水體恆溫控制系統的製作方法

2023-10-09 16:34:34 2

專利名稱：水體恆溫控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及水體加熱和恆溫控制系統，特別是一種魚缸水體 恆溫控制系統。 技術背景
目前水族業廣泛使用的水體恆溫控制系統，其加熱元件普遍使用 密封在玻璃外殼內並纏繞在陶瓷支架上的電熱絲，玻璃外殼浸入水體 中，電熱絲通電發熱加熱玻璃外殼內的空氣及玻璃外殼進而加熱水
體；其溫度控制單元主要由安裝在上述玻璃外殼開口附近的塑料腔體 內的雙金屬片,變形溫控開關組成。上述雙金屬片因熱膨脹係數不 同而在水體溫度變化到一定程度時引起開關的開啟和關閉。為避免溫
控開關隨水體局部溫度的小範圍變化而平凡動作，縮小開關壽命，在 溫控開關觸點附近還連接著磁性材料，以磁性材料的遲滯作用來實現 整個溫控過程的"施密特觸發器"工作特徵。上述水體恆溫控制系統 的缺點在於(1)因為雙金屬片機械變形溫控開關的動作溫差在3攝 氏度左右，制約了水體溫控的精度，同時，因為陶瓷支架的熱慣性大， 而且玻璃外殼和殼內空氣都是熱的不良導體，這三者的熱量儲備進一 步擴大了水體實際溫差範圍。(2)因為在水體溫度明顯^f氐於動作溫差 下限時，在由玻璃殼體和殼內空氣組成的不良導熱環境中，電熱絲因 長時間持續發熱而發出紅光，造成能量浪費，系統熱效率降低。(3)玻璃殼體本身易碎，而且玻璃殼體與前述塑料腔體之間的連接由於殼 內空氣長時間熱脹冷縮而容易產生裂縫，導致安全問題，因此通常這
種水體恆溫控制系統的使用壽命也是比較短的。(4)體積龐大，無法
隱蔽安裝，影響魚缸審美效果。
發明內容
本實用新型的目的在於解決現有技術存在的不足，提供一種溫控 精確、熱效率高、安全性好、小巧美觀的水體恆溫控制系統。
為達到上述目的，本實用新型的解決方案是 一種水體恆溫控制 系統，由發熱單元、監測單元及控制單元組成，其特徵在於所M 熱單元由絕緣材料包裹電阻絲組成並直接浸入水體。
上述發熱單元的絕緣材料是一種柔性材料。
上述水體恆溫控制系統的監測單元由絕緣材料包裹熱敏電阻組成。
上述水體恆溫控制系統的控制單元由交流電過零負脈衝生成部 分和執行信號生成部分組成.
與現有技術相比，使用本實用新型水體恆溫控制系統的優點在 於(1)水體溫差範圍小，即恆溫控制精度高。(2)熱效率高。(3) 安全係數大，系統使用壽命長。(4)體積小，易於隱蔽安裝；尤其是 發熱單元可製成多種外形，滿足各種安裝環境和加工工藝要求。

