射极之间相当于电路开关8处于断开状态，使晶体管V1和晶体管V3处于截止状态，发光二极管VL3不发光，发光二极管VL1不发光。发光二极管VL3作为内部检测使用，发光二极管VL1作为外部指示用。

当水位降至与加热元件2顶点平齐及以下时，水位检测电极3使电路回路中的运算放大器N1的同相输入电压比反向输入电压大，致使运算放大器N1输出的信号为高电平，导致晶体管V1和晶体管V3的发射结的电压均大于PN结的导通电压，处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电极反向偏置，这时基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一值附近不怎么变化，此时NPN三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极就相当于电路开关8处于导通状态，使晶体管V1和晶体管V3处于导通状态，发光二极管VL3发光，发光二极管VL1发光，指示水浴锅缺水；同时晶体管V2根据电压的相关原理而截止，使电路中的电磁继电器K释放，使加热元件EH断电。通过水位检测电极3控制电路中电平的变化反馈到电路中使电磁继电器K工作而可以有效的防止加热线圈缺水而干烧导致的线圈爆裂。

调整电位器RP的阻值，可以改变运算放大器N2反相输入端的基准电压值，从而改变控温范围。使用中随着水浴锅中水的蒸发，水浴锅内水位逐渐降低。在水位高于水位检测电极3时，运算放大器N1输出低电平，晶体管V1和运算放大器V3处于截止状态，发光二极管VL1不发光。当水位降至水位检测电极3以下时，运算放大器N1的正相输入端电压将高于反相输入端的基准电压，运算放大器N1输出高电平，使晶体管V1和运算放大器V3导通，发光二极管VL1点亮，指示水浴锅内缺水；同时晶体管V2截止，电磁继电器K释放，加热元件EH断电，防止缺水干烧。

Claims (10)

1.一种防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，包括底座(9)和加热水槽，在底座(9)上设有控制单元，控制单元包括温控表和控制电路；

加热水槽中设有加热元件(2)、温度传感器和水位传感器；

温控表通过控制电路分别与加热元件(2)和温度传感器电性连接；控制电路还与水位传感器电性连接；

当加热水槽中的水位与水位传感器高度齐平时，或当加热水槽中的水位低于水位传感器高度时，控制电路用于控制加热元件(2)断电。

2.根据权利要求1所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，加热元件(2)和水位传感器通过电路连接器(4)与控制电路连接，电路连接器(4)设置在底座(9)与加热水槽中间的空腔内。

3.根据权利要求1所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，水位传感器采用水位检测电极(3)。

4.根据权利要求3所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，水位检测电极(3)包括两端有端板封闭的筒体，筒体内设有一根电极杆，电极杆的顶端与加热元件(2)的顶点平齐；底端通过螺塞固定在加热水槽的底部，电极杆与螺栓之间衬有绝热套。

5.根据权利要求1所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，控制电路包括电源电路、水位检测电路、温度检测电路和执行电路，电源电路为水位检测电路、温度检测电路和执行电路提供电压；

水位检测电路包括运算放大器N1、晶体管V1和发光二极管VL3；执行电路包括晶体管V2、晶体管V3、电磁继电器K、发光二极管VL1；

运算放大器N1用于控制晶体管V1和晶体管V3的通断，当晶体管V1和晶体管V3导通时，发光二极管VL3和发光二极管VL1发光，同时晶体管V2处于断开状态，电磁继电器K处于释放状态，加热元件(2)断电；当晶体管V1和晶体管V3断开时，发光二极管VL3和发光二极管VL1不发光。

6.根据权利要求5所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，晶体管V1和晶体管V3采用S9013系列元器件，晶体管V2采用S8050系列元器件。

7.根据权利要求1所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，底座(9)上还设有控制面板(6)和开关(8)，开关(8)包括加热键和电源键，开关(8)与控制电路电性连接，控制面板(6)与温度传感器电性连接。

8.根据权利要求1所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，温度传感器采用电接点温度计(7)。

9.根据权利要求8所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，在加热水槽上方设有盖板(1)，盖板(1)上开有温度计插孔(10)，电接点温度计(7)通过温度计插孔(10)伸入加热水槽中。

10.根据权利要求1所述的防干烧自动断电的集热式恒温水浴锅，其特征在于，加热元件(2)采用加热管或加热线圈。

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