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基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器的制作方法

文檔序號:5040985閱讀:121來源:國知局
專利名稱:基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于虛擬儀器測量控制技術(shù)領(lǐng)域,涉及將半導(dǎo)體制冷用于化學(xué)反應(yīng)器的技術(shù),特別是一種將溫度控制、物料傳送、滴加、承重、反應(yīng)體系pH值及攪拌速度顯示控制集成在一個(gè)系統(tǒng)中的基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器。
背景技術(shù)
虛擬儀器(Virtual Instruments VI)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用源于1986年美國NI(National Instruments)公司設(shè)計(jì)的LabVIEW軟件,它是一種基于圖形開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序的集成化環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了VI的概念。把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理數(shù)據(jù)能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在一起,不僅大大縮小了硬件測控儀器的成本和體積,而且實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理。目前,國外許多研究機(jī)構(gòu)都已經(jīng)嘗試將虛擬儀器應(yīng)用到科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程控制和輔助教學(xué)中??梢娞摂M儀器技術(shù)是一個(gè)極有發(fā)展前途的技術(shù)。在化學(xué)合成反應(yīng)中,通過各種傳感器,需要對各項(xiàng)參數(shù)(溫度、壓力、流量、流速、含量、液位等)進(jìn)行多路采集、記錄、分析、處理并推導(dǎo)出結(jié)果。目前在許多實(shí)際的科研和教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中對其各項(xiàng)參數(shù)的測量一般都是用傳統(tǒng)的儀表或較為先進(jìn)的智能儀表進(jìn)行逐點(diǎn)實(shí)際測量,如需同時(shí)采集多路數(shù)據(jù)參數(shù)并進(jìn)行其相應(yīng)的反饋控制是比較困難的,特別是對化學(xué)反應(yīng)的全過程控制,需要進(jìn)行協(xié)調(diào)復(fù)雜的工作,就傳統(tǒng)儀器實(shí)現(xiàn)起來顯然是比較困難,而基于虛擬儀器技術(shù)卻能很好地、精確地完成此工作。然而擁有計(jì)算機(jī)控制并不意味著就能精確完成測控任務(wù)的,這還需要有性能優(yōu)良,功能齊全的用于化學(xué)反應(yīng)控制過程的執(zhí)行機(jī)構(gòu),即化學(xué)反應(yīng)器。只有在兩者有機(jī)結(jié)合的情況下,才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的化學(xué)反應(yīng)的精確控制。就各類不同的化學(xué)反應(yīng)而言,都可以使用各類傳感器將化學(xué)反應(yīng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,輸入到?jì)算機(jī)后,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理,變換成相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù),在人們事先安排好的程序下進(jìn)行后期復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理,反饋給化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)裝置,控制各執(zhí)行器達(dá)到多通道自動控制的目的。
作為化學(xué)反應(yīng)裝置,其控制性能好壞直接對反應(yīng)過程產(chǎn)生重要的影響,而溫度是控制化學(xué)的重要因素,特別是具有低溫條件的化學(xué)反應(yīng)器,是當(dāng)今科研實(shí)驗(yàn)急需的品種。目前許多科研實(shí)驗(yàn)中用到的低溫化學(xué)反應(yīng)器一般多是采用冰鹽浴和氟制冷劑來達(dá)到制冷目的,前者有著不能精確控制反應(yīng)器溫度條件的缺點(diǎn),操作上很不方便;后者雖然在操作上和控溫方面有所改善,但在環(huán)境保護(hù)方面存在著氟制冷劑污染環(huán)境的問題和制冷速度慢的缺點(diǎn)。半導(dǎo)體制冷技術(shù)是近年來隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和完善而發(fā)展起來的一項(xiàng)新型的制冷技術(shù),具有制冷迅速快,無噪音、無污染,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的制冷是一項(xiàng)綠色制冷技術(shù),是今后制冷技術(shù)發(fā)展的方向。