一种可携行智能化洁净环境检测专用大容量微生物培养箱的制作方法

本实用新型涉及微生物培养箱技术领域，特别是涉及一种可携行智能化洁净环境检测专用大容量微生物培养箱。

背景技术：

在外场洁净环境的检测工作中，培养箱为了适应全天候外场检测需要，需要具备在外界温度高于或者低于培养设定温度的环境中，均可以保证培养箱内受控空间的温度持续保持在设定温度的波动范围以内。所以，培养箱应该根据规程要求设定培养温度，并参考外界环境温度，执行“制冷-恒温”或者“制热-恒温”的工作，并在足够长的时间（没有外界能源供应的条件下）内保持箱内受控空间的温度符合相关规程的要求。为了保证温度的控制，现有的培养箱会在其箱体一侧单独安装风扇，再在另一侧安装热电元件，以实现内部环境的加热升温和散热降温。或者是在箱体一侧分别安装多个方向不同的热电元件，以分别实现降温和升温，如中国专利文件201520120693.8提出的一种生化培养箱和中国专利文件201621461709.2提出的一种恒温培养箱。但以上两种安装方式，无论是哪一种，都需要占据箱体较大面积来进行风扇或热电元件的安装，提高了安装成本。特别是直接在箱体上安装散热风扇这种方式，不仅散热效率低，且因为风扇结构的特殊性，其在散热时必须要与外界交互，同时增加了对培养箱密封性控制的难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为了克服上述缺陷，提出一种可携行智能化洁净环境检测专用大容量微生物培养箱以在提高温度控制效率的同时降低培养箱的安装成本。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种可携行智能化洁净环境检测专用大容量微生物培养箱，包括箱体和设置在箱体内的控制电路，所述控制电路包括主控模块、双向热导器件和电源模块，电源模块为整个培养箱的工作供电，其输出端连接主控模块的输入端；主控模块用于控制双向热导器件的工作，其输出端与双向热导器件的输入端连接；所述双向热导器件安装在箱体一侧，其包括两个风机、若干半导体和导体板，每一个导体板的两侧分别固定有等量的半导体以组成热电元件，每个热电元件并联组成组合热电元件，风机分别固定在组合热电元件的两侧；所述主控模块设有扩展接口g，组合热电元件的输入端通过切换元件分别与主控模块的扩展接口g和其输出接口连接，通过主控模块控制切换元件，以实现组合热电元件吸热和散热的功能。

进一步地，所述切换元件为继电器，继电器均选用单刀双掷型。

进一步地，所述继电器k1上选用一个单刀双掷开关s1，继电器k2上选用一个单刀双掷开关s2；开关s1、s2的输出端分别与组合热电元件的正负输入端连接，开关s1、s2输入端的一个触点s11、s21连接主控模块的扩展接口g，开关s1、s2输入端的另一个触点s12、s22连接外部电源，所述继电器k1的输入端与主控模块的接口h连接，继电器k2的输入端与主控模块的接口c连接，继电器k1、k2的输出端均与主控模块的扩展接口g连接。

进一步地，所述电源模块包括供电的锂电源、充电保护模块和与锂电池通过信号线连接的电源开关，电源开关设置在箱体上，所述充电保护模块的输入端与外部市电连接，输出端与锂电源的输入端连接。

由于采用了上述方案，本实用新型的有益效果在于：解决了现有技术的不足，本实用新型提出一种可携行智能化洁净环境检测专用大容量微生物培养箱，其好处是：

（1）本实用新型采用双向热导器件的方式，只需在箱体安装一个组合热电元件，再通过主控模块切换与组合热电元件的连接方式，即可实现降温与升温，降低了安装成本。

（2）本实用新型通过主控模块的不同引脚传递给中间控制器的信号指示，可实现组合热电元件的供电的自动切换，避免需要手工转换供电方向的弊端。

（3）本实用新型的主控模块增设了扩展接口，能提高其输出接口的负载能力，以带动并联了多个热电元件的组合热电元件，避免出现热电元件无法正常工作的情况。

（4）本实用新型的双向热导器件包括风机和并联了多个热电元件组成的组合热电元件，相较于单个的热电元件而言，升温或降温更快，提高了培养箱的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型所述控制模块的电路框图。

