¿Cómo estabiliza las temperaturas en sus sensibles experimentos de laboratorio?

Trabajo en un laboratorio de AMO y se me ha encomendado la tarea de crear un recinto de experimentos que mantendrá el aire (y los instrumentos) estables dentro de unos 50 mili-Kelvin con un punto de referencia de unos 20C-21C. Nuestro laboratorio está casi siempre a 23C+, por lo que el 99% del tiempo estaremos enfriando el gabinete, no calentándolo.

Tengo dos ideas principales que están tomadas de lo que otros han hecho antes:

  1. Use un enfriador de agua para enfriar demasiado el agua, luego use un calentador de agua controlado por PID para calentar rápidamente el agua a la temperatura necesaria. Luego, pasa esa agua con temperatura corregida sobre un radiador con algunos ventiladores y eso debería estabilizar la caja.

  2. Use enfriadores termoeléctricos (TEC), que se enfrían mediante un enfriador de agua, y un circuito PID para controlar la corriente que pasa por los TEC y, por lo tanto, controlar la temperatura.

Estos dos sistemas sí funcionan, por lo que no pido comentarios sobre estos diseños.

Me gustaría saber qué otros diseños se le han ocurrido a la gente para estabilizar la temperatura del recinto de su experimento. ¿Utilizaste diseños similares o algo completamente diferente?

¡Gracias por la ayuda!

Aclare su problema específico o proporcione detalles adicionales para resaltar exactamente lo que necesita. Tal como está escrito actualmente, es difícil decir exactamente lo que está preguntando.
¿Qué tan grande es el recinto? ¿Qué tipo de instrumentos? ¿Es necesario estabilizar todos o solo algunos?
Me preguntaría si realmente debe tener el punto de ajuste justo por debajo de la temperatura ambiente en lugar de justo por encima: calentar es más fácil que enfriar. Es de esperar que esté lo suficientemente cerca de la temperatura ambiente para evitar la condensación, pero el enfriamiento excesivo requerirá algo más frío que la temperatura objetivo.
Además: ¿cuánto calor está tratando de sacar? ¿"instrumentos" implica disipación de energía?
Y una más: ¿qué importancia tiene la distribución de temperatura dentro del recinto? ¿Estarás midiendo en múltiples puntos?

Respuestas (1)

Solo un truco básico: no controle PI su enfriamiento. En su lugar, sobreenfríe y controle con PI un calentador que contrarresta su enfriamiento. El enfriamiento generalmente es difícil de controlar, mientras que el calentamiento es trivial usando resistencias óhmicas (de potencia). Entonces, es mucho más fácil hacerlo de esa manera.

Además, no olvide sus controles de seguridad, los calentadores que no funcionan bien son un peligro de incendio. Puede considerar algún tipo de sistema de alerta. Piense en lo que sucede cuando el termómetro se sale y ahora tiene un peor acoplamiento térmico con su calentador, ¿su calentador calentará todo el tiempo? Eso podría ser malo.

@jwenting en un comentario señala correctamente que la redundancia puede ser importante para su aplicación. La falla del control térmico puede ser un problema más fácil de lo que piensa, por ejemplo, puede tener un relé que cambiará fácilmente cada pocos segundos. En 10 7 segundos al año que pueden fallar en meses. Así que piense en un plan de mantenimiento y/o una configuración redundante, y/o invierta en productos de calidad.

y si es tan crítico, tenga varias copias de seguridad para todo lo que se conecta automáticamente cuando falla el principal.
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