一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱的制作方法

1.本发明涉及培养箱技术领域，特别是涉及一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱。

背景技术：

2.培养箱，是指温度可控的、用于培养微生物、植物和动物细胞的箱体装置，通常具有制冷和加热的双向调温系统，是生物、农业、医药、环保等科研部门的基本实验设备，广泛应用于恒温培养、恒温反应等试验。
3.然而现有的培养箱技术方案中，在涉及到光照实验时，多采用人造光源设备，一方面其与自然光相比有着较大差异，无法真实的还原自然光照；另一方面，在其发光过程中需要消耗大量电力，导致实验成本较高、能耗较大。
4.综上所述，亟需研发一种新的技术方案，以合理利用自然光照，实现节能降耗的效果，解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

5.基于此，本发明提供了一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其采用电控变玻璃作为顶盖，可根据需求通过改变电压实现对自然光的调光作用，大大降低不必要的能耗。此外，本发明兼具调光控温功能，可利用单片机同时实现对光照及温度的智能调节、控制，有效降低了成本，具有良好的应用前景。
6.本发明的一个目的在于，提供一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱的结构包括不透光箱体、电控变玻璃、光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器、电源组件；
7.其中，所述电控变玻璃为所述不透光箱体的顶盖；所述光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器设置于所述不透光箱体内部；
8.所述电控变玻璃包括透光基板、二性染料和负性液晶；所述二性染料和负性液晶填充于两层平行设置的透光基板之间，两块透光基板的取向层相对设置。
9.进一步地，所述取向层为垂直取向层。
10.进一步地，所述二性染料选自s428、rl002、rl008、x12、x13中的一种或多种。
11.进一步地，所述电源组件包括电控变玻璃供电电源、制冷电机供电电源、加热棒供电电源。
12.进一步地，所述电控变玻璃供电电源、制冷电机供电电源、加热棒供电电源均由电磁继电器控制通断。
13.进一步地，所述电控变玻璃供电电源输入电压频率为50～60hz，有效值为5～30v。
14.进一步地，所述透光基板为ito玻璃。
15.进一步地，所述两层平行设置的透光基板的间距为5～20μm。
16.进一步地，所述负性液晶的介电常数为-5～-3。
17.进一步地，所述二性染料的浓度为0.1～2％。
18.在特定染料浓度下，未通电时，受垂直取向层的锚定作用，液晶分子与染料分子垂直ito 玻璃排列，玻璃呈现为透明态；当通入频率为50hz，有效值为5～30v的电压时，在电场力作用下，负性液晶分子平行ito玻璃排列，受宾主效应影响，染料分子也会随液晶分子一样平行ito玻璃排列，玻璃呈现为有透明态，切换过程中液晶相态表现为向列相，无ehdi 现象(电流体动力学不稳定性，常见于离子掺杂液晶，可以实现稳定的透明状态到光散射状态的转变)出现，无雾度产生。
19.进一步地，所述电控变玻璃、光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器、电源组件的工作状态由单片机进行调控。
20.进一步地，所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱还包括通风孔。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明采用填入了二性染料和液晶的电控变玻璃作为培养箱箱体的顶盖，电控变玻璃在输入不同电压时，可产生透明态与有透明态的切换，从而可根据需求通过改变电压实现对自然光的调光作用，大大降低不必要的能耗，从而节约了成本。与现有方案中基于负性液晶与二性染料液晶的利用光散射达到变目的的电控变玻璃相比，在本发明的配方下，玻璃在变过程中不伴随雾度变化，将光散射的影响降到了最低。并且，本发明可利用单片机对箱体各个组件的工作状态进行调控，进而实现对自然光及箱体温度的智能控制。另外，基于染料液晶的电控变玻璃属于电容响应型器件，更加节能。
附图说明
23.图1示出了本发明的基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱的结构示意图。
24.图2示出了电控变玻璃的结构示意图；
25.其中，
26.图2a为电控变玻璃未通电关态示意图；
27.图2b为电控变玻璃未通电开态示意图。
28.图3示出了单片机控制培养箱工作的系统结构图。
29.附图标记：1-电控变玻璃；2-光敏电阻；3-温度传感器；4-加热棒；5-不透光箱体；6
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通风孔；7-制冷电机；8-ito玻璃；9-垂直取向层；10-负性液晶分子；11-二性染料分子。
具体实施方式
30.为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
31.本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非
旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
32.应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。
33.本发明实施例中的二性染料成分为：0.1571g s428、0.1252g rl002、0.5368g rl008、 0.4933g x12、0.3258g x13。
34.本发明实施例中的负性液晶为hav633917，介电常数为-4。
35.本发明实施例中的份指质量份数。
36.实施例
37.一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱的结构包括不透光箱体、电控变玻璃、光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器、电源组件；
38.其中，所述电控变玻璃为所述不透光箱体的顶盖；所述光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器设置于所述不透光箱体内部；