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,它是利用計(jì)算機(jī)及其在處理數(shù)字信息方面的先進(jìn)技術(shù),并引入了虛擬儀器的概念,實(shí)現(xiàn)了對多路各種類型模擬量的信號采集處理,對化學(xué)反應(yīng)過程中的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和精確控制,可實(shí)現(xiàn)對一系列化學(xué)反應(yīng)如結(jié)晶、合成、精制、聚合等過程進(jìn)行量化精確控制。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),其特征在于與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接有在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器、化學(xué)反應(yīng)裝置、溫度傳感器、霍耳電磁傳感器、pH值傳感器、承重傳感器、數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊、微型蠕動泵、電機(jī)攪拌裝置及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置,所說的計(jì)算機(jī)串口端分別并行連接數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊;同時(shí)上述三模塊的模擬輸入、輸出端及數(shù)字輸出端分別與在/離線反應(yīng)控制器的輸出及輸入端相連接;所說的采集溫度傳感器、霍耳電磁傳感器、pH值傳感器、承重傳感器與在/離線反應(yīng)控制器的信號輸入端相連接;所說的微型蠕動泵、電機(jī)攪拌裝置及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置與在/離線反應(yīng)控制器的控制輸出端相連接。
上述所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置是由構(gòu)成密閉的半導(dǎo)體制冷散熱循環(huán)系統(tǒng)所構(gòu)成,所說的構(gòu)成密閉的半導(dǎo)體制冷散熱循環(huán)系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷片、電加熱圈、恒溫槽箱體、內(nèi)熱交換器、外散熱片、風(fēng)扇、恒溫槽循環(huán)泵、熱交換器循環(huán)磁力泵、恒溫槽箱體底部照明裝置;所說的化學(xué)反應(yīng)器主體恒溫槽用1.5-3毫米厚的紫銅板制成,涂附了導(dǎo)熱硅脂層的半導(dǎo)體制冷片制冷面緊貼于恒溫槽箱體四壁,半導(dǎo)體制冷片內(nèi)熱交換器緊貼其半導(dǎo)體制冷片的制熱面,采用紫銅材料制作的內(nèi)熱交換器為內(nèi)部允許傳熱流體介質(zhì)流過的空腔結(jié)構(gòu),內(nèi)熱交換器與恒溫槽箱體四壁呈緊密連接,其與恒溫槽箱體之間的空隙有絕熱硅橡膠填充并密封,內(nèi)熱交換器依管路通過循環(huán)磁力泵支路和并聯(lián)于此支路的帶通斷閥門直通管路與外散熱片相連接,外散熱片上安裝散熱風(fēng)扇及放空閥。
上述所說的緊貼于恒溫槽箱體四壁的涂附了導(dǎo)熱硅脂層的半導(dǎo)體制冷片是由8片40×40mm半導(dǎo)體制冷片組成,每4片半導(dǎo)體制冷片正負(fù)極串聯(lián)組成一路,共組成兩路電路并聯(lián)于數(shù)字開關(guān)電源。
上述所說的本實(shí)用新型的化學(xué)反應(yīng)恒溫槽箱體其底部按裝的照明裝置,反應(yīng)槽底部有裝有透明玻璃的可供光線通過的開孔,其照明裝置的工作電壓采用12V直流電壓。
上述所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置包括0.5-3KW的電加熱圈,該加熱圈被固定于距反應(yīng)器恒溫槽底部1-2厘米上方,加熱圈供電輸入端與內(nèi)置在在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器中的可控硅的輸出端相接,由計(jì)算機(jī)控制在線/離線控制器內(nèi)的可控硅使其輸出供給電加熱圈工作電壓為交流0~220V可調(diào)。
上述所說的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)可為PC機(jī),中央處理器為P4-1.7G、內(nèi)存為128兆、硬盤20G、顯示卡為Geforce-2。
上述所說的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中使用與之相配合的虛擬儀器軟件,該軟件是利用美國NI公司的LabVIEW軟件進(jìn)行編程的。
