【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于儀器儀表控制領域，具體涉及一種自動混勻超聲波催化反應系統。
技術介紹
1、隨著科學技術的不斷發展，人們對化學反應過程的精確控制要求也在逐漸提高。面對復雜多變的反應條件，實驗室和工業領域對反應器的控制系統提出了更高的要求。化學反應器的自動化控制技術是一門研究如何通過電子控制、傳感器反饋和執行器操作來實現對化學反應條件(如溫度、壓力、混合均勻性及能量輸入)精確管理的學科。通過對反應過程的精確控制，不僅可以提高反應效率和產品質量，還可以顯著降低能源消耗和操作成本。
2、在化學反應器的控制中，溫度控制和混合均勻性是兩個至關重要的因素。溫度控制的精度直接影響反應的速率和選擇性，而反應物的均勻混合則保證了反應過程的穩定性和一致性。同時，超聲波技術作為一種有效的能量輸入方式，能夠通過加速化學反應、促進均勻混合和降低反應條件，在許多化學反應中得到了廣泛應用。然而，傳統的反應器控制系統通常在精確溫控、自動混勻以及超聲波調節功能的集成方面存在不足，難以滿足現代化學研究和工業生產的高要求。
3、隨著化工、制藥、食品加工和環境處理等行業的快速發展，對化學反應過程的高效、精確控制需求日益增加。傳統的化學反應器在反應過程中通常面臨以下挑戰：
4、1.傳質效率低：在液固相反應中，固體顆粒容易沉積在反應器底部，導致固液相接觸不充分，傳質效率大幅降低，影響反應速率和產物質量。
5、2.溫度控制不穩定：許多化學反應對溫度敏感，傳統的反應器在反應過程中難以維持穩定的溫度，特別是在超聲波反應中，空化效應產生
6、3.混合不均勻：在沒有機械攪拌或人工干預的情況下，反應物混合不均勻，影響了反應的一致性和效率。
7、4.自動化程度低：傳統反應器多依賴人工監控和手動調節，不僅操作繁瑣，還增加了人為誤差，難以滿足現代工業對自動化、精確控制的要求。
8、5.現有的超聲波催化反應器在混合均勻性、溫度控制、自動化程度等方面仍存在不足。
9、因此，迫切需要一種能夠集成自動混勻、精確溫控、超聲波調節功能的控制器系統，進一步提高超聲波催化反應的效率和穩定性，減少資源浪費，簡化操作流程。這正是本專利技術所要解決的技術問題。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種自動混勻超聲波催化反應系，統特別適用于化學反應器中需要高效、精確控制的應用場景，能夠實現對化學反應過程中的關鍵參數進行實時監測和動態調整，從而提高反應效率、產品質量和操作的自動化程度。
2、實現本專利技術目的的具體技術方案為：
3、一種自動混勻超聲波催化反應系統，包括主控制模塊、電源模塊、lcd顯示模塊、gpio控制模塊、傳感器模塊、超聲波模塊、電機模塊；
4、所述主控制模塊與傳感器模塊、電源模塊、lcd顯示模塊、gpio控制模塊連接，用于完成整個系統的調控；
5、所述gpio控制模塊與超聲波模塊、電機模塊連接，在主控制模塊的控制下完成對超聲波模塊、電機模塊的調控，并反饋系統的工作狀態；
6、所述lcd顯示模塊用于顯示系統的狀態信息，所述超聲波模塊用于實現超聲波的控制，所述電機模塊用于實現電機的控制；
7、所述傳感器模塊用于采集反應器在反應過程中的各類參數。
8、進一步的，所述超聲波模塊包括超聲波控制單元以及超聲波發生器；
9、所述超聲波控制單元和gpio控制模塊連接，所述超聲波發生器通過繼電器和gpio控制模塊連接，用于在控制下產生高頻超聲波，增強反應物的混合與反應；
10、所述電機模塊包括電機控制單元以及電機，其中電機包括升降電機和搖擺電機，所述電機控制單元和gpio控制模塊連接，升降電機和搖擺電機通過繼電器和gpio控制模塊連接，用于在控制下調節反應容器的位置和確保反應物均勻混合。
11、進一步的，所述系統還包括制冷模塊、led模塊；
12、所述gpio控制模塊通過繼電器和制冷模塊連接，并在主控制模塊的控制下操控其通斷；
13、所述led模塊和gpio控制模塊連接，用于指示系統的工作狀態；
14、所述傳感器模塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置傳感器，分別用于采集反應過程中參數以及位置的變化。
15、進一步的，所述系統的運行過程為：
16、步驟1、初始化各個模塊后，進行啟動條件檢測，包括系統中各模塊狀態是否正常、反應器已準備就緒或預設的反應參數已設定完成，若啟動條件均滿足，則啟動傳感器模塊中的溫度傳感器；
17、步驟2、溫度傳感器對反應器內部溫度進行實時監控，連續采集反應器內的溫度數據，并通過內置算法進行分析，以判斷溫度是否已經達到設定的恒溫條件，若達到恒溫條件，傳感器模塊將該信息通過gpio控制模塊反饋至主控制模塊；
18、步驟4、在主控制器模塊接收到恒溫條件滿足的反饋后，通過gpio控制模塊控制電機模塊啟動，通過升降電機驅動反應器移動至預設的位置，并通過位置傳感器實時感應反應器位置；
