淺談一種智能恒溫水浴箱的構思

朱陽磊?李谷?洪金輝?徐金濤

摘 要 恒溫水浴箱廣泛應用于各個領域，是科研實驗室內不可或缺的水浴設備。恒溫水浴箱的穩定性為科研實驗的成功提供保障，智能化的恒溫水浴箱更是提高實驗效率，保障實驗質量的先進技術手段。手機APP遠程控制系統的加入，更是在時間、人力、效率方面有了飛躍性的意義

關鍵詞 水浴箱;智能操控;恒溫設備

恒溫水浴箱是一種用于干燥、濃縮、蒸餾、浸漬化學試劑、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等的設備，可廣泛應用于醫學、化工、生物技術等科研院所、實驗室、教育教學機構中，是各領域科研實驗室的必備工具。

目前常用恒溫水浴箱其加熱是通過一種間接加熱法以加熱水來達到加熱產品的效果，可避免直接加熱造成的劇烈程度以及溫度的不可控性，達到平穩加熱的效果。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人工手動加水，放水以及溫度的控制和調節;加熱產品的規格受水浴箱體的限制較大;實驗過程中需要操作者及時對水浴箱進行手動調節;實驗往往還需要留出水浴箱的加熱時間。此外，加熱狀態下箱內的水被不斷消耗，如果加熱時間過長將導致箱內水燒干，水浴箱箱蓋多采用不透明的不銹鋼材質，極不易察覺，這樣不但影響產品持續水浴的效果，更會縮短水浴箱壽命，影響水浴箱的控溫系統的穩定性，嚴重的甚至會對操作人員造成安全隱患。我們立足現有恒溫水浴箱的材質、結構結合實驗過程使用者的感受構思設計一種結構簡單、易觀察、受熱穩定均勻、多種溫控且變溫轉換迅速，可隨時通過手機APP智能操控的恒溫水浴箱。

構思如下[1]：①智能水浴箱主體，包括箱體，密封的箱蓋;箱體的底部兩側設進水口與出水口;箱體的上部設溢流口;進水口、出水口和溢流口上設智能感應控溫水龍頭。箱體底部內側設置有加溫裝置;加溫裝置上設帶網孔隔板;箱體前端設智能顯示屏，含開關機、預約按鈕、水位控制設定器、換水控制器以及電源開關。顯示屏嵌裝在控制機構表面，控制機構表面還設有若干開關按鈕，控制機構內部設有控制器，所述顯示屏和開關按鈕均與控制器電性連接。②箱體設透明觀察窗，且透明觀察窗與箱體密封。③加溫裝置：布設于箱體內側三面，有急速降溫和控溫裝置，可采用國際整流器（IR）晶體發熱器、冷凝芯片，使其具有超高的加熱效率和降溫效率，并能在短時間將水升溫，并根據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行分割，具體結構如下：隔熱板大體呈現立體的“T”形，該“T”形隔熱板通過控制器可以將加溫裝置區域分為相互隔絕的三個區域。在“T”形隔熱板上方增加隔絕水域的伸縮隔熱板，當實驗需要它時，可將水域隔絕為三部分，并且分別對應其下方的加溫裝置，達到不同的加溫裝置控制不同的水域的作用。當把隔熱板縮回，上方的水域就可連為一體，可共同受三個方面的加溫裝置控制。⑤手機APP遠程控制系統：為實現對于水浴箱的遠程控制，添加遠程控制模塊，結合無線通信技術設計出一款與云服務器進行通信的水浴箱APP遠程控制應用程序，擴展了對水浴箱的控制方式。其采用ZigBee終端模塊，通過手機客戶端發送控制命令驅動ZigBee終端，利用手機移動終端APP，將水浴箱和手機連接起來，進而控制整個使用過程。該APP應用程序可實時監測控制水浴箱，實現對水浴箱的遠程預加熱，斷電，再加熱等過程，讓加熱實驗過程既無前慮亦無后憂。

該智能恒溫水浴箱有其創新特色之處[2]：①結構簡單，空間占用小;②在箱體的側面設觀察窗，方便隨時觀察箱體加溫物體的情況，保證箱內的使用安全;③通過設置水位感應控制器，防止箱內干燒，有效提高設備使用年限，避免化學試劑的爆炸等安全隱患;④換水按鍵，可根據實驗室需求設置常規自動更換水，也可感應向內水體污染程度及時更換用水，以此來避免因反復加熱升溫導致水體水垢、細菌、亞硝酸鹽等的產生，甚至水垢集聚在溫度調節器及箱體自帶溫度計上，致使箱內外溫度產生誤差影響實驗結果及時更換水浴箱中的水可有效提高水浴箱的加熱效率;⑤感應控溫水龍頭，可自動感應加水，出水和加熱，保證箱內加熱物體充分在水浴中，保證實驗加熱的穩定性，所需溫度的精確度;⑥預約控制，可設定水浴箱的使用時長，開關機預約等功能，也可遠程操作水浴箱的開關機，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，也使得隔板在搭接件上的連接更為牢固;其具有整體牢固、設計合理、操作簡便、快捷等優點;⑧手機APP遠程控制，不僅操作方便，節省資源，提高設備的使用效率，而且可使該設備走出實驗室，廣泛應用家庭生活。

現代化的實驗室離不開設備的現代化，現代化的設備需不斷更新、優化、升級。作為各領域實驗室的基礎配套設備，恒溫水浴箱發揮著其獨特的價值，它的功能隨著不斷更新的需求值得我們認真研究，不斷的改進。該智能恒溫水浴箱的構思是現代化科學技術的新應用，是提高品質發揮水浴功能的重要體現。

參考文獻

[1] 鄭昌波，秦前清，袁軍，等.計算機遠程控制技術研究及實踐[J].昆明醫學院學報，2005，（6）：1636-1638.

[2] 彭建英，謝國慶.水溫智能控制系統的設計[J].中國儀器儀表， 2005，（7）：77-78.