一种高通量晶体筛选仪温度控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及过程控制领域的结晶筛选技术领域，具体而言，涉及一种高通量晶体筛选仪温度控制装置。


背景技术：

2.在结晶工艺中，想要确定一个晶体的结晶工艺所需要的条件和操作众多，而且目前大多实验以人工操作经验为主，将监测结果与历史运行结果进行对比和分析从而改进过程控制策略，然而没有统一的过程优化控制方法。当前已有的控温实验设备主要是恒温水浴箱和金属浴(恒温仪)两种控温设备，结晶实验主要采用恒温水浴箱设备实现控温，此设备主要是通过对液体介质温度的控制，通过温度传递从而实现对反应结晶器的温度控制，然后借助于其他设备装置辅助完成结晶筛选实验；金属浴主要应用于医疗生物领域；此类产品设备在操作使用过程中都有一定的局限性。已有的高通量平行结晶仪基本采用水浴控温方式，或是采用电子加热和压缩机制冷剂制冷的控温方式。现有的恒温水浴箱和金属浴两种控温设备无法实现多个反应器单独控温，只能进行单个结晶器的过程温度控制或对多个结晶器进行同步控温，需要改变环境条件多次进行实验，且升降温速率较慢，无法提高实验效率；控温精准度较低，温度波动较大，温度缓冲过大，对于某些对温度有严格要求的实验产生影响，直接影响实验结果；并且在结晶实验过程中搅拌、进料和晶型筛选等操作都受设备本身技术设计的限制。水浴控温方式控温速度慢而且波动较大不稳定，而且温度还有一定的滞后性，到达目标温度之后会有一定的温度缓冲。电子加热和压缩机制冷剂制冷的控温方式是各个平行通道共用一个降温冷却设备，各平行通道在同时降温时也会产生影响。


