专利名称：多联温度液位控制装置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物反应器液位保温控制领域，更具体的说它涉及多级联动液位和多级温度的控制，可以在本设计装置中实现温度和液位的联动控制。
背景技术：
在控制领域关于液位与温度的控制应用已十分广泛，其优点业内所熟知，但在小规模条件下，如对于小型微生物培养以及植物种子发芽率对比实验需要多个温度条件下进行并实现优化选择，需要多温度对比试验集于同一的装置的系统。基于这些特定要求需要设计多联温度液位控制系统，用以实现多温度控制同时进行对比试验，设计多个保温室同时进行系列测试，在保持其他外界环境条件完全一致时，同等时间内温度变化对于实验结果的影响，以提高控制精度和外界实验环境影响测试稳定性，提高实验结果的可靠性和稳定度。
发明内容
为了解决上述的存在的技术问题，本发明的目的是提供一种多联温度液位控制装置系统，该系统具有结构简单、实施方便的特点，同时实现了多级温度对比试验装置，提高了外界环境控制精度及要求，提高了控制精度和外界实验环境的稳定和实验结果的可信度。为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案
多联温度液位控制装置系统，该系统包括多联箱体和温度液位控制系统，多联箱体的外周壁由保温隔热材料制成，底部设有底座，上部设有保温盖，多联箱体的内部由多个按温度递增控制设置的保温室构成，多个保温室之间设置有保温隔热隔板隔开，并在各个保温室内部设有多个内隔网，内隔网将同一保温室分割成多个保温腔；第一保温室的外侧壁的底部设有装置进水口，在第一保温室的内侧保温隔热隔板的上部设有第一出水口提供第二保温室进水，第二保温室的内侧保温隔热隔板的底部设有第二出水口，依此类推，在末尾保温室的上部设有装置出水口 ；各个保温室内分别设置有加热器，加热器贯穿同一保温室的保温腔，并且各个保温室的内隔网设置为网状保证同一保温室内的各个保温液液温、液位一致；在各保温室的内侧面设置有保温液搅拌器，此搅拌器用于搅拌保温液使保温液混合均匀。在各个保温腔的底部设置有磁力搅拌器，此搅拌器目的是用于实验时带动反应器内反应液的搅拌，搅拌器的上方设置有用于支撑物件的托架，托架上面可以设置成网状，托架材料抗腐蚀性效果良好；所述的温度液位控制系统包括温度传感器、液位传感器、电气控制单元和控制面板，所述的温度传感器设置于各个保温室内指定位置，液位传感器设置于末尾保温室的设定部位，温度传感器通过变送器连接至电气控制单元，液位传感器通过液位变送器连接至电气控制单元，电气控制单元根据温度传感器采集的温度通过控制器控制各个加热器的工作达到先前所设定的温度，电气控制单元根据液位传感器采集的液位数据控制装置进水口的进水，所述的控制面板连接至电气控制单元用于输入控制温度和提供工作指示。作为进一步改进，上述的保温室具有三个，同一保温室分割成有三个保温腔。作为进一步改进，上述的第一出水口和第二出水口上分别设置有单向流水阀，以防止保温水的倒流。作为进一步改进，上述的温度传感器设置于各个保温室进水口液体流量相对稳定的位置。作为进一步改进，上述的温度传感器采用PT100温度传感器。作为进一步改进，上述的液位传感器采用超声波液位传感器。作为进一步改进，上述的单片机控制系统采用80C51单片机。作为进一步改进，上述用于反应器反应液的搅拌器和保温液搅拌器均采用磁力搅拌器。作为进一步改进，上述的保温盖采用保温隔热材料制成，保温盖上设有小孔，保温盖与箱体之间是通过铰链相连接。保温盖的外部为包装材料填充包装，保温盖盖下时保温盖与保温箱箱体密封性良好。作为进一步改进，上述的多联箱体的外部还设置有水平校准仪，多联箱体的上部还设置有手柄。校准仪与箱体内部联通实验开始时还可以作为保温箱液位指示仪，多联箱体的上部还设置手柄。手柄在不用时可以旋转向下，镶嵌入箱体外侧凹槽内。