淺談一種智能恒溫水浴箱的構(gòu)思

朱陽(yáng)磊?李谷?洪金輝?徐金濤

摘 要 恒溫水浴箱廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是科研實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不可或缺的水浴設(shè)備。恒溫水浴箱的穩(wěn)定性為科研實(shí)驗(yàn)的成功提供保障，智能化的恒溫水浴箱更是提高實(shí)驗(yàn)效率，保障實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的先進(jìn)技術(shù)手段。手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的加入，更是在時(shí)間、人力、效率方面有了飛躍性的意義

關(guān)鍵詞 水浴箱;智能操控;恒溫設(shè)備

恒溫水浴箱是一種用于干燥、濃縮、蒸餾、浸漬化學(xué)試劑、浸漬藥品和生物制劑以及用于水浴恒溫加熱和其他溫度試驗(yàn)等的設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、化工、生物技術(shù)等科研院所、實(shí)驗(yàn)室、教育教學(xué)機(jī)構(gòu)中，是各領(lǐng)域科研實(shí)驗(yàn)室的必備工具。

目前常用恒溫水浴箱其加熱是通過(guò)一種間接加熱法以加熱水來(lái)達(dá)到加熱產(chǎn)品的效果，可避免直接加熱造成的劇烈程度以及溫度的不可控性，達(dá)到平穩(wěn)加熱的效果。目前市面上常用的水浴箱主要有電熱恒溫水浴箱和水浴鍋兩種，這兩種水浴箱都是通過(guò)人工手動(dòng)加水，放水以及溫度的控制和調(diào)節(jié);加熱產(chǎn)品的規(guī)格受水浴箱體的限制較大;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要操作者及時(shí)對(duì)水浴箱進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié);實(shí)驗(yàn)往往還需要留出水浴箱的加熱時(shí)間。此外，加熱狀態(tài)下箱內(nèi)的水被不斷消耗，如果加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致箱內(nèi)水燒干，水浴箱箱蓋多采用不透明的不銹鋼材質(zhì)，極不易察覺(jué)，這樣不但影響產(chǎn)品持續(xù)水浴的效果，更會(huì)縮短水浴箱壽命，影響水浴箱的控溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的甚至?xí)?duì)操作人員造成安全隱患。我們立足現(xiàn)有恒溫水浴箱的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用者的感受構(gòu)思設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易觀察、受熱穩(wěn)定均勻、多種溫控且變溫轉(zhuǎn)換迅速，可隨時(shí)通過(guò)手機(jī)APP智能操控的恒溫水浴箱。

構(gòu)思如下[1]：①智能水浴箱主體，包括箱體，密封的箱蓋;箱體的底部?jī)蓚?cè)設(shè)進(jìn)水口與出水口;箱體的上部設(shè)溢流口;進(jìn)水口、出水口和溢流口上設(shè)智能感應(yīng)控溫水龍頭。箱體底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有加溫裝置;加溫裝置上設(shè)帶網(wǎng)孔隔板;箱體前端設(shè)智能顯示屏，含開(kāi)關(guān)機(jī)、預(yù)約按鈕、水位控制設(shè)定器、換水控制器以及電源開(kāi)關(guān)。顯示屏嵌裝在控制機(jī)構(gòu)表面，控制機(jī)構(gòu)表面還設(shè)有若干開(kāi)關(guān)按鈕，控制機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有控制器，所述顯示屏和開(kāi)關(guān)按鈕均與控制器電性連接。②箱體設(shè)透明觀察窗，且透明觀察窗與箱體密封。③加溫裝置：布設(shè)于箱體內(nèi)側(cè)三面，有急速降溫和控溫裝置，可采用國(guó)際整流器（IR）晶體發(fā)熱器、冷凝芯片，使其具有超高的加熱效率和降溫效率，并能在短時(shí)間將水升溫，并根據(jù)需要急速降溫到用戶所需的溫度，還能利用控溫裝置維持水溫。④水域變化裝置：利用真空隔熱板，將下方的加溫裝置進(jìn)行分割，具體結(jié)構(gòu)如下：隔熱板大體呈現(xiàn)立體的“T”形，該“T”形隔熱板通過(guò)控制器可以將加溫裝置區(qū)域分為相互隔絕的三個(gè)區(qū)域。在“T”形隔熱板上方增加隔絕水域的伸縮隔熱板，當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要它時(shí)，可將水域隔絕為三部分，并且分別對(duì)應(yīng)其下方的加溫裝置，達(dá)到不同的加溫裝置控制不同的水域的作用。當(dāng)把隔熱板縮回，上方的水域就可連為一體，可共同受三個(gè)方面的加溫裝置控制。⑤手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)：為實(shí)現(xiàn)對(duì)于水浴箱的遠(yuǎn)程控制，添加遠(yuǎn)程控制模塊，結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)出一款與云服務(wù)器進(jìn)行通信的水浴箱APP遠(yuǎn)程控制應(yīng)用程序，擴(kuò)展了對(duì)水浴箱的控制方式。其采用ZigBee終端模塊，通過(guò)手機(jī)客戶端發(fā)送控制命令驅(qū)動(dòng)ZigBee終端，利用手機(jī)移動(dòng)終端APP，將水浴箱和手機(jī)連接起來(lái)，進(jìn)而控制整個(gè)使用過(guò)程。該APP應(yīng)用程序可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制水浴箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)水浴箱的遠(yuǎn)程預(yù)加熱，斷電，再加熱等過(guò)程，讓加熱實(shí)驗(yàn)過(guò)程既無(wú)前慮亦無(wú)后憂。