技术实现要素：

3.为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种高通量晶体筛选仪温度控制装置，每个通道可以实现单独控温，温度控制精确、迅速、稳定。所有参数的测量和控制都可以通过计算机软件进行设置，实验数据可存档供数据分析和应用。
4.本实用新型是这样实现的：
5.一种高通量晶体筛选仪温度控制装置，包括pid温度控制模块、温度传感器、加热组件和制冷组件，加热组件包括电子加热片和热电偶，制冷组件包括半导体制冷片、水冷头、散热水排、水泵和水冷却循环管路。所述高通量晶体筛选仪由若干个结晶器组成，每个结晶器都配有温度控制装置能够独立精确控制升降温的速率和稳定性。
6.所述加热组件位于结晶器底部，所述加热组件包括电子加热片和热电偶，通过底部加热的方式实现升温，所述制冷组件设置在所述结晶器两侧，所述制冷组件包括半导体制冷片、水冷头、水泵和水冷却循环管路，所述水冷头分别通过水冷却循环管路与散热水排和水泵连通，所述散热水排通过水冷却循环管路与水箱连通，所述水泵通过水冷却循环管路与所述水箱连通，所述温度传感器用于获取所述结晶器中的实际温度并与目标温度进行
对比，所述pid温度控制模块用于对所述制冷组件和所述加热组件进行pid控制实现控温；
7.在本实用新型的一种实施例中，所述高通量晶体筛选仪由若干个结晶器组成，所述结晶器内通过扩径铝套可放置不同规格结晶烧杯，所述结晶烧杯顶部设置有烧杯密封盖，所述温度传感器与所述烧杯密封盖插接且设置在所述结晶烧杯内部。
8.在本实用新型的一种实施例中，所述加热组件为电子加热片，所述制冷组件为半导体制冷片且设置于所述结晶器的两侧，所述水冷头、所述散热水排、所述水泵和所述水箱均通过水冷却循环管路相连通，并用于冷却所述半导体制冷片的热端。
9.本实用新型的有益效果是：
10.本设备的温度控制，由上位机与pid温度控制器两级控制加热片和半导体制冷片的工作时间从而实现结晶反应器的温度控制。通过结晶反应器中温度传感器获取温度值和设定的目标温度值进行比较，如果温差过大，通过pid调节控制加热片和制冷片进行升温或降温，直至温差减小到一定的值；控制器采用pid控制方式控制加热片和制冷片的工作时间从而实现温度控制，结晶反应器中温度传感器获取温度和设定的目标温度的温差传送给控制器作为pid控制方法的反馈，使结晶反应器中的温度能够快速、准确的达到上位机所设定的目标温度。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
12.图1为本实用新型本的整体剖面结构示意图；
13.图2为本实用新型结晶器立体结构示意图。
14.图中：1、结晶烧杯；2、半导体制冷片；3、水冷头；4、水冷却循环管路；5、散热水排；6、结晶器；7、电子加热片；8、水箱；9、水泵。
具体实施方式
15.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
16.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
17.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
18.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽
度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
19.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
20.实施案例
21.请参阅图1
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2，实用新型是一种高通量晶体筛选仪温度控制装置，包括pid温度控制模块、温度传感器、加热组件和制冷组件，加热组件包括电子加热片7和热电偶，制冷组件包括半导体制冷片2、水冷头3、散热水排5、水泵9和水冷却循环管路4。
22.加热组件位于结晶器6底部，加热组件包括电子加热片7和热电偶，通过底部加热结晶器6的方式实现升温，制冷组件设置在结晶器6两侧，制冷组件包括半导体制冷片2、水冷头3、水泵9和冷却循环管路，水冷头3分别通过冷却循环管路与散热水排5和水泵9连通，散热水排5通过冷却循环管路与水箱8连通，水泵9通过冷却循环管路与水箱8连通，温度传感器用于获取结晶器6中的实际温度并与目标温度进行对比，pid温度控制模块用于对所述制冷组件和所述加热组件进行pid控制实现控温；
23.高通量晶体筛选仪由若干个结晶器6组成，每个结晶器6都配有温度控制装置能够独立精确控制升降温的速率和稳定性，结晶器6内通过扩径铝套可放置不同规格结晶烧杯1，结晶烧杯1顶部设置有烧杯密封盖，温度传感器与烧杯密封盖插接且设置在结晶烧杯1内部。
24.加热组件主要为电子加热片7，制冷组件主要为半导体制冷片2且设置于结晶器6的两侧，水冷头3、散热水排5、水泵9和水箱8均通过水冷却循环管路4相连通，并用于冷却半导体制冷片2的热端，升温元器件为电子加热片7，电加热是目前对金属材料加热效率最高、速度最快的感应加热设备，电加热可获得较高温度，易于实现温度的自动控制和远距离控制，可按需要使被加热物体保持一定的温度分布，电加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，并可根据加热的工艺要求，实现整体均匀加热或局部加热，该装置中的电子加热片7主要是通过上位机和控制器通过控制电子加热片7的通断实现温度控制，从而实现结晶器6的升温控制，降温元器件采用了一种叫tec的半导体制冷片2，原理是帕尔贴效应：利用半导体材料的帕尔贴效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的，当一块n型半导体和一块p型半导体结成电偶时，只要在这个电偶回路中接入一个直流电源，电偶上就会流过电流，发生能量转移，在一个接点上放热，在另一个接点上相反地吸热，要低于室温工作的话，只要调整电流方向，使得结晶器6那一侧吸热，使用水箱8的目的是能够保证有充足的冷却水源供半导体热端进行热量转移，水泵9抽取水箱8中的冷却水然后注射到水冷头3中，形成一个完整的水冷却循环回路，其他结晶器6的冷却循环回路相同，半导体制冷片2热惯性非常小，制冷速度很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差，半导体制冷器参数不受空间方向的影响，即不受重力场影响，作用速度
快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流或电压大小从而调节半导体的制冷功率来调节制冷能力，或通过调节半导体制冷片2的工作时长来调节制冷能力，半导体制冷是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高，半导体制冷片2是电流换能型片件，通过电压、电流或工作时长的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现程控、计算机控制，便于组成自动控制系统，所以半导体制冷片2的使用对本设备的控温系统有着很大的便利性，本装置中半导体制冷片2散热采用水冷散热的方式，大大提升制冷效果。
25.与现有技术相比，本实用新型实现一种高通量晶体筛选仪温度控制装置，通过由上位机与pid温度控制器两级控制电子加热片7、半导体制冷片2的工作时长实现结晶器6的温度控制，通过结晶器6中温度传感器所获取的实际温度与上位机端发送的目标温度进行对比，如果温差过大，通过pid控制模块调节控制电子加热片7和半导体制冷片2进行升温或降温，直至温差减小到一定的值；结晶器6中温度传感器获取温度和设定的目标温度的温差传送给pid控制模块作为控制方法，使结晶器6中的温度能够快速、准确的达到上位机所设定的目标温度，采用pid控制器，优点在于控制的精度高、温差小且温度波动小，由于温度传递存在滞后性，pid温度控制模块中的微分控制的作用就是超前控制，所以在温度闭环控制中，pid温度控制模块能够使温度精准达到目标值并能够快速稳定。
26.需要说明的是，上位机软件的控制程序和具体操作流程是现有技术，对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
27.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。