本发明由于采用了上述的技术方案，整个装置系统分为两个控制子系统保温液液位的控制及保温液温度的智能控制，其中温度控制采用多级温度控制，分为多个箱体的温度单独控制，此装置可以实现针对不同温度段温度变化对生化反应以及微生物的培养的影响，同时各保温箱温度可调，可以实现多级温度控制。装置的主要硬件电路和软件程序设计以单片机为核心，该装置实现了温度作为单一变量下其他控制条件包括实验时间与空间的同等条件的完善控制。本发明的目的是克服现有技术的缺点和不完善提供了一种改进了的温度控制装置，具体地说是一种对于实现了自动控制的保温液进行了多级的温度控制。使用本方法可以观测出同等条件下温度变化为各种实验带来的影响，大程度地提高实验精确度与实验结果的可信度，并增强了使用范围。该系统稳定可靠，使用简单，适用范围广，实验精度准确性高能够满足各种生化反应以及微生物培养及对比试验的要求。该系统利用了多级温度的控制的原理，提高了反应器的使用环境及以及实验的准确性经测试结果稳定可靠。装置提供一种液位控制系统一种温控系统及一种应用所述温控装置的温控方法。同时设计为多联箱体，每个箱体的温度可以手动设定，该装置系统作为单一变量实验对比试验装置，提高了外界环境控制精度及要求，本发明提高了保温液的控制精度稳定性，以及对于温度单一变量实验条件的超高标准要求。
图I为多联温度液位控制装置系统的外部结构示意图。图2为多联温度液位控制装置系统的内部结构示意图。图3为多联温度液位控制装置系统的俯视图。图4为多联温度液位控制系统的总体框图。
图5为温度控制主程序流程图。
具体实施例方式如图I所示的多联温度液位控制装置系统，该系统包括多联箱体I和温度液位控制系统，多联箱体I的外周壁由保温隔热材料制成，底部设有底座23，上部设有保温盖4。多联箱体I的外部还设置有水平校准仪2，多联箱体I的上部还设置有手柄3，在不使用的时候手柄3可以旋下的，镶嵌在多联箱体I外表的凹槽内。如图2、图3所示，多联箱体I的内部由多个按温度递增控制设置的保温室7、8、9构成，多个保温室7、8、9之间设置有保温隔热隔板10隔开，防止装置内部各箱体之间发生热交换而失去温度的保持功能。并在保温室
7、8、9内部设有两块内隔网17，内隔网17将同一保温室7、8、9分割成三个保温腔18。如图
2、图3所示，第一保温室7的外侧壁的底部设有装置进水口 11，装置进水口 11上设有保温液阀门，并且装置进水口 11连接有单项进水阀门，阀门是安装在第一保温室7的下面，当保温箱液位下降时用来吸保温液保持保温箱的液位平衡的装置。在第一保温室7的内侧保温隔热隔板10的上部设有第一出水口 12提供第二保温室8进水，第二保温室8的内侧保温隔热隔板10的底部设有第二出水口 13，在第三保温室9的上部设有装置出水口 14，第一出水口 12和第二出水口 13上均设置有单向流通阀，由此第一保温室7的水只能流往第二保温室8，第二保温室8的水只能流往第三保温室9，防止了倒流的发生。单向流通阀的开度可随液位差的变化而变化，从而满足进液需要。如图2所示，各个保温室7、8、9内分别设置有加热器20，加热器20贯穿同一保温室7、8、9的各个保温腔18，并且各个保温室7、8、9的内隔板17上设有多个通水孔19保证同一保温室7、8、9内的各个保温腔18内保温液的液温、液位一致；在各个保温腔18的底部设置有磁力搅拌器16，本磁力搅拌器是用以反应瓶存在时带动瓶内反应液搅拌而设置， 磁力搅拌器16的上方设置有用于支撑物件的托架15，在各保温室7、8、9的内侧面设置有保温液搅拌器24，此搅拌器用于搅拌保温液使保温液混合均匀。所述的温度液位控制系统包括温度传感器22、液位传感器23、电气控制单元和控制面板6，所述的温度传感器22设置于各个保温室7、8、9内。液位传感器23采用超声波液位传感器，设置于第三保温室9的设定部位，温度传感器22通过变送器连接至电气控制单元，液位传感器23通过液位变送器连接至电气控制单元，实时地传送到电气控制单元中作为闭环系统设计的反馈量。