图2是本实用新型所述双向热导元件的结构示意图。

图3是本实用新型所述组合热电元件加热时的电路图。

图4是本实用新型所述组合热电元件散热时的电路图。

图5是本实用新型所述箱体的结构示意图。

附图标记：1-箱体，2-双向热导器件，21-风机，211-外壳，22-组合热电元件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图5所示，一种可携行智能化洁净环境检测专用大容量微生物培养箱，包括箱体1和设置在箱体1内的控制电路。所述控制电路包括主控模块、双向热导器件2和电源模块，电源模块为整个培养箱的工作供电，其输出端连接主控模块的输入端；主控模块用于控制双向热导器件2的工作，其输出端与双向热导器件2的输入端连接，主控模块采用以stm8s单片机为主的集成板，如图1所示。所述双向热导器件2安装在箱体1的一侧。

具体地说，所述箱体1包括箱盖和箱身，箱盖与箱身通过设置在箱盖上的安全锁扣紧，以确保其内部样品的安全。箱身的前、左、右三侧均设有提把，方便培养箱的搬运，其底部设有脚轮以及与脚轮相配合的可伸缩拉杆，便于培养箱的携行。其提把、脚轮与可伸缩拉杆的设计与市面上行李箱的设计相同，因此在这里对其结构不再赘述。所述箱体1的材料为一次性注射成型高强度abs树脂，在箱体1内还设有加强筋以提高整个箱体1的强度和耐用性。

进一步地，所述电源模块包括供电的锂电源、充电保护模块和与锂电池通过信号线连接的电源开关，所述充电保护控制模块采用以xh-m604芯片为主的集成板。电源开关设置在箱体1上，便于操作人员从外部打开电源开关，使得培养箱内的控制电路通电。所述充电保护模块的输入端与外部市电连接，输出端与锂电源的输入端连接，以保护锂电源的正常充电，使得锂电池不会产生过充或未充满等有损其正常使用的情况。锂电源的输出端作为整个电源模块的输出端与主控模块的输入端连接，双向热导器件2安装在箱体1的一侧，以实现箱体1内的制热或制冷。主控模块和电源模块的电路结构均集成在pcb电路板上，便于安装在箱体1内。

进一步地，所述双向热导器件2包括依次设置的风机21、风机外壳211、组合热电元件22、风机外壳211和风机21，两个风机21的吹风背面皆朝向热电元件，如图2所示。组合热电元件22由若干热电元件并联而成，且其封装在外部的封装壳内，封装壳选用陶瓷片或者其他导热的绝缘材料。热电元件包括导体板及其两面分别固定的等量的若干半导体，导体板的正负端即为热电元件的正负端，并联时，若干热电元件正极相连。封装壳上设有正引脚与其连接；若干热电元件负极相连，且封装壳上设有负引脚与其连接。因为单个热电元件产生的温差较小，所以本实用新型采用多个热电元件并联。

具体地说，导体板选用铜、铝等金属导体板。其中，导体板两侧的半导体分别为数量相等的n型半导体和p型半导体。如此，在接通电源后，热电元件的两侧会产生电子-空穴对，其一侧的内能减小，温度减低，并向外界环境吸热，基于能量守恒定律，另一侧的内能增加，温度升高，并向外部环境放热，通过热电元件两侧会分别吸热和放热以实现环境温度的改变。

进一步的，箱体1上设有开口，组合热电元件22嵌入安装在开口中，使得组合热电元件22的一个侧面位于箱体1内，另一个侧面位于箱体1外（为了便于描述，在本实施例中选用固定p型半导体的一侧位于箱体1内侧）。两侧风机21通过风机外壳211、螺栓与开口对应的箱体内、外壁连接。

进一步地，所述主控模块通过其输出端与双向热导器件2连接，以向双向热导器件2提供电流，使得二者工作。具体地说，主控模块的输出端包括接口c、h，在主控模块上还设有扩展接口g，扩展接口g上连接有继电器，以实现组合热电元件22的吸热和散热。所述继电器分别为k1、k2，继电器均选用单刀双掷型。即继电器k1上选用一个单刀双掷开关s1，继电器k2上选用一个单刀双掷开关s2。开关s1、s2的输出端分别与组合热电元件22的正负输入端连接，开关s1、s2输入端的一个触点s11、s21连接主控模块的扩展接口g，开关s1、s2输入端的另一个触点s12、s22连接外部电源，所述继电器k1的输入端与主控模块的接口h连接，继电器k2的输入端与主控模块的接口c连接，继电器k1、k2的输出端均与主控模块的扩展接口g连接。所述风机21的正负输入端分别与主控模块的扩展接口g和外部电源连接。

