涂陽

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院 設(shè)備物資部，四川 成都 610061

智能數(shù)字溫度控制器在設(shè)備改造維修中的應(yīng)用

涂陽

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院 設(shè)備物資部，四川 成都 610061

本文介紹了智能數(shù)字溫度控制器和利用智能數(shù)字溫度控制器對(duì)幾種不同類型的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造的應(yīng)用實(shí)例。

智能數(shù)字溫度控制器；溫度傳感器；報(bào)警器；設(shè)備改造

0 前言

在大型醫(yī)院的臨床科室和實(shí)驗(yàn)室中有溫度控制功能的設(shè)備很多，這些設(shè)備普遍價(jià)格昂貴，其中的進(jìn)口設(shè)備更是如此。零部件成本過高會(huì)增加醫(yī)院和使用部門的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而一些使用年限較長(zhǎng)的設(shè)備在發(fā)生故障后甚至根本就買不到匹配的零件，長(zhǎng)期閑置甚至提前報(bào)廢也就成了不得已的選擇。有沒有一種簡(jiǎn)單易行的方法可以解決上述問題？答案是肯定的，就是利用智能數(shù)字溫度控制器對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造維修。

1 智能數(shù)字溫度控制器介紹

“智能數(shù)字溫度控制器”產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，它的體積小巧，內(nèi)置一只微型CPU處理器和一些電子元件。這類控制器通常使用熱電偶或鉑電阻做輸入，至少帶有兩個(gè)輸出端口：一個(gè)是繼電器輸出，其最大觸點(diǎn)電流可達(dá)3～5A，電氣壽命高達(dá)10萬次；另一個(gè)是溫度報(bào)警輸出，可以連接各種報(bào)警裝置。這類控制器基本都具有數(shù)據(jù)顯示功能，在使用中可以很方便地通過儀器面板上的操作按鍵來完成參數(shù)設(shè)定和修改。它一般采用220V交流電源，且待機(jī)功耗極低，同時(shí)穩(wěn)定性和抗干擾能力強(qiáng)，最重要的是它低廉的成本和完善的售后服務(wù)渠道。

2 設(shè)備維修中的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例

在前期設(shè)備維修工作中，我們利用智能數(shù)字溫度控制器對(duì)幾種不同類型的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造并取得了很好的效果，為了與同行共享成果，現(xiàn)將改造情況作一簡(jiǎn)述并希望得到一些好的建議以便共同提高。

2.1 在進(jìn)口冷凍離心機(jī)維修中的應(yīng)用

我院實(shí)驗(yàn)中心有一臺(tái)20世紀(jì)90年代美國(guó)原產(chǎn)貝克曼冷凍離心機(jī)，僅因?yàn)橐恢粺崦綦娮钃p壞，該離心機(jī)因溫度控制部分不能正常工作而無法使用。雖然已和貝克曼公司的工程師取得聯(lián)系，但是由于該型號(hào)機(jī)早已停產(chǎn)，所以目前已無法找相同溫度特性的熱敏電阻。按貝克曼工程師的說法,如果一定要維修只能更換其他型號(hào)的控制板，其成本要上萬元，并且因?yàn)樾驴刂瓢宄叽绾徒涌诓町愂拱惭b改造工作也很煩瑣，因此該冷凍離心機(jī)被長(zhǎng)期閑置不用，造成很大的資源浪費(fèi)。從分析該冷凍離心機(jī)溫度控制原理得知，該機(jī)是靠主板上的CPU通過時(shí)時(shí)檢測(cè)一只放在離心機(jī)腔體內(nèi)的熱敏電阻阻值隨溫度的變化，經(jīng)過計(jì)算后再去控制主板上一個(gè)繼電器，離心機(jī)制冷壓縮機(jī)220V工作電源由該繼電器上的一個(gè)常開觸點(diǎn)來提供，這樣離心機(jī)上的CPU就可以通過控制該繼電器觸點(diǎn)的斷、開來實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷壓縮機(jī)的開停的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凍離心機(jī)腔體內(nèi)溫度的控制。清楚了這些，試想如果我們選用一只固定電阻來代替損壞的熱敏電阻，阻值的選取使得離心機(jī)主板上繼電器觸點(diǎn)始終處于接通狀態(tài)，再串接一個(gè)小型智能溫度控制器去控制離心機(jī)上的制冷壓縮機(jī)的開停，這同樣也能夠達(dá)到控制離心機(jī)腔體溫度的目的。

