一、温控系统概述

Heracell 150i 采用“空气夹套（air jacket）”直接加热结构，通过加热元件将夹套内空气加热，再由内置风机将热空气均匀送入培养室。该设计可避免传统水浴盘水面蒸发带来的温度波动和污染风险，实现快速升温和快速恢复。温控闭环由双点热电偶探头反馈，结合 PID 算法，使温度控制既稳定又响应迅速。

二、温度控制范围

根据官方技术手册，Heracell 150i 支持的温度控制范围为“环境温度 + 3 °C 至 55 °C”。

• 当实验室环境温度（Ambient）在 18 °C–33 °C 之间时，培养箱最低可设定温度为 Ambient + 3 °C，例如实验室为 20 °C 时，最低可设为 23 °C；最高可达 55 °C。 

• 此范围能够覆盖细胞增殖（常温到 37 °C）、低温休眠（如 4–15 °C）和高温热休克（如 42–45 °C）等多种实验需求。

三、时间稳定性（动态精度）

动态精度指温度在设定值附近的短期波动幅度。150i 在 37 °C 设定点下的温度稳定性可达 ± 0.1 °C，且从上电或开门后恢复至设定温度的时间极短：

• 实际测量表明，箱门关上后 5 分钟内温度恢复速率可达 0.5 °C/min；

• 恢复至 ± 0.1 °C 范围内通常不超过 10 分钟。 

四、空间均匀性（空间精度）

空间精度反映培养室不同位置温度差异。150i 通过对流循环使温度均匀度优异：

• 根据厂家测试，室内任意两点的温差最大不超过 ± 0.5 K；

• 在最上层与最底层同时放置温度探头进行持续记录，24 小时内空间温度峰差小于 1 K。 
  该性能能保障多层培养架上细胞获得一致的温度环境。

五、加热与制冷机制

150i 的温控系统仅配置加热装置，不含强制制冷组件，其制冷依靠室温自然散热及风扇辅助。

• 当设定点高于环境温度时，加热器启动并维持；

• 设定点接近环境温度或低于时，加热停止，由夹套和箱体散热至设定温度。
  此方案简化了硬件复杂度，但对环境温度有一定依赖，实验室需确保 Ambient 范围在推荐值内。

六、温度传感与控制算法

控制系统内置双路 Pt100 热阻探头，一路置于空气夹套中实时监测，一路置于培养室中心位置校正偏差。
采集到的温度信号经 A/D 转换后由 MCU 进行 PID 计算，调节加热功率；算法中引入抗积分饱和和抗微扰动滤波模块，以避免因抽样噪声或短暂开门而产生过冲和振荡。

七、校准与验证流程

出厂前，150i 均经过严格的三点温度校准：

1. 低点校准：Ambient + 3 °C（最小设定）；

2. 中点校准：37 °C（细胞培养常用）；

3. 高点校准：55 °C（极限高温）。
   校准时，使用 NIST 可追溯标准温度计（精度 ± 0.05 °C），在三个点上各保持稳定 1 小时，确认读数偏差在 ± 0.1 °C 内。

八、程序设定与温度恢复

用户通过 10 英寸触摸屏界面或配套 PC 软件可编排分段温度程序：

• 每段程序可设温度、持续时间及梯度切换速率（0.1–2 °C/min）；

• 箱门开门检测模块与程序联动：如开门超过 5 秒，程序暂停计时并蜂鸣提示；关门后自动补偿剩余温度曲线，保证整体程序时间与设定一致。

九、日常维护与保养

为了保证长期精度，建议用户按照如下频率进行维护：

• 每月：清洁空气过滤网，确保进气顺畅；

• 每季度：检查 Pt100 探头连接线及接口，避免松动；

• 每半年：在 37 °C 点上使用标准温度计进行现场比对校验；

• 每年：送厂进行整机温控系统性能验证，包含 PID 参数重调及所有传感器校准。

十、安全保护与故障响应

150i 具有多重温度安全保护：

1. 一级超温保护：当中心探头读数超出设定值 + 5 °C 时自动切断加热并触发声光报警；

2. 二级硬件温限：空气夹套温度超过 80 °C 时，硬件安全继电器动作，彻底断电；

3. 看门狗与自检：每次开机均进行自检，包括探头通断、加热器电路与风机状态；如任意环节异常，系统锁定并提示维护。

综上所述，赛默飞 Heracell 150i CO₂ 培养箱在温度控制方面通过“环境 + 3 °C 至 55 °C”的宽范围设定、± 0.1 °C 的动态稳定性及 ± 0.5 K 的空间均匀性，结合精密探头与 PID 算法，实现了对细胞培养全流程的精确温控，能够满足各种细胞生物学实验对温度的严苛要求。