高精度恒温控温箱毕业设计说明书

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1、XX大学毕业设计说明书1前言随着现代社会空气污染的加剧，空气中的有害成分增加，气体检测仪器在实际生活中有重要的作用，它的性能的高低直接影响着人们的生产生活。对此，其检测装置对气体检测仪器有极其重要的作用，它直接关系到气体检测仪器的性能的高低。传统的检测装置由于采用手工方式操作，对人员的素质有极大的要求，这极大的影响了检测装置的使用，且检测效率低。因此，一个自动控制的气体检测仪器的评价装置在开发有极其重要的作用。在这个系统中，温度的控制直接影响评价装置产生气体的浓度，为此一个性能优异的温度控制系统对装置的性

2、能有极大的提高。目前，一般采用的温度控制措施是将高精密仪器放置在恒温室或者恒温箱内。这种恒温装置一般是用压缩机组作为温控元件来控制温度的。这种方式不仅造价昂贵而且其控制精度和稳定性都不理想。这是由于压缩机的工作不能达到零点启动，造成恒温室内温度的波动.比较大;而且压缩机的启动和停止会带来很大的振动，这种振动会给测量带来更大的测量误差。同时普通的恒温装置中所使用的控制算法一般为开关控制和PID(ProportionalIntegralDerivative比例积分微分)控制。这种控制算法也不能满足测量系统对温

3、度控制的精度要求。如果将这个恒温室小型化为一个恒温箱，并采用没有机械振动的半导体制冷片作为制冷元件，这样不仅能减少温度的控制误差也可以消除振动的干扰，同时可以降低高精度测量环境的建设成本。综上所述采用半导体制冷对于高精度温度控制具有重要的意义。46XX大学毕业设计说明书2系统总体方案设计2.1系统总体方案的拟订由于气体的产生是在发生器中进行的，为此本设计的控温箱主要针对发生器的温度控制为主要控制对象。其系统框图如图2-1所示，对于发生器温度控制部分由于系统温度精度要求较高，在控制方法上采用PID控制。对于

4、高温脱附部分由于只需要系统温度能保持在一个温度范围，因此采用普通的反馈控制方法即可。温度控制系统发生器部分高温脱附部分图2-1系统总体方案框图2.2箱体方案设计在箱体设计中主要考虑的是保温和密封，因此在箱体的门设计中，对密封材料施加有一个力，使密封材料充分接触，保证密封性。在窗的设计中，将玻璃材料嵌入箱体壁中，同时采用双层玻璃，这样可以保证箱体内部温度的恒定。在箱体中，布置有发生器和混气室，由于两者的温度要求不一致，因此两者之间有隔板将其隔开，这样可以保证相互之间不产生干扰。同时在发生器以及混气室的连接上

5、，采用焊接的方式并且在表面涂有聚四氟乙烯，这样可以保证箱体内部连接的密封性。2.2控制系统方案设计46XX大学毕业设计说明书本次设计，由于本人对PID控制方法的了解不够，因此采用了PID控制器对加热制冷元件进行高精度控流，使系统温度达到设计要求。同时对混气室的清消温度控制，采用AT89C51进行控制，由于对温度精度要求不高，只需要系统检测到传感器的信号达到预先的设定值及停止加热。系统有键盘和显示电路对混气式进行监控。由于系统要求与外部PLC进行通讯，采用RS485进行通讯。46XX大学毕业设计说明书3箱体

6、设计由于恒温箱内部温度的关键部分是发生器的温度，为了降低外部环境温度对气体发生器的影响，在设计过程中对箱体的保温性有较大的要求，同时为了保证在工作过程中，防止气体发生泄露，对其密封性也有很高的要求。3.1箱体的保温措施箱体的保温性上，箱体壁内填充50mm的超细保温棉，这样降低箱体内部与环境的热交换。在填充层外部贴有1.5cm厚的不锈钢板，这样既能保证整个箱体有一定的刚度还能在箱体的内部和外部安装其他设备。对于箱体门，重点在密封性的设计上。门封口处采用聚四氟乙烯，采用过盈配合，这样在门关闭的时候在压紧力作用

7、下使聚四氟乙烯充分接触。保证相互之间没有间隙。为了方便观察，在箱体壁上安装有双层真空玻璃，玻璃与箱体壁之间采用聚四氟乙烯密封条，这样既可以观察箱体内部，还可以起到保温的作用。由于环境气流与发生器中的温度不一致，这样当环境气进入气体发生器时会影响发生器内部温度的恒定，直接影响气体的浓度，因此，在设计中对环境气有一个预热的过程，具体解决方案是让气体管道通过发生器的传热板，对气体进行预热，其安装如图3-1所示图3-1环境气体预热管道安装图3.2箱体内部装置与安装3.2.1发生器的安装46XX大学毕业设计说明书在

8、设计过程中把发生器安装在以紫铜为材料的传热板上，传热板与半导体制冷制热元件直接接触。这样传热板的热传导性能直接影响制冷制热的效率，我们选择紫铜为传热材料，原因是紫铜具有良好的导热性，在这对其他材料做比较如下：紫铜导热系数为386.4w/(m.k)电阻率（20℃时）为0.018Ω·mm2/m黄铜导热系数为108.9/(m.k)电阻率（20℃时）为0.071Ω·mm2/m铍铜导热系数为195w/(m.k)屈服点高,拉伸强度大和弹性