圖1為本實用新型水體恆溫控制系統電路圖。
如圖1所示，整個水體恆溫控制系統的控制單元由交流電過零負脈沖生成部分和執行信號生成部分組成。
其中，交流電過零負脈沖生成部分的工作原理如下市電經電阻 R2降壓、穩壓二極體W1、 W2穩壓，再經二級管D3、 D4、 D5、 D6 橋式整流後形成交流電過零負脈沖。該脈沖通過電阻R3加在三極體 BG的基極和發射極之間。由於三極體BG被接成射極跟蹤器，該脈沖 在三極體BG的射極通過二極體D7加在555時基集成電路的觸髮腳2 上。在這裡，作為射極跟蹤器的三極體BG擴大了上述過零負脈衝的 輸出負載能力，使得電位器R5阻值發生變化時，加在在555時基集 成電路觸髮腳2上的過零負脈沖的寬度和幅度幾乎不受影響，這樣就 保證了 負脈沖信號的精度。
執行信號生成部分的工作原理如下市電經電容C1、電阻R1降 壓，通過二極體D1、 D2整流，穩壓二極體W3穩壓和電容C5濾波 後，生成相對穩定的直流電源，提供給以555時基集成電路為核心的 控制電路。555時基集成電^設計成脈沖啟動式暫穩態電路，暫穩 態時長遠小於半個交流電波長。當交流電過零時，二極體D7沒有輸 出(即在負脈衝階段)，加在555時基集成電路觸髮腳2上的電位是 由熱敏電阻R4和電位器R5、電阻R6對電源電壓的分壓比決定的， 改變電位器R5的阻值就在一定範閨內設定了溫度。當溫度降低時， 熱敏電阻R4阻值變大，加在555時基集成電路觸髮腳2上的電位降 低，當該電位降低到電源的1/3電壓時，555時基集成電路內部工作 啟動it^暫穩態，輸出腳3為高電平，通過電阻R8觸發可控矽T1使 之導通，加熱器R9發熱；反之，加熱器R9不發熱。從上述水體恆溫控制系統電路工作原理說明可知，除了在交流電
過零的階段，二極體D7總是輸出高電平，555時基集成電路的觸發 腳2被鉗位於高電平，555時基集成電路不被觸發，這樣，就實現了 對可控矽T1的過零觸發，避免了在交流電沒有過零時因可控矽T1的 開關動作而幹擾電網，同時也避免了因可控矽T1電流的迅速改變而 產生電磁輻射，影響附近收音機、電視機等設備的正常工作。
在本實施例中，二極體D7起到與後級的隔離作用，它使流過熱 敏電阻R4的電流避免被電阻R3旁路而影響控制要求。
在本實施例中，電容C2起到濾波作用，它可以去除雜波和交流 成分對整個系統的幹擾。
在本實施例中，作為加熱器R9的電阻絲由柔性絕緣材料包裹並 直接浸入水體，所謂柔性絕緣材料是一種防透水、耐腐蝕、不易老化 的矽膠軟管。由矽膠軟管包裹電阻絲組成的發熱單元質量小、比熱小， 所以熱慣性小，這樣， 一旦電阻絲開始發熱，矽膠軟管及其周邊水體 即刻升溫， 一旦電阻絲停止發熱，珪膠軟管及其周邊水體即刻停止升 溫，整個7JC體恆溫控制系統的發熱控制響應速度顯著提高。此外，薄 壁的矽膠軟管在內包裹電阻絲，在外與水體充分接觸，發熱單元散熱 迅速，避免了持續發熱造成發光現象，減小了能量浪費，提高了整個 水體恆溫控制系統的熱效率。
在本實施例中，監測單元由絕緣材料包裹熱敏電阻組成，完全直 接浸沒於7jc體中，且其位置緊挨發熱單元，位於水流被加熱後的區域。 所謂絕緣材料是一種防透水、耐腐蝕、不易老化並具有一定柔性的塑料導熱套管。這樣的受熱單元質量小、比熱小，所以熱慣性小，加之 薄壁的塑料導熱套管在內包裹熱敏電阻，在外與水體充分接觸，因此 監測單元的水溫敏感性高，提高了整個7JC體恆溫控制系統的響應速度 和精度。
可見，上述發熱單元和監測單元的結構特點顯著地提高了水體恆 溫控制系統的恆溫控制精度和熱效率。
此外，從上述對發熱單元、監測單元及控制單元的工作原理和結
構特點的描述可以看出，水體恆溫控制系統不再需務使用玻璃外殼、
陶瓷支架等不同物理特性的剛性零件，這樣，就避免了系統因其零件 易碎及零件間出現漏水而引發安全問題。整個水體恆溫控制系統不僅
體積和質量大幅度減小，易於隱蔽安裝，便於製成多種外形，而且成 本降低，壽命延長，安全係數大幅度提高。
權利要求1.一種水體恆溫控制系統，由發熱單元、監測單元及控制單元組成，其特徵在於所述發熱單元由絕緣材料包裹電阻絲組成並直接浸入水體。
2. 如權利要求1所述的水體恆溫控制系統，其特徵在於所 述絕緣材料是一種柔性材料。
3. 如權利要求1所述的水體恆溫控制系統，其特徵在於監 測單元由絕緣材料包裹熱敏電阻組成。
4. 如權利要求1或2或3所述的7jc體恆溫控制系統，其特徵 在於控制單元由交流電過零負脈沖生成部分和執4亍信號生成部分組 成。
5. 如權利要求1或2所述的水體恆溫控制系統，其特徵在於 所迷絕緣材料是一種矽膠軟管。
6. 如權利要求3所述的水體恆溫控制系統，其特徵在於所 述絕緣材料是一種具有一定柔性的塑料導熱套管。
專利摘要一種水體恆溫控制系統，由發熱單元、監測單元及控制單元組成，其特徵在於所述發熱單元由絕緣材料包裹電阻絲組成並直接浸入水體。水體恆溫控制系統的監測單元由絕緣材料包裹熱敏電阻組成。水體恆溫控制系統的控制單元由交流電過零負脈衝生成部分和執行信號生成部分組成。與現有技術相比，使用本實用新型水體恆溫控制系統的主要優點在於(1)水體溫差範圍小，即恆溫控制精度高。(2)熱效率高。(3)安全係數大，系統使用壽命長。其他優點包括體積、質量大幅度減小，易於隱蔽安裝，便於製成多種外形，滿足各種安裝環境和加工工藝要求，而且成本降低。
文檔編號G05D23/24GK201159860SQ20072030343
公開日2008年12月3日 申請日期2007年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者歐陽彪 申請人:歐陽彪