本實(shí)用新型的工作原理和工作過程為上述所說的虛擬儀器軟件是利用美國NI公司的LabVIEW軟件進(jìn)行編程的。以精確控制化學(xué)反應(yīng)流程為基礎(chǔ)的,包括對化學(xué)反應(yīng)的溫度、攪拌轉(zhuǎn)速監(jiān)測和控制和對pH值、稱量等參量測量顯示。所有這些非電信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號,將這些電信號經(jīng)在線/離線控制器的信號處理器放大處理后,經(jīng)RM417遠(yuǎn)端模擬量數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,經(jīng)485總線饋送至計(jì)算機(jī)串口。計(jì)算機(jī)在主控程序控制下將數(shù)字量送入相應(yīng)的虛擬儀器后臺程序,變換成相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理,包括預(yù)測控制算法,摸糊控制算法和PID控制算法,通過對已知采集變量的處理和計(jì)算,得出響應(yīng)的輸出控制參量,由RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊和RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出(I/O)模塊輸出控制參量以控制可控硅控制端和數(shù)字開關(guān)電源,控制反應(yīng)進(jìn)程中加熱、制冷和用于反應(yīng)系統(tǒng)加料用蠕動泵的執(zhí)行、循環(huán)泵以及照明電燈的工作。精確控制系統(tǒng)并按照預(yù)先設(shè)定的流程控制反應(yīng)的進(jìn)行。
上述所說的化學(xué)反應(yīng)器恒溫槽中使用的傳熱流體介質(zhì)可根據(jù)反應(yīng)所需條件來確定,若反應(yīng)體系要求從室溫~100℃范圍,則可以選用蒸餾水作為傳熱流體介質(zhì);若反應(yīng)體系要求從-30~100℃范圍,則可以選用乙二醇-水或丙三醇-水混合物。恒溫槽中的傳熱流體通過開于其側(cè)面底部的孔,通過管路、恒溫槽循環(huán)泵形成循環(huán)回路,起到充分混合恒溫槽內(nèi)流體的作用,使恒溫槽內(nèi)流體的溫差減小,傳熱流體的循環(huán)流動速度為2~8升/分鐘。
半導(dǎo)體制冷系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)控制在線/離線控制器內(nèi)的數(shù)字開關(guān)直流電源供電,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所需條件,由計(jì)算機(jī)對在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器發(fā)出指令,控制制冷工作電壓為直流5~48V可調(diào)。同時(shí)當(dāng)散熱系統(tǒng)傳熱流體介質(zhì)工作溫度高于設(shè)定保護(hù)溫度上限80℃時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)出關(guān)閉數(shù)字開關(guān)直流電源指令,從而保護(hù)了半導(dǎo)體制冷片。
在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器包括模擬信號的采集、放大和控制輸出模塊,對溫度傳感器、pH值傳感器、承重傳感器、霍耳電磁傳感器的信號進(jìn)行調(diào)理。在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器可以保證化學(xué)反應(yīng)設(shè)備在沒有計(jì)算機(jī)控制的情況下進(jìn)行人工控制,即在沒有計(jì)算機(jī)或相應(yīng)軟件的情況下化學(xué)反應(yīng)器的運(yùn)行相當(dāng)于一臺傳統(tǒng)設(shè)備。
散熱循環(huán)系統(tǒng)工作的方式當(dāng)其中的流體工作介質(zhì)為水時(shí),要求其流體介質(zhì)充滿整個(gè)散熱循環(huán)系統(tǒng),同時(shí)可開啟熱交換器循環(huán)磁力泵支路,關(guān)閉并聯(lián)于此支路的直通管通斷閥門,使水在其整個(gè)散熱系統(tǒng)內(nèi)部流動以便進(jìn)行熱交換。并通過外部的散熱片散熱,構(gòu)成水為傳熱介質(zhì)散熱系統(tǒng)。此時(shí),半導(dǎo)體制冷片的制熱面的溫度將伴隨恒溫槽工作條件和環(huán)境溫度條件的不同而有所變化,也就是說半導(dǎo)體制冷片制熱面的溫度是變化的。而當(dāng)使用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑時(shí),有機(jī)溶劑的用量以恰好充滿內(nèi)散熱器的空腔,同時(shí)關(guān)閉熱交換器循環(huán)磁力泵支路,開通并聯(lián)于此支路的直通管通斷閥門,使有機(jī)溶劑汽化后氣體通過此通道進(jìn)入外散熱器進(jìn)行冷卻,冷卻后的有機(jī)溶劑液體通過管路進(jìn)入內(nèi)部熱交換器,構(gòu)成有機(jī)溶劑為傳熱介質(zhì)散熱循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)環(huán)境溫度比較低時(shí),且化學(xué)反應(yīng)器只用于低于室溫的反應(yīng)體系時(shí),可以采用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑作為散熱系統(tǒng)的流體傳熱介質(zhì),此時(shí)的工作特點(diǎn)是半導(dǎo)體制冷片制熱面的溫度可基本保持不變,由半導(dǎo)體制冷而產(chǎn)生在制熱面的熱量,被轉(zhuǎn)換成有機(jī)溶劑的相變熱,此時(shí)變?yōu)闅怏w的有機(jī)蒸汽通過管道進(jìn)入外散熱器,進(jìn)行熱交換后又變?yōu)橛袡C(jī)液體流入內(nèi)散熱器重復(fù)上一過程,而此時(shí)內(nèi)散熱器的溫度又可以保持恒定,保證了半導(dǎo)體制冷片的高效穩(wěn)定的工作。