該智能恒溫水浴箱有其創(chuàng)新特色之處[2]：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，空間占用小;②在箱體的側(cè)面設(shè)觀察窗，方便隨時(shí)觀察箱體加溫物體的情況，保證箱內(nèi)的使用安全;③通過(guò)設(shè)置水位感應(yīng)控制器，防止箱內(nèi)干燒，有效提高設(shè)備使用年限，避免化學(xué)試劑的爆炸等安全隱患;④換水按鍵，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室需求設(shè)置常規(guī)自動(dòng)更換水，也可感應(yīng)向內(nèi)水體污染程度及時(shí)更換用水，以此來(lái)避免因反復(fù)加熱升溫導(dǎo)致水體水垢、細(xì)菌、亞硝酸鹽等的產(chǎn)生，甚至水垢集聚在溫度調(diào)節(jié)器及箱體自帶溫度計(jì)上，致使箱內(nèi)外溫度產(chǎn)生誤差影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果及時(shí)更換水浴箱中的水可有效提高水浴箱的加熱效率;⑤感應(yīng)控溫水龍頭，可自動(dòng)感應(yīng)加水，出水和加熱，保證箱內(nèi)加熱物體充分在水浴中，保證實(shí)驗(yàn)加熱的穩(wěn)定性，所需溫度的精確度;⑥預(yù)約控制，可設(shè)定水浴箱的使用時(shí)長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)機(jī)預(yù)約等功能，也可遠(yuǎn)程操作水浴箱的開(kāi)關(guān)機(jī)，方便快捷;⑦水域隔板可拆卸連接，使得隔板的拆卸和安裝更為的便捷，同時(shí)，也使得隔板在搭接件上的連接更為牢固;其具有整體牢固、設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)便、快捷等優(yōu)點(diǎn);⑧手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制，不僅操作方便，節(jié)省資源，提高設(shè)備的使用效率，而且可使該設(shè)備走出實(shí)驗(yàn)室，廣泛應(yīng)用家庭生活。

現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室離不開(kāi)設(shè)備的現(xiàn)代化，現(xiàn)代化的設(shè)備需不斷更新、優(yōu)化、升級(jí)。作為各領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室的基礎(chǔ)配套設(shè)備，恒溫水浴箱發(fā)揮著其獨(dú)特的價(jià)值，它的功能隨著不斷更新的需求值得我們認(rèn)真研究，不斷的改進(jìn)。該智能恒溫水浴箱的構(gòu)思是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的新應(yīng)用，是提高品質(zhì)發(fā)揮水浴功能的重要體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭昌波，秦前清，袁軍，等.計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)研究及實(shí)踐[J].昆明醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（6）：1636-1638.

[2] 彭建英，謝國(guó)慶.水溫智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)儀器儀表， 2005，（7）：77-78.