經(jīng)過篩選我們選擇了由成都怡騰自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)的CH6智能數(shù)字溫度控制器。并采用通用性較好的Pt100鉑電阻作CH6的輸入。因?yàn)殡x心機(jī)上的制冷壓縮機(jī)功率只有一百多瓦，因此我們可以直接將制冷壓縮機(jī)電源連接在溫度控制器的繼電器輸出端子上。打開冷凍離心機(jī)后蓋，將連接制冷壓縮機(jī)的兩根電源線中的任意一根剪斷，剪斷的兩端再分別接到一根（2×1.5）mm2導(dǎo)線上。用手鉆在離心機(jī)后蓋上鉆一小孔，先將導(dǎo)線引出離心機(jī)接至CH6繼電器輸出端子上，再將離心機(jī)上的熱敏電阻從原來位置上取下并換上Pt100鉑電阻，導(dǎo)線直接接在CH6的信號(hào)輸入端子上。在離心機(jī)主板上原溫度信號(hào)輸入端可用一只20kΩ普通電阻代替，使離心機(jī)制冷壓縮機(jī)的220V電源始終處于接通狀態(tài),這樣制冷壓縮機(jī)的開停完全就由CH6控制。整個(gè)改造工作只用了半個(gè)多小時(shí)就全部完成。接通CH6溫度控制器的電源，將溫度設(shè)定在（4±2）℃，運(yùn)行30min后離心機(jī)腔體溫度就已穩(wěn)定在2～6℃之間，用時(shí)和原來差不多。CH6具有記憶功能，上次設(shè)定的參數(shù)，下次開機(jī)仍然保持，因此使用非常簡(jiǎn)單方便。大半年過去了，從實(shí)驗(yàn)室老師那里了解到，改造后的冷凍離心機(jī)使用情況良好，CH6智能溫度控制器工作穩(wěn)定性也非常出色，使用至今未發(fā)生過一次故障。

2.2 對(duì)報(bào)廢設(shè)備的重新改造利用

該實(shí)驗(yàn)中心經(jīng)常需要飼養(yǎng)一些小動(dòng)物來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比如實(shí)驗(yàn)鼠、兔等。一些進(jìn)口實(shí)驗(yàn)鼠價(jià)格很貴，在冬季也要求飼養(yǎng)溫度保持在25℃以上。因?yàn)樾枰M(jìn)行解剖實(shí)驗(yàn)的老鼠數(shù)量不是太多，因此沒有必要建造專門的飼養(yǎng)間，此時(shí)醫(yī)院新生兒科正好有幾臺(tái)嬰兒暖箱要進(jìn)行報(bào)廢處理，將報(bào)廢暖箱改造成實(shí)驗(yàn)鼠飼養(yǎng)箱的想法隨即產(chǎn)生。挑選一臺(tái)成色較好的暖箱，該暖箱雖控制主板損壞但加熱和空氣循環(huán)系統(tǒng)是完好的。還是選擇一臺(tái)CH6控制器并使用Pt100鉑電阻作輸入。因?yàn)榕浼訜峁β时容^大，因此CH6繼電器輸出觸點(diǎn)不易直接驅(qū)動(dòng)，需增加一個(gè)交流接觸器。先在暖箱面板上開一個(gè)長(zhǎng)方形的孔，將CH6鑲進(jìn)去，然后將Pt100鉑電阻放置在暖箱箱體的中間，這樣CH6面板上顯示的溫度基本就是暖箱的平均溫度，接著將加熱的220V電源接在交流接觸器觸點(diǎn)上，并將交流接觸器控制端通過兩根導(dǎo)線連接到CH6繼電器輸出端子上，最后使用搖表對(duì)改造后的暖箱進(jìn)行電氣絕緣檢查，確保設(shè)備電氣安全。將CH6溫度控制器溫度設(shè)定在（25±2）℃，經(jīng)過大約20多分鐘的運(yùn)行，暖箱內(nèi)的溫度就穩(wěn)定在23～27℃?？偦ㄙM(fèi)不到300元的改造暖箱立即就派上了用場(chǎng)，使用情況很好，在實(shí)驗(yàn)室整個(gè)冬季箱溫記錄本上未發(fā)現(xiàn)溫度異常情況。