本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于1、是化工、機(jī)械、自動控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的交叉,即化學(xué)反應(yīng)過程中各種參數(shù)的測控于一體,在一定程度上改善目前科研領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)條件;2、是在通用型化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)P突A(chǔ)上發(fā)展起來的基于虛擬儀器技術(shù)的反應(yīng)裝置,可廣泛應(yīng)用于化工,制藥,高分子材料和精細(xì)化工行業(yè)及高校的科研實(shí)驗(yàn)??蓪瘜W(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行精確測量和控制,可重復(fù)性好,避免人為操作失誤,從而使研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量得到保證;3、控制系統(tǒng)可以按設(shè)計(jì)要求自動完成一系列科研實(shí)驗(yàn)工作,科研人員可通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)情況或通過記錄的數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,針對不同的反應(yīng)過程,探索最優(yōu)的反應(yīng)條件,最佳的控制方案,并可以此系統(tǒng)為平臺,不斷研究新的反應(yīng)過程,實(shí)現(xiàn)新的合成物質(zhì);4、作為化學(xué)反應(yīng)的重要參數(shù),溫度是直接導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵因素,本實(shí)用新型的化學(xué)反應(yīng)器由于有制冷系統(tǒng)的存在,為許多的化學(xué)反應(yīng)中需要及時(shí)降溫及準(zhǔn)確控制溫度提供了硬件的保障,同時(shí)配合各種智能控制算法可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)溫度控制精度小于0.2攝氏度靜態(tài)恒溫控制小于0.1攝氏度;5、本實(shí)驗(yàn)裝置還具有提供低溫反應(yīng)(-30℃)的條件。


附圖為本實(shí)用新型所涉一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖其中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1),虛擬儀器軟件(2),在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器(3)、化學(xué)反應(yīng)裝置(4)、溫度傳感器(5)、霍耳電磁傳感器(6)、pH值傳感器(7)、承重傳感器(8)、數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊(9)、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊(10)、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊(11)、微型蠕動泵(12)、電機(jī)攪拌裝置(13)及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置(14),導(dǎo)體制冷片(15)、電加熱圈(16)、恒溫槽箱體(17)、內(nèi)熱交換器(18)、外散熱片(19)、風(fēng)扇(20)、恒溫槽循環(huán)泵(21)、熱交換器循環(huán)磁力泵(22)、恒溫槽箱體底部照明裝置(23)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器(見圖),包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1),其特征在于與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接有在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器(3)、化學(xué)反應(yīng)裝置(4)、溫度傳感器(5)、霍耳電磁傳感器(6)、pH值傳感器(7)、承重傳感器(8)、數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊(9)、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊(10)、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊(11)、微型蠕動泵(12)、電機(jī)攪拌裝置(13)及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置(14),所說的計(jì)算機(jī)串口端分別并行連接數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊;同時(shí)上述三模塊的模擬輸入、輸出端及數(shù)字輸出端分別與在/離線反應(yīng)控制器的輸出及輸入端相連接;所說的采集溫度傳感器、霍耳電磁傳感器、pH值傳感器、承重傳感器與在/離線反應(yīng)控制器的信號輸入端相連接;所說的微型蠕動泵(12)、電機(jī)攪拌裝置(13)及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置(14)與在/離線反應(yīng)控制器的控制輸出端相連接。