19、步驟5、當反應器到達預設位置后，主控制器模塊通過gpio控制模塊控制電機模塊的搖擺電機啟動，以控制反應器中反應物的均勻混合，同時，主控制器模塊通過gpio控制模塊控制超聲波模塊啟動超聲波操作，以優化反應效果；
20、步驟6、當反應完成后，主控制器模塊通過gpio控制模塊控制超聲波模塊停止工作，并控制電機模塊的升降電機啟動驅動反應器移動至初始位置；
21、步驟7、在反應器恢復到初始位置后，溫度傳感器停止工作，反應器內部的控溫操作結束，與此同時，將本次反應的狀態信息進行反饋。
22、進一步的，所述系統的運行過程還可以為：
23、步驟1、初始化各個模塊后，進行啟動條件檢測，包括系統中各模塊狀態是否正常、反應器已準備就緒或預設的反應參數已設定完成，若啟動條件均滿足，則啟動電機模塊；
24、步驟2、啟動電機模塊，通過升降電機驅動反應器移動至預設的位置，并啟動傳感器模塊中的溫度傳感器；
25、步驟3、基于溫度傳感器對反應器內部的溫度進行實時監測，連續采集反應器內部的溫度數據，并利用內置的算法分析溫度的變化情況，判斷是否已達到預設的恒溫條件；
26、步驟4、當檢測到反應器內部的溫度已達到預設的恒溫條件時，主控制器模塊通過gpio控制模塊控制超聲波模塊啟動，超聲波控制模塊根據預設的參數執行超聲波操作，確保反應物在反應器內部充分混合，同時通過超聲波振動促進反應效率；
27、步驟5、當超聲波操作完成后，系統停止超聲波控制模塊的運行，此時，反應物的混合和反應過程已經得到有效處理，超聲波任務結束，系統進入反應倉復位階段；
28、步驟6、在超聲波任務完成并停止后，主控制器模塊通過gpio控制模塊控制電機模塊的升降電機啟動，驅動反應本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，包括主控制模塊、電源模塊、LCD顯示模塊、GPIO控制模塊、傳感器模塊、超聲波模塊、電機模塊；
2.根據權利要求1所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述超聲波模塊包括超聲波控制單元以及超聲波發生器；
3.根據權利要求2所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述系統還包括制冷模塊、LED模塊；
4.根據權利要求1-3任意一項所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述系統的運行過程為：
5.根據權利要求1-3任意一項所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述系統的運行過程為：
6.根據權利要求3所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述主控制模塊包括主控芯片(U1)、
7.根據權利要求6所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述主控制模塊還包括CAN收發器(U6)，所述CAN收發器(U6)的CAN1_TX引腳連接主控芯片(U1)的PD1引腳，用于發送CAN數據，所述CAN收發器(U6)的CAN1_RX引腳連接到主控
8.根據權利要求3所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述電源模塊包括穩壓器(U2)、第一開關(SW1)；
...【技術特征摘要】
1.一種自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，包括主控制模塊、電源模塊、lcd顯示模塊、gpio控制模塊、傳感器模塊、超聲波模塊、電機模塊；
2.根據權利要求1所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述超聲波模塊包括超聲波控制單元以及超聲波發生器；
3.根據權利要求2所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述系統還包括制冷模塊、led模塊；
4.根據權利要求1-3任意一項所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述系統的運行過程為：
5.根據權利要求1-3任意一項所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述系統的運行過程為：
6.根據權利要求3所述的自動混勻超聲波催化反應系統，其特征在于，所述主控制模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王偉偉，馮李航，張龍，楊文龍，聶廣澤，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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