39.所述电控变玻璃包括透光基板、二性染料和负性液晶；所述二性染料和负性液晶填充于两层平行设置的透光基板之间，所述透光基板含有垂直取向层，两层透光基板的取向层相对设置，两层透光基板的间距为20μm。所述二性染料和负性液晶组成的混合物中，二性染料的浓度为1％，负性液晶的浓度为99％。
40.将电控变玻璃电极与外交流电源电性连接，利用电磁继电器来控制该回路的通断，所述外交流电源的输入电压频率为50hz，有效值为20v。接入单片机实现对变玻璃的智能调控：利用单片机设定遮光时长后，在电磁继电器作用下该回路连通，玻璃变为有透明态，进入不透光箱体的光照变弱，此时光敏电阻阻值增大并给单片机一个反馈信号，计数开始；待计时结束后，单片机将会再次发出信号，通过控制继电器使回路断开，此时玻璃回到无透明态，进入不透光箱体的光照变强，光敏电阻阻值减小并给单片机一个反馈信号，进程结束。
41.加热、制冷装置也通过电极与外交流电源连接，且接入单片机利用电磁继电器来控制回路的通断，实现对温度的智能调控：温度传感器可实时向单片机反馈不透光箱体内的温度，在利用单片机设定温度后，单片机将会把设定温度与实际温度进行比较，进而选择对应的加热棒或制冷电机进行温度调控，在选定工作模式后，对应电路的电磁继电器开始工作，回路连通，直至温度达到设定值。
[0042][0043][0044][0045][0046][0047][0048]
对比例
[0049]
一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，与实施例的区别在于，其电控变玻璃为：填充混合物中的二性染料替换为浓度为1％的橘二性染料(rl002)，
其他成分和结构与实施例相同。
[0050]
测试例
[0051]
对实施例和对比例的基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱进行性能测试。
[0052]
测试方法：
[0053]
利用海洋光谱仪测试实施例、对比例样片的透射率数据：调节海洋光谱仪至透射模式，以空液晶盒为背景进行扣光。扣除背景光后，将实施例、对比例样片放至载物台，利用光谱仪记录未通电时样片透射率数据。其后，给样片通入频率为50hz，有效值为20v的电压，并利用光谱仪记录对应透射率数据。
[0054]
利用雾度计测试实施例、对比例雾度数据：在将雾度计校准后，利用胶带将实施例、对比例样片固定在测试光孔处，记录未通电时样片的雾度数据；之后给样片通入频率为50hz，电压有效值为20v的交流电，利用雾度计测试通电后的雾度数据，并记录数值。
[0055]
测试结果如表1所示：
[0056]
表1性能测试结果
[0057]
项目初始透过率通电透过率初始雾度通电雾度实施例63％32％0.83％0.84％对比例62％28％1.32％20.2％
[0058]
根据表1可以得出，由于对比例的变过程依赖ehdi现象，故而在通电状态下存在较为严重的离子湍流，基于此作用，主体液晶会发生再取向，散射可见光波段的入射光，宏观上由透光状态转变为光散射状态，呈现出二性染料在主体液晶中的颜，进而实现光线的调节，因此其整个变过程中伴随较为浓重的雾度。通电时对比例的透过率要略低于实施例，但对应的雾度却已经达到了实用例雾度的20倍以上。相较于对比例，本实施例的电控变玻璃可达到变不变雾的实际应用效果。
[0059]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0060]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱的结构包括不透光箱体、电控变玻璃、光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器、电源组件；其中，所述电控变玻璃为所述不透光箱体的顶盖；所述光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器设置于所述不透光箱体内部；所述电控变玻璃包括透光基板、二性染料和负性液晶；所述二性染料和负性液晶填充于两层平行设置的透光基板之间，两块透光基板的取向层相对设置。2.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述取向层为垂直取向层。3.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述二性染料选自s428、rl002、rl008、x12、x13中的一种或多种。4.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述电源组件包括电控变玻璃供电电源、制冷电机供电电源、加热棒供电电源。5.根据权利要求4所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述电控变玻璃供电电源、制冷电机供电电源、加热棒供电电源均由电磁继电器控制通断。6.根据权利要求4所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述电控变玻璃供电电源输入电压频率为50～60hz，有效值为5～30v。7.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述两层平行设置的透光基板的间距为5～20μm。8.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述负性液晶的介电常数为-5～-3。9.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述二性染料的浓度为0.1～2％。10.根据权利要求1所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，其特征在于，所述电控变玻璃、光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器、电源组件的工作状态由单片机进行调控。

技术总结

本发明公开了一种基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱，所述基于电控变玻璃自动调节光温的智能培养箱的结构包括不透光箱体、电控变玻璃、光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器、电源组件；其中，所述电控变玻璃为所述不透光箱体的顶盖；所述光敏电阻、加热棒、制冷电机、温度传感器设置于所述不透光箱体内部；所述电控变玻璃包括透光基板、二性染料和负性液晶；所述二性染料和负性液晶填充于两层平行设置的透光基板之间，两块透光基板的取向层相对设置。本发明兼具调光控温功能，可利用单片机同时实现对光照及温度的智能调节、控制，有效降低了成本，具有良好的应用前景。用前景。用前景。