上述所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置(見圖)是由構(gòu)成密閉的半導(dǎo)體制冷散熱循環(huán)系統(tǒng)所構(gòu)成,所說的構(gòu)成密閉的半導(dǎo)體制冷散熱循環(huán)系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷片(15)、電加熱圈(16)、恒溫槽箱體(17)、內(nèi)熱交換器(18)、外散熱片(19)、風(fēng)扇(20)、恒溫槽循環(huán)泵(21)、熱交換器循環(huán)磁力泵(22)、恒溫槽箱體底部照明裝置(23);所說的化學(xué)反應(yīng)器主體恒溫槽用2毫米厚的紫銅板制成,涂附了導(dǎo)熱硅脂層的半導(dǎo)體制冷片制冷面緊貼于恒溫槽箱體四壁,半導(dǎo)體制冷片內(nèi)熱交換器緊貼其半導(dǎo)體制冷片的制熱面,采用紫銅材料制作的內(nèi)熱交換器為內(nèi)部允許傳熱流體介質(zhì)流過的空腔結(jié)構(gòu),內(nèi)熱交換器與恒溫槽箱體四壁呈緊密連接,其與恒溫槽箱體之間的空隙有絕熱硅橡膠填充并密封,內(nèi)熱交換器依管路通過循環(huán)磁力泵支路和并聯(lián)于此支路的帶通斷閥門直通管路與外散熱片相連接,外散熱片上安裝散熱風(fēng)扇及放空閥。
上述所說的緊貼于恒溫槽箱體四壁的涂附了導(dǎo)熱硅脂層的半導(dǎo)體制冷片是由8片40×40mm半導(dǎo)體制冷片組成,每4片半導(dǎo)體制冷片正負(fù)極串聯(lián)組成一路,共組成兩路電路并聯(lián)于數(shù)字開關(guān)電源。
上述所說的本實(shí)用新型的化學(xué)反應(yīng)恒溫槽箱體其底部安裝的照明裝置,反應(yīng)槽底部有裝有透明玻璃的可供光線通過的開孔,其照明裝置的工作電壓采用12V直流電壓。
上述所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置包括2KW的電加熱圈,該加熱圈被固定于距反應(yīng)器恒溫槽底部1厘米上方,加熱圈供電輸入端與內(nèi)置在在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器中的可控硅的輸出端相接,由計(jì)算機(jī)控制在線/離線控制器內(nèi)的可控硅使其輸出供給電加熱圈工作電壓為交流0~220V可調(diào)。
上述所說的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)可為PC機(jī),中央處理器為P4-1.7G、內(nèi)存為128兆、硬盤20G、顯示卡為Geforce-2。
上述所說的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中使用與之相配合的虛擬儀器軟件,該軟件是利用美國NI公司的LabVIEW軟件進(jìn)行編程的。
上述所說的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)、在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器(3)、溫度傳感器(5)、霍耳電磁傳感器(6)、pH值傳感器(7)、承重傳感器(8)、數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊(9)、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊(10)、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊(11)、微型蠕動泵(12)、電機(jī)攪拌裝置(13)均為現(xiàn)有技術(shù)單元。
權(quán)利要求1.一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),其特征在于與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接有在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器、化學(xué)反應(yīng)裝置、溫度傳感器、霍耳電磁傳感器、pH值傳感器、承重傳感器、數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊、微型蠕動泵、電機(jī)攪拌裝置及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置,所說的計(jì)算機(jī)串口端分別并行連接數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊;同時(shí)上述三模塊的模擬輸入、輸出端及數(shù)字輸出端分別與在/離線反應(yīng)控制器的輸出及輸入端相連接;所說的采集溫度傳感器、霍耳電磁傳感器、pH值傳感器、承重傳感器與在/離線反應(yīng)控制器的信號輸入端相連接;所說的微型蠕動泵、電機(jī)攪拌裝置及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置與在/離線反應(yīng)控制器的控制輸出端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,其特征在于所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置是由構(gòu)成密閉的半導(dǎo)體制冷散熱循環(huán)系統(tǒng)所構(gòu)成,所說的構(gòu)成密閉的半導(dǎo)體制冷散熱循環(huán)系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷片、電加熱圈、恒溫槽箱體、內(nèi)熱交換器、外散熱片、風(fēng)扇、恒溫槽循環(huán)泵、熱交換器循環(huán)磁力泵、恒溫槽箱體底部照明燈;所說的化學(xué)反應(yīng)器主體恒溫槽用1.5-3毫米厚的紫銅板制成,涂附了導(dǎo)熱硅脂層的半導(dǎo)體制冷片制冷面緊貼于恒溫槽箱體四壁,半導(dǎo)體制冷片內(nèi)熱交換器緊貼其半導(dǎo)體制冷片的制熱面,采用紫銅材料制作的內(nèi)熱交換器為內(nèi)部允許傳熱流體介質(zhì)流過的空腔結(jié)構(gòu),內(nèi)熱交換器與恒溫槽箱體四壁呈緊密連接,其與恒溫槽箱體之間的空隙有絕熱硅橡膠填充并密封,內(nèi)熱交換器依管路通過循環(huán)磁力泵支路和并聯(lián)于此支路的帶通斷閥門直通管路與外散熱片相連接,外散熱片上安裝散熱風(fēng)扇及放空閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,其特征在于所說的緊貼于恒溫槽箱體四壁的涂附了導(dǎo)熱硅脂層的半導(dǎo)體制冷片是由8片40×40mm半導(dǎo)體制冷片組成,每4片半導(dǎo)體制冷片正負(fù)極串聯(lián)組成一路,共組成兩路電路并聯(lián)于數(shù)字開關(guān)電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所說的一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,其特征在于所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫槽箱體其底部按裝的照明裝置,反應(yīng)槽底部有裝有透明玻璃的可供光線通過的開孔,其照明裝置的工作電壓采用12V直流電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,其特征在于所說的化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置包括0.5-3KW的電加熱圈,該加熱圈被固定于距反應(yīng)器恒溫槽底部1-2厘米上方,加熱圈供電輸入端與內(nèi)置在在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器中的可控硅的輸出端相接,由計(jì)算機(jī)控制在線/離線控制器內(nèi)的可控硅使其輸出供給電加熱圈工作電壓為交流0~220V可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,其特征在于所說的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)可為PC機(jī),中央處理器為P4-1.7G、內(nèi)存為128兆、硬盤20G、顯示卡為Geforce-2。
專利摘要一種基于虛擬儀器控制技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)器,包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接有在線/離線化學(xué)反應(yīng)控制器、化學(xué)反應(yīng)裝置、溫度傳感器、霍耳電磁傳感器、pH值傳感器、承重傳感器、數(shù)據(jù)采集RM417遠(yuǎn)端模擬量采集模塊、RM446遠(yuǎn)端開關(guān)量輸入/輸出模塊、RM426遠(yuǎn)端控制模擬量輸出模塊、微型蠕動泵、電機(jī)攪拌裝置及化學(xué)反應(yīng)恒溫裝置。其優(yōu)越性在于系統(tǒng)可以按設(shè)計(jì)要求自動完成一系列科研實(shí)驗(yàn)工作,同時(shí)配合各種智能控制算法可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)溫度控制精度小于0.2攝氏度靜態(tài)恒溫控制小于0.1攝氏度;本實(shí)驗(yàn)裝置還具有提供低溫反應(yīng)(-30℃)的條件。
文檔編號B01J19/00GK2618665SQ0324517
公開日2004年6月2日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者張嘉琪, 黃積濤, 鄭嗣華, 王繁臻, 謝秀榮, 韓寶成, 王強(qiáng) 申請人:天津理工學(xué)院
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