一种可调温冷链医药保温箱及其温控方法与流程

1.本发明涉及保温箱技术领域，特别涉及一种可调温冷链医药保温箱及其温控方法。


背景技术：

2.无论何时人类遭遇流行病或传染病，都需要在疫苗上付出巨大的经济代价。对流行病的预防措施中，疫苗接种覆盖率是一个巨大的挑战，人们发现疫苗需要在特定的恒定低温范围内储存，否则疫苗将会失效，而缺乏电力供应、地理条件恶劣和效率不足等因素阻碍了疫苗的普及。随着社会的发展，医学和工业的进步，便于储存和运输的医药保温箱得以蓬勃发展，现在冷链行业已初具规模，不再局限于药品的运输，更可用于生鲜，水果等的保湿保鲜，有效扩大了整个市场的潜能。
3.目前，冷链医药保温箱的冷源可分为主动式温控冷源和被动式冷源。主动式温控一般采用压缩机制冷或半导体制冷来实现，主要应用于家用冰箱、冰柜及冷藏车等，作为主动式冷源，电源是必备品，前者制冷所需的压缩机设备笨重且需长时间持续供电，后者所用的半导体制冷片转换效率低下，在保证相同制冷量的同时需要提供更大容量的锂电池，都不利于保温箱的便携化和温度稳定性；被动式冷源保温箱主要是采用相变材料蓄冷吸热的方法实现制冷，这种保温箱形式简单，一般只需在箱体内部放置装有相变材料的冰排即可，可灵活运用于多种场合，但由于相变材料的相变温度点是确定的，同一保温箱只适用于一个温度范围，不能实现温度调节，且单独使用冰排制冷，箱体内空间温度差异较大，难以满足精准控温的要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可调温冷链医药保温箱及其温控方法。
5.为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
6.一种可调温冷链医药保温箱，其特征在于，包括：箱盖、与箱盖适配的箱体、设置在箱体上的电源模块与显示屏、置于箱体内与显示屏电性连接的 pcb板；
7.所述箱盖内依次设有第一相变冰排、第一保温板；
8.所述箱体的四内侧板与底板上均依次设有第二相变冰排、第二保温板；
9.所述第一保温板、第二保温板上均设有ptc加热组件与温度传感器；
10.所述pcb板上设有主控模块、a/d转换模块、信号放大器、电桥电路、继电器驱动电路、继电器；所述主控模块一路经a/d转换模块、信号放大器、电桥电路与温度传感器电性连接；所述主控模块另一路经继电器驱动电路、继电器与ptc加热组件电性连接，所述电源模块对应端还与主控模块对应端电性连接。
11.优选地，每一所述ptc加热组件与温度传感器均设置在第一保温板、第二保温板的中部。
12.优选地，所述主控模块设为单片机，所述ptc加热组件设为ptc加热器。
13.优选地，所述电源模块与显示屏设置在箱体同一侧壁上，且该电源模块置于显示屏上方。
14.一种可调温冷链医药保温箱的温控方法，包括步骤如下：
15.(1)、设定保温箱的温度阈值r(t)；
16.(2)、ptc加热组件开始加热；
17.(3)、单片机采集温度传感器探测的当前温度值；
18.(4)、比较当前温度值与温度阈值r(t)，控制ptc加热组件的开启和停止；
19.(5)、引入pid控制温度并采集δt时间段的偏离量e(t)的值；
20.(6)、根据温度阈值r(t)和偏离量e(t)，计算温度输出值y(t)＝r(t)-e(t)，若e(t) 为零，则结束，否则，跳转至步骤(2)重复上述步骤。
21.优选地，所述步骤(3)的单片机采集温度传感器的当前值的具体步骤为：检压计检测出电桥电路的两个桥臂间的电压差，并将电压信号采集下来，并根据电压值计算出温度传感器此时的阻值，通过温度系数曲线转换为对应的温度值，随后将放大处理的信号通过a/d转换模块转换为单片机可识别的二进制数字信号。
22.优选地，步骤(4)中，比较当前温度值与温度阈值r(t)，控制ptc加热组件的开启和停止的方法如下：
23.a若当前温度值《设定温度阈值，继电器控制开关闸刀闭合，形成通路， ptc加热器开始加热；
24.b若当前温度值≥设定温度阈值，继电器控制开关闸刀断开，形成开路， ptc加热器停止加热。
25.优选地，所述步骤(4)中控制tc加热器的开启和停止具体步骤为：单片机发出对应的指令，传递给继电器驱动电路，控制继电器的通断，进而控制 ptc加热器的开启和停止。
26.采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明摆脱了传统相变保温箱的单一恒温点，达到可调控温度的要求；该箱体各处与设置值温差不超过设置阈值；ptc加热结合温控模块，减少了过多的热量和电量的释放，使保温箱的质量和能耗最小；在相变保温箱内侧设置隔热板进行保温，同时通过多处温度传感器来了解保温箱内各处的温度分布，当用户设置一个温度时，传感器获知参数，使ptc加热来调节箱体内温度达到设置值，在接近设置值上下限的范围时，可自动控制温控开关的通断来维持各处温度差值最小，达到精准调温控温的目的。
