一、温控系统组成与工作原理

1. Enviro-Scan™ 微处理器控制系统

Enviro-Scan™ 是赛默飞世尔开发的微处理器控制系统，具备以下特点：

• 高精度控制：能够精确设定和维持培养箱内的温度、CO₂ 和 O₂ 浓度。

• 实时监测：通过字母数字 LED 显示界面，实时显示各项参数，便于用户监控。

• 报警功能：设有声音和视觉报警系统，当参数超出设定范围时，及时提醒用户。

• 数据接口：配备 RS-485 接口和可选的数据输出端口，支持远程监控和数据记录。assets.thermofisher.com

该系统通过采集温度传感器的数据，控制加热元件的功率输出，实现对培养箱内温度的精确调节。

2. 双温度探头设计

3131 型培养箱配备两个独立的温度探头：

• 主温度探头：用于实时监测和控制培养箱内的实际温度。

• 过温保护探头：作为安全机制，当检测到温度异常升高时，自动切断加热器电源，防止过热损坏培养物。

这种双重监测机制提高了温控系统的安全性和可靠性。

3. 水套加热结构

培养箱采用水套加热方式，具有以下优势：

• 温度均一性高：水的热容量大，能够均匀分布热量，确保箱内各区域温度一致。

• 温度稳定性好：即使在外部环境温度波动或短时断电的情况下，水套结构能够维持箱内温度的稳定。

• 减少热冲击：水套系统缓慢加热和冷却，减少对细胞的热冲击，保护培养物的生长环境。

这种结构特别适合对温度敏感的细胞培养应用，如干细胞和胚胎培养等。

二、温控系统的控制算法

虽然赛默飞世尔未在公开文档中明确指出 3131 型培养箱温控系统采用的具体算法，但根据其性能特点和行业常见实践，推测可能采用以下控制策略：

1. 比例-积分-微分（PID）控制算法

PID 控制是一种广泛应用于工业自动化控制系统的算法，具有以下特点：

• 比例控制（P）：根据当前温度与设定温度的差值，调整加热器的输出功率。

• 积分控制（I）：消除长期的稳态误差，确保温度长期稳定在设定值。

• 微分控制（D）：预测温度变化趋势，提前调整加热器输出，减少温度波动。

PID 控制算法能够实现对温度的精确控制，减少超调和波动，适合对温度要求严格的细胞培养应用。

2. 自适应控制算法

在某些高级控制系统中，可能采用自适应控制算法，根据环境变化自动调整控制参数，提高系统的响应速度和稳定性。

例如，在频繁开关门或外部环境温度变化较大的情况下，自适应控制能够快速恢复箱内温度，确保培养环境的稳定。

三、温控系统的性能优势

3131 型培养箱的温控系统具有以下性能优势：thermofisher.com

• 高精度：温度控制精度可达 ±0.1°C，满足对温度敏感的细胞培养需求。

• 快速恢复：在开门操作后，能够在短时间内恢复到设定温度，减少对细胞的影响。

• 稳定性强：水套结构和双温度探头设计，提高了系统的稳定性和安全性。

• 用户友好：Enviro-Scan™ 控制系统提供直观的操作界面，便于用户设定和监控温度参数。

四、维护与校准建议

为了确保温控系统的长期稳定运行，建议用户定期进行以下维护和校准操作：

• 温度校准：每 6 至 12 个月使用精密温度计对培养箱进行温度校准，确保显示值与实际值一致。

• 水套维护：定期检查水套水位，添加防锈剂，防止水垢和腐蚀。

• 传感器检查：定期检查温度传感器的工作状态，确保其准确性和响应速度。

• 系统自检：利用 Enviro-Scan™ 系统的自检功能，定期检查控制系统的各项参数和报警功能。

综上所述，赛默飞世尔 Forma™ 系列 II 3131 型水套式二氧化碳培养箱的温控系统结合了先进的微处理器控制技术、双温度探头设计和水套加热结构，实现了高精度、高稳定性的温度控制，满足了多种细胞培养应用对温度环境的严格要求。其用户友好的操作界面和完善的报警系统，进一步提高了实验的安全性和可靠性。