2.3 制作嬰兒暖箱溫度報(bào)警器

嬰兒暖箱是很多醫(yī)院新生兒科必備的設(shè)備，醫(yī)院對(duì)暖箱溫度控制要求很嚴(yán)格，尤其不能超溫，否則會(huì)對(duì)新生兒造成嚴(yán)重傷害。雖然無論是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口嬰兒暖箱都有超溫自動(dòng)保護(hù)和報(bào)警功能，但還是不能完全避免超溫故障的發(fā)生。在國(guó)內(nèi)的一些醫(yī)院已經(jīng)發(fā)生過因箱溫過高造成新生兒死亡的重大醫(yī)療事故。我院新生兒科暖箱使用數(shù)量非常大，并且是全年365天，每天24h不間斷工作，醫(yī)護(hù)人員承擔(dān)了很大的身體和心理壓力。在和他們的交往中了解到，擔(dān)心暖箱超溫后不報(bào)警是她們最大的心病，另外無論國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口暖箱，報(bào)警功能都不是很理想，一般只有聲報(bào)無光報(bào)，且暖箱溫度顯示屏位置太低，數(shù)字太小。試想在一間有好幾十臺(tái)嬰兒暖箱的房間內(nèi)，僅靠聲音來查找報(bào)警的暖箱也比較麻煩，而只有走近暖箱才能看清楚暖箱溫度也的確不方便。為了減輕醫(yī)護(hù)人員的工作壓力，改造暖箱在報(bào)警方面的不足，增加一套獨(dú)立的溫度報(bào)警裝置就顯得十分必要。采用智能溫度控制器無疑是一種很好的選擇，它既安裝方便又不會(huì)改變?cè)信涞慕Y(jié)構(gòu)，而且它和暖箱是各自獨(dú)立工作的，它的一個(gè)輸出端口可以直接連接報(bào)警器，當(dāng)暖箱超溫就發(fā)出聲光報(bào)警。兩套獨(dú)立的超溫報(bào)警裝置同時(shí)工作無疑大大提高了報(bào)警的可靠性，高亮度LED顯示屏十幾米開外都可以清晰地看見暖箱溫度，極大地方便了醫(yī)護(hù)人員的日常巡查。為了使這些更有說服力，我們選用CH6控制器試制了一臺(tái)嬰兒暖箱溫度報(bào)警器樣機(jī)。為使結(jié)構(gòu)緊湊，我們將外購的一只能夠發(fā)出聲、光報(bào)警的報(bào)警燈安裝在CH6儀器外殼上，再將整個(gè)報(bào)警裝置擺放在暖箱的玻璃面罩上面，這樣無論是查看暖箱溫度還是報(bào)警更加方便和清楚。經(jīng)過一段時(shí)間的試用，嬰兒暖箱溫度報(bào)警器的工作情況很穩(wěn)定，醫(yī)護(hù)人員對(duì)此評(píng)價(jià)非常好。接下來，在經(jīng)醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部門批準(zhǔn)之后，我們準(zhǔn)備大規(guī)模地在新生兒科推廣使用這種智能溫度報(bào)警器。

3 下一步的工作計(jì)劃

以上是幾個(gè)應(yīng)用小型智能溫度控制器在設(shè)備維修和改造中的應(yīng)用實(shí)例。通過這些成功應(yīng)用實(shí)例我們?cè)絹碓礁杏X到，這種小型智能溫度控制器在我們今后的工作中還大有用武之地，充分利用這種控制器來為我所用是我們的最終目標(biāo)。

3.1 改進(jìn)普通電冰箱的溫度控制精度

我院是西南地區(qū)規(guī)模最大的集醫(yī)療、教學(xué)、科研為一體的婦產(chǎn)兒童?？漆t(yī)院，不僅擁有大量臨床科室還有檢驗(yàn)科、病理科、藥劑科以及眾多科研實(shí)驗(yàn)室。這些部門都大量使用各種低溫冷藏設(shè)備存儲(chǔ)藥品、試劑等。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，目前全院共有200多臺(tái)低溫冷凍冷藏設(shè)備，而且數(shù)量還在不斷增加，其中使用數(shù)量最多的是普通電冰箱。從一些使用部門反饋的意見知道，很多這類電冰箱冷藏室溫度都超出了醫(yī)院要求的2～8℃的溫度范圍，從這些部門的電冰箱日常溫度記錄中可以發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。溫度范圍超標(biāo)意味存放的藥品、試劑有可能提前失效或變質(zhì)，其后果是很嚴(yán)重的，但是按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，普通電冰箱的冷藏室溫度在一個(gè)完整制冷周期內(nèi)只要溫度的變化在0～10℃之間都屬正常，目前國(guó)內(nèi)各電冰箱廠家生產(chǎn)的普通電冰箱都是按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，調(diào)節(jié)電冰箱溫控器強(qiáng)弱改變的只是冷藏室的平均溫度，對(duì)溫差的改變作用不明顯。實(shí)際使用情況也是如此，雖然和一些電冰箱廠家工程師進(jìn)行過交流但始終沒有一個(gè)好的解決辦法。如果采用小型智能溫度控制器來控制冰箱箱內(nèi)溫度，上述問題都能夠徹底解決，因?yàn)樾⌒椭悄軠囟瓤刂破骺刂茰囟群蜏夭罹梢酝ㄟ^儀器面板進(jìn)行設(shè)定，完全可以將冰箱溫度控制在醫(yī)院要求的2～8℃范圍之內(nèi)。由于有前期冷凍離心機(jī)和暖箱的改造經(jīng)驗(yàn)，具體實(shí)施起來應(yīng)該很簡(jiǎn)單，因此有很大的推廣價(jià)值。