附图说明
27.图1为本发明结构示意图；
28.图2为本发明箱体内部结构示意图；
29.图3为本发明模块示意图；
30.图4为本发明流程示意图。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。
33.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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之
[0036]“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0037]
参照图1至图4，本发明提供一种可调温冷链医药保温箱，包括：箱盖1、与箱盖1适配的箱体2、设置在箱体2上的电源模块4与显示屏5、置于箱体2内与显示屏5电性连接的pcb板；
[0038]
所述箱盖2内依次设有第一相变冰排、第一保温板(图中未画出)；
[0039]
所述箱体2的四内侧板与底板上均依次设有第二相变冰排10、第二保温板 20；
[0040]
所述第一保温板、第二保温板20上均设有ptc加热组件与温度传感器30；
[0041]
所述pcb板上设有主控模块、a/d转换模块、信号放大器、电桥电路、继电器驱动电路、继电器；所述主控模块一路经a/d转换模块200、信号放大器 300、电桥电路400与温度传感器30电性连接；所述主控模块另一路经继电器驱动电路500、继电器600与ptc加热组件700电性连接，所述电源模块4对应端还与主控模块对应端电性连接。
[0042]
每一所述ptc加热组件700与温度传感器30均设置在第一保温板、第二保温板20的中部。
[0043]
所述主控模块设为单片机100，所述ptc加热组件700设为ptc加热器。
[0044]
所述电源模块4与显示屏5设置在箱体同一侧壁上，且该电源模块4置于显示屏5上方；所述箱体2顶部还开设有凹槽201，便于打开箱盖1。
[0045]
本发明还提供一种可调温冷链医药保温箱的温控方法，包括步骤如下：
[0046]
(1)、设定保温箱的温度阈值r(t)；
[0047]
(2)、开启电源，单片机通过降压控制输入电压为ptc的额定电压，ptc 加热组件开始加热；
[0048]
(3)、单片机采集温度传感器探测的当前温度值；
[0049]
(4)、比较当前温度值与温度阈值r(t)，控制ptc加热组件的开启和停止；
[0050]
(5)、引入pid控制温度并采集δt时间段的偏离量e(t)的值；
[0051]
(6)、根据温度阈值r(t)和偏离量e(t)，计算温度输出值y(t)＝r(t)-e(t)，若e(t) 为零，则结束，否则，跳转至步骤(2)重复上述步骤。
[0052]
所述步骤(3)的单片机采集温度传感器的当前值的具体步骤为：检压计检测出电桥电路的两个桥臂间的电压差，并将电压信号采集下来，并根据电压值计算出温度传感器此时的阻值，通过温度系数曲线转换为对应的温度值，随后将放大处理的信号通过a/d转换模块转换为单片机可识别的二进制数字信号。
[0053]
步骤(4)中，比较当前温度值与温度阈值r(t)，控制ptc加热组件的开启和停止的方法如下：
[0054]
a若当前温度值《设定温度阈值，继电器控制开关闸刀闭合，形成通路， ptc加热器开始加热；
[0055]
b若当前温度值≥设定温度阈值，继电器控制开关闸刀断开，形成开路，ptc加热器停止加热。
[0056]
所述步骤(4)中控制tc加热器的开启和停止具体步骤为：单片机发出对应的指令，传递给继电器驱动电路，控制继电器的通断，进而控制ptc加热器的开启和停止。
[0057]
所述步骤(6)中pid控制是分为p、i、d三种，采用分段控制，当偏差大时，运用pd调控，能减少数据量，加快向设定值的靠拢；然后到偏差量小时，采用pid能精准保持到设定值。
[0058]
由上述可知，本发明摆脱了传统相变保温箱的单一恒温点，达到可调控温度的要求；该箱体各处与设置值温差不超过设置阈值；ptc加热结合温控模块，减少了过多的热量和电量的释放，使保温箱的质量和能耗最小；在相变保温箱内侧设置隔热板进行保温，同时通过多处温度传感器来了解保温箱内各处的温度分布，当用户设置一个温度时，传感器获知参数，使ptc加热来调节箱体内温度达到设置值，在接近设置值上下限的范围时，可自动控制温控开关的通断来维持各处温度差值最小，达到精准调温控温的目的。
[0059]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。