当箱体1内部需要升温时，主控模块控制继电器k1、k2的不同吸合状态，使得开关s1的输出端连接其输入端的触点s12，开关s2的输出端连接其输入端的触点s21，此时组合热电元件22的正输入端与外部电源连接，其负输入端与主控模块的扩展接口g连接。此时电子由负极触发，经过n型半导体，在此吸收能量，此时n型半导体为吸热端，即其朝向的外部环境温度降低，然后到p型半导体，并在此放出热量，此时p型半导体为放热端，即使得其朝向的箱体1内部环境温度升高，如图3所示；组合热电元件22在放热时，热能过大，所以主控模块还控制位于箱体1内部的风机21转动，以小幅度降低箱体1内的温度，使得箱体1内的温度逐级上升，避免箱体1内部因为组合热电元件22的突然放热而急速升温，以影响其内部的培养物。且风机21对箱体1内的小幅降温可避免p型半导体因为在放热时自身热量过大，而出现元件烧毁的情况。

当箱体1内部需要降温时，主控模块控制继电器k1、k2的不同吸合状态，开关s1的输出端连接其输入端的触点s11，开关s2的输出端连接其输入端的触点s22，此时组合热电元件22的正输入端与主控模块的扩展接口g连接，其负输入端与外部电源连接。同样的，电子由负极触发，经过p型半导体，在此吸收能量，此时p型半导体为吸热端，使得其朝向的箱体1内部环境温度降低，主控模块控制箱体1内部的风机21转动，使得温度能够扩散到整个箱体1，实现全面降温；继而n型半导体变成放热端，使得其朝向的外部环境温度升高，如图4所示；且主控模块控制外部的风机21转动，使得外部环境温度小幅降低，进而使得朝向外部环境的n型半导体的温度逐渐降低，避免组合热电元件22因其自身热量过大，而出现元件烧毁的情况。

值得说明的是，风机21不直接对组合热电元件22放热端进行吹风散热的好处是，避免放热端因为风机21的存在，其温度直接出现梯度下降，如此不利于其元件使用的长久度。如此，热电元件每被导通一次，就有热量被传输，造成温差，以改变箱体1内部的温度，实现箱体1内温度的稳定。

进一步地，主控模块还电连接有温度传感器，所述温度传感器采用ntc系列，以检测箱体1内部的温度，并将此数据传递至主控模块，主控模块从而根据温度传感器检测到的数据传输信号至双向热导器件2，从而实现箱体1内温度的控制。

一般的培养箱会在其箱体一侧单独安装风扇，再在另一侧安装热电元件，以实现内部环境的加热升温和散热降温。或者是在箱体一侧分别安装多个方向不同的热电元件，以分别实现降温和升温。以上两种安装方式，无论是哪一种，都需要占据箱体较大面积来进行风扇或热电元件的安装，提高了安装成本。且培养箱本身便对密封性要求很高，在箱体上开设越多的安装口，对于其密封性的控制便越难。特别是直接在箱体上安装散热风扇这种方式，因为风扇结构的特殊性，其在散热时必须要与外界交互，所以这更增加了对培养箱密封性控制的难度。而本实用新型采用双向热导器件2的方式，只需在箱体1安装一个组合热电元件22，通过主控模块切换与组合热电元件的连接方式，即可实现降温与升温。这样的安装方式也只需在箱体1上开设一个安装口，安装好组合热电元件22后，做好安装口与组合热电元件四周的密封即可，降低了密封难度和安装成本。进一步地，为了保证热电元件的正常使用，本实用新型还在组合热电元件22的两侧固定有风机21，风机21可对其散热的一侧进行小幅降温，避免散热端因为温度过高，而造成本身的损坏。

其本实用新型通过主控模块与继电器之间的连接，主控模块的不同引脚传递给中间控制器的信号指示，可实现组合热电元件22的供电的自动切换，避免需要手工转换供电方向的弊端。同时主控模块增设的扩展接口，能提高其输出接口的负载能力，以带动并联了多个热电元件的组合热电元件22，避免出现热电元件无法正常工作的情况，如此安装一个组合热电元件22即可实现箱体1内的自动升温和降温，保证其内部的微生物不受外部环境温度的控制，使得微生物能够处于正常温度环境下培养。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。