3.2 制作電冰箱溫度報(bào)警器

嬰兒暖箱報(bào)警器的成功改造經(jīng)驗(yàn)使我們想到，將這種溫度報(bào)警器使用在一些存放貴重藥品、試劑的電冰箱上是十分必要的。我們知道，使用中的電冰箱突發(fā)故障不外乎是下面兩種結(jié)果：制冷系統(tǒng)不制冷會(huì)使冰箱溫度升高，而溫控系統(tǒng)不能使壓縮機(jī)停機(jī)又會(huì)造成冰箱溫度過低。從不少科室電冰箱報(bào)修的情況來看，大多數(shù)醫(yī)護(hù)人員是在看見電冰箱已經(jīng)化水后，或者冷藏室內(nèi)的物品都已接冰之后才通知設(shè)備科，這時(shí)的箱溫已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，這必然會(huì)造成一定的物質(zhì)損失。如果我們?cè)谝恍┐娣疟容^貴重藥品、試劑的電冰箱上增加一套由CH6制成的溫度報(bào)警裝置，一旦冰箱箱溫超出設(shè)定值就會(huì)發(fā)出報(bào)警，這樣就可以避免損失。這種電冰箱溫度報(bào)警器結(jié)構(gòu)完全和嬰兒暖箱報(bào)警器相同，只須在CH6上將相關(guān)的溫度參數(shù)進(jìn)行修改即可。

3.3 其他

一些進(jìn)口低溫冰箱在我們醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)室大量使用，其溫度控制系統(tǒng)一但發(fā)生故障維修成本可想而知，采用智能溫度控制器應(yīng)該是一種很好的解決辦法。另外像恒溫水槽，生化培養(yǎng)箱、高壓蒸汽滅菌器、冷凍離心機(jī)等設(shè)備在我們醫(yī)院也大量使用，這些設(shè)備都有溫度控制功能，這就為我們利用CH6提供了廣泛的應(yīng)用空間。

4 結(jié)束語

我們目前所作的工作僅僅是個(gè)開始，實(shí)際上這種智能控制器的功能遠(yuǎn)不止我們所用的這些，它不僅可以進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的開、停式的溫度控制，而且還可以進(jìn)行控溫精度很高的PID 控制，它的一些系列產(chǎn)品還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，這樣就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控。當(dāng)然，隨著我們對(duì)這類控制器技術(shù)的更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，相信它一定會(huì)在今后醫(yī)院設(shè)備維修和設(shè)備改造中發(fā)揮越來越大的作用。

[1]單明.普通物理實(shí)驗(yàn)中溫度控制器的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2003,(5):20-23.

[2]李東潔,尤波,胡海燕.新型溫度控制器設(shè)計(jì)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,(1):125-128.

[3]馬彩蓮,李東亮,田安祥.基于第二類導(dǎo)體熱源的新型恒溫器的研究[J].現(xiàn)代儀器,2008,(3):38-40.

[4]張暉,李瑩梅.溫度控制器在電力變壓器中的應(yīng)用[J].西北電力技術(shù),2003,(6):87-89.

[5]張寶樹,王志敏.一種電冰柜數(shù)顯溫度控制器的研制[J].電工技術(shù)雜志,2002,(5):60-61.

[6]孫立紅,祁爍.智能化多功能溫度控制器[J].中國(guó)儀器儀表,2005,(1):69-70.

[7]李斌,張壹,王文哲.高精度數(shù)字式激光器恒溫控制系統(tǒng)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2006,(7):27-30

Application of Intelligent Digital Temperature Controller in Equipment Modification and Troubleshooting

TU Yang
Department of Equipment and Material,West China Second University Hospital,Chengdu Sichuan 610061,China

TP273

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.02.033

1674-1633(2011)02-0102-03

2010-07-18

2010-11-25

作者郵箱：ty80779360@126.com

Abstract:This paper describes the use of intelligent digital temperature controllers and intelligent digital temperature controller for several different types of equipment for technological transformation of the application examples.

Key words:intelligent digital temperature controller；temperature sensor; alarm；equipment modification