浅谈一种智能恒温水浴箱的构思

朱阳磊?李谷?洪金辉?徐金涛

摘 要 恒温水浴箱广泛应用于各个领域，是科研实验室内不可或缺的水浴设备。恒温水浴箱的稳定性为科研实验的成功提供保障，智能化的恒温水浴箱更是提高實验效率，保障实验质量的先进技术手段。手机APP远程控制系统的加入，更是在时间、人力、效率方面有了飞跃性的意义

关键词 水浴箱;智能操控;恒温设备

恒温水浴箱是一种用于干燥、浓缩、蒸馏、浸渍化学试剂、浸渍药品和生物制剂以及用于水浴恒温加热和其他温度试验等的设备，可广泛应用于医学、化工、生物技术等科研院所、实验室、教育教学机构中，是各领域科研实验室的必备工具。

目前常用恒温水浴箱其加热是通过一种间接加热法以加热水来达到加热产品的效果，可避免直接加热造成的剧烈程度以及温度的不可控性，达到平稳加热的效果。目前市面上常用的水浴箱主要有电热恒温水浴箱和水浴锅两种，这两种水浴箱都是通过人工手动加水，放水以及温度的控制和调节;加热产品的规格受水浴箱体的限制较大;实验过程中需要操作者及时对水浴箱进行手动调节;实验往往还需要留出水浴箱的加热时间。此外，加热状态下箱内的水被不断消耗，如果加热时间过长将导致箱内水烧干，水浴箱箱盖多采用不透明的不锈钢材质，极不易察觉，这样不但影响产品持续水浴的效果，更会缩短水浴箱寿命，影响水浴箱的控温系统的稳定性，严重的甚至会对操作人员造成安全隐患。我们立足现有恒温水浴箱的材质、结构结合实验过程使用者的感受构思设计一种结构简单、易观察、受热稳定均匀、多种温控且变温转换迅速，可随时通过手机APP智能操控的恒温水浴箱。

构思如下[1]：①智能水浴箱主体，包括箱体，密封的箱盖;箱体的底部两侧设进水口与出水口;箱体的上部设溢流口;进水口、出水口和溢流口上设智能感应控温水龙头。箱体底部内侧设置有加温装置;加温装置上设带网孔隔板;箱体前端设智能显示屏，含开关机、预约按钮、水位控制设定器、换水控制器以及电源开关。显示屏嵌装在控制机构表面，控制机构表面还设有若干开关按钮，控制机构内部设有控制器，所述显示屏和开关按钮均与控制器电性连接。②箱体设透明观察窗，且透明观察窗与箱体密封。③加温装置：布设于箱体内侧三面，有急速降温和控温装置，可采用国际整流器（IR）晶体发热器、冷凝芯片，使其具有超高的加热效率和降温效率，并能在短时间将水升温，并根据需要急速降温到用户所需的温度，还能利用控温装置维持水温。④水域变化装置：利用真空隔热板，将下方的加温装置进行分割，具体结构如下：隔热板大体呈现立体的“T”形，该“T”形隔热板通过控制器可以将加温装置区域分为相互隔绝的三个区域。在“T”形隔热板上方增加隔绝水域的伸缩隔热板，当实验需要它时，可将水域隔绝为三部分，并且分别对应其下方的加温装置，达到不同的加温装置控制不同的水域的作用。当把隔热板缩回，上方的水域就可连为一体，可共同受三个方面的加温装置控制。⑤手机APP远程控制系统：为实现对于水浴箱的远程控制，添加远程控制模块，结合无线通信技术设计出一款与云服务器进行通信的水浴箱APP远程控制应用程序，扩展了对水浴箱的控制方式。其采用ZigBee终端模块，通过手机客户端发送控制命令驱动ZigBee终端，利用手机移动终端APP，将水浴箱和手机连接起来，进而控制整个使用过程。该APP应用程序可实时监测控制水浴箱，实现对水浴箱的远程预加热，断电，再加热等过程，让加热实验过程既无前虑亦无后忧。

该智能恒温水浴箱有其创新特色之处[2]：①结构简单，空间占用小;②在箱体的侧面设观察窗，方便随时观察箱体加温物体的情况，保证箱内的使用安全;③通过设置水位感应控制器，防止箱内干烧，有效提高设备使用年限，避免化学试剂的爆炸等安全隐患;④换水按键，可根据实验室需求设置常规自动更换水，也可感应向内水体污染程度及时更换用水，以此来避免因反复加热升温导致水体水垢、细菌、亚硝酸盐等的产生，甚至水垢集聚在温度调节器及箱体自带温度计上，致使箱内外温度产生误差影响实验结果及时更换水浴箱中的水可有效提高水浴箱的加热效率;⑤感应控温水龙头，可自动感应加水，出水和加热，保证箱内加热物体充分在水浴中，保证实验加热的稳定性，所需温度的精确度;⑥预约控制，可设定水浴箱的使用时长，开关机预约等功能，也可远程操作水浴箱的开关机，方便快捷;⑦水域隔板可拆卸连接，使得隔板的拆卸和安装更为的便捷，同时，也使得隔板在搭接件上的连接更为牢固;其具有整体牢固、设计合理、操作简便、快捷等优点;⑧手机APP远程控制，不仅操作方便，节省资源，提高设备的使用效率，而且可使该设备走出实验室，广泛应用家庭生活。

现代化的实验室离不开设备的现代化，现代化的设备需不断更新、优化、升级。作为各领域实验室的基础配套设备，恒温水浴箱发挥着其独特的价值，它的功能随着不断更新的需求值得我们认真研究，不断的改进。该智能恒温水浴箱的构思是现代化科学技术的新应用，是提高品质发挥水浴功能的重要体现。

参考文献

[1] 郑昌波，秦前清，袁军，等.计算机远程控制技术研究及实践[J].昆明医学院学报，2005，（6）：1636-1638.

[2] 彭建英，谢国庆.水温智能控制系统的设计[J].中国仪器仪表， 2005，（7）：77-78.