电气控制单元包括单片机控制系统、模拟量数字量输入/输出模块、电源模块等。它负责整个系统的数据采集、传输、运算，同时在其内部CPU中进行控制器的设计，输出信号给执行器件动作，使整个系统能够快速、准确的达到控制指标。液位控制系统的执行器是两个开度可控的进保温液装置，当控制器把输出指令通过D/A转换传送到控制阀时其内部的弹簧会发生位移变化，从而控制进装置进液口 11的阀门的开度，控制保温液的流入，使保温液箱液位达到设定值。如图4所示，单片机控制系统根据温度传感器22采集的温度通过控制器控制各个加热器的工作，单片机控制系统根据液位传感器23采集的液位数据控制装置进水口 11的进水。使用时，当装置外部进保温液口连接好之后，开动液位控制系统按钮，装置开始进保温液，当液位进到指定位置指示灯亮时，关闭进水阀门，之后液位变化时采用液位控制系统保持液位的平衡。然后打开电源开关，打开温控开关，进行温度的自动控制。液位控制系统的工作原理如下经液位传感器23检测，保温液位液位若达所设定液位标准以下O. 5cm时为下限报警，以便及时补充保温水。第三保温室9液位达下限O. 5cm时此时液位传感器23 将信号反馈给单片机处理系统启动相应程序，由执行元件打开进水阀门补充第三保温室9 的液位，此时保第一保温室7与第二保温室8之间的进水阀第二保温室8与第三保温室9 之间的进水阀门打开直至三个保温箱水位重新达到标准平衡水位。待液位达到规定液位时通过传感器反馈到处理器是进水阀门关闭。当水位上下限超过±5cm时报警器就会自动报警，此时单片机要作出相应判断发出指令产生相应动作，保持液位平衡。当新投入使用保温灌液位逐步下降达标准液位以下O. 5cm时重复上述过程。以确保保温液流入的稳定性。本发明单片机控制系统采用一片80C51为控制器，前向通道为温度采集和D/A转换，后向通道为温度控制通道，并由LED构成显示通道。首先各保温箱内部装有温度传感器22安装在保温室7、8、9底部托架15上，托架为网状，温度传感器22贴在托架15上。保温室7、8、9内温度传感器22将温度的变化转换成对应的电信号变化，即将温度转换成电压并进行放大， 然后进行A/D转换，此转换将模拟电压信号转化成为二进制数字电压信号，传送到80C51芯片，通过程序实现与设定的温度范围来比较判断，根据比较结果进行温度控制，以保持恒定的保温液温度，同时用数码管将实测温度显示出来。温度控制流程图如图5所示。如图I所示，控制面板6连接至单片机控制系统用于输入控制温度和提供工作指示。控制面板由一个发光二极管来进行模拟显示，系统的温度控制分为三个罐体各罐体温度控制范围均设定为I一99°C温度误差均为±0. 2°C。发光二极管发亮代表控制电路开始工作。在控制面板6上有磁力搅拌按钮，磁力按钮为四个其中一个为整个保温装置保温液的搅拌器按钮，三个各自控制个保温室的磁力搅拌按钮。按下按钮后磁力搅拌器旋转，需要停止时再按下按钮即可。如图I所示，保温盖3的设计为与保温箱体同样的材料，盖子上设计有小孔，此小孔是为平衡保温内外气压而设计。保温盖3与箱体之间是通过纽扣5相铰接。当需要打开盖子时只需将纽扣打开保温盖，盖子后部是通过旋转折页与箱体连接的，本设计中盖子的最大旋转角度为与前水平面为135°。
权利要求
1.多联温度液位控制装置系统，其特征在于该系统包括多联箱体(I)及温度液位控制系统，多联箱体(I)的外周壁由保温隔热材料制成，底部设有底座(23)，上部设有保温盖(4)，多联箱体(I)的内部由多个按温度递增控制设置的保温室(7、8、9)构成，多个保温室 (7、8、9)之间设置有保温隔热隔板(10)隔开，并在各个保温室(7、8、9)内部设有多个内隔网(17)，内隔网(17)将同一保温室(7、8、9)分割成多个保温腔(18);第一保温室(7)的外侧壁的底部设有装置进水口(11)，在第一保温室(7)的内侧保温隔热隔板的上部设有第一出水口(12)提供第二保温室(7、8、9)进水，第二保温室(7、8、9)的内侧保温隔热隔板(10) 的下部设有第二出水口(13)，依此类推，在末尾保温室的上部设有装置出水口(13);各个保温室(7、8、9)内分别设置有加热器(20)，加热器(20)贯穿同一保温室(7、8、9)的保温腔 (18)，并且各个保温室(7、8、9)的内隔网上设有若干的通水孔(19)保证同一保温室(7、8、 9)内的各个保温腔(18)保温液液温、液位一致，并在保温室(7、8、9)的内侧面设置有保温液搅拌器(24);在各个保温腔(18)的底部设置有反应液搅拌器(16)和搅拌器(16)的上方设置有用于支撑物件的托架(15);所述的温度液位控制系统包括温度传感器(22)、液位传感器(21)、电气控制单元和控制面板(6)，所述的温度传感器(22)设置于各个保温室(7、8、 9)内，液位传感器设(21)置于末尾保温室(7、8、9)的设定部位，温度传感器(22)通过变送器连接至电气控制单元，液位传感器(21)通过液位变送器连接至电气控制单元，电气控制单元根据温度传感器(22)采集的温度通过控制器控制各个加热器(20)的工作达到先前所设定的温度，电气控制单元根据液位传感器(21)采集的液位数据控制装置进水口(11)的进水，所述的控制面板(6 )连接至电气控制单元用于输入控制温度和提供工作指示。
2.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于保温室(7、8、9) 具有三个，同一保温室(7、8、9)分割成有三个保温腔(18)。
3.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于第一出水口(12) 和第二出水口(13)上分别设置有单向流水阀。
4.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于温度传感器(22) 设置于各个保温室(7、8、9 )进水口液体流量相对稳定的位置。
5.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于温度传感器(22) 采用PT100温度传感器。
6.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于液位传感器(21) 采用超声波液位传感器。
7.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于电气控制单元采用80C51单片机。
8.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于反应液搅拌器 (16)和保温液搅拌器(24)均采用磁力搅拌器。
9.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于保温盖(4)采用保温隔热材料制成，保温盖(4)上设有小孔，保温盖(4)与箱体之间是通过铰链(5)相连接。
10.10.根据权利要求I所述的多联温度液位控制装置系统，其特征在于多联箱体(I) 的外部还设置有水平校准仪(2 )，多联箱体的上部还设置有手柄(3 )。
全文摘要
本发明涉及生物反应器液位保温控制领域，更具体的说它涉及多级联动液位和多级温度的控制，可以在本设计装置中实现温度和液位的联动控制。多联温度液位控制装置系统，整个装置系统分为两个控制子系统保温液液位的控制及保温液温度的智能控制，其中温度控制采用多级温度控制，分为多个箱体的温度单独控制，此装置可以实现针对不同温度段温度变化对生化反应以及微生物的培养的影响，同时各保温箱温度可调，可以实现多级温度控制。
文档编号G05D27/02GK102591384SQ20121002852
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者夏凤毅, 李金叶, 梁伟健, 洪亚军, 盛成龙, 蒋敏 申请人:金华华东环保设备有限公司