缺氧全自動精準溫控高效蒸餾液化穩定系統圖文介紹

作用意義：

1.冷源、降溫、溫控中心，可對大量液體(淨水)進行冷卻。熱功率近似為12~18kg液體降低14度每秒

2.汙水蒸餾、淨化成指定溫度的淨水，最高效率約2200g/s~2700g/s。

3.產生泥土、附帶汙氧收集

可拆分部分：【SR鎖存器兩級延時進出雙閘門切換】 見上圖最後一張邏輯訊號圖，下方電路，

該電路自動切換兩路進出閘門(四個液閘)，來切換兩種不同的液體分時複用在一個液體冷卻器上。

附屬小系統：【單向/雙向 壓差/真空 隔溫 小體積氣體隔離通道】

如圖很明顯，利用檢查門和氣泵，可以實現兩個空間的氣體隔離，不會氣體交換，可以做成單向隔離【A室氣體可以到B，B室氣體不能到A】雙向隔離【氣體完全隔離】真空【隔溫】

該系統核心通過兩個溫度感測器，限定冷卻的水溫，感測器的訊號到SR鎖存器再經過兩級順序切換四個液閘的開關來實現對不同液體的冷卻。有點複雜也十分有趣

需要這麼做的主要原因是，用於冷卻水蒸氣的冷源並不需要佔用一個液冷機，因此為了防止過冷或者提高利用率，對第一個液冷的冷卻物件進行切換，實現了冷卻後的水溫度精控【由於系統的複雜性和延時性，溫控精度在+-3度，巨集觀+-1度】和液冷的高效利用。使得系統成為一個可靠有效的冷卻中心

【正式詳解說明1】

系統概述：

兩臺【液體冷卻器】一臺(右邊那臺)是用於降低水溫和冷卻系統外其他液體的。

一臺(左邊那臺)是用於降低冷卻液【左上角封閉汙水】的溫度使得水蒸氣能夠穩定持續液化，並且液化之後的溫度也能被控制。

但是冷卻液並不是剛好佔用一臺液體冷卻器，這樣會導致冷卻液過冷。因此在不需要對冷卻液降溫的時候，將左邊那臺液體冷卻器用於其他液體的冷卻，來提升系統利用率。

因此需要對輸入輸出到左邊那臺液體冷卻的的液體進行切換。

整個切換，是通過四個液閘【不是液閾，是受邏輯訊號控制開閘閉閘】，對輸入輸出管道進行切換。

【4個液閘如圖】

【控制訊號】(何時切換?)

因為冷卻液溫度直接影響了被液化之後的淨水水溫，因此採用兩個溫度感測器測量水溫，

設定溫度感測器分別為一個上限值和下限值，達到上限發出訊號，達到下限另一個感測器發出訊號

這樣通過這兩個訊號就可以知道切換管道的時間，並且達到將液化後的淨水水溫控制在一定範圍內。

【訊號處理】

倘若我們用一個溫度感測器，設定為25度，由於波動性很大，會導致液閘頻繁切換效率低也不穩定。

兩個感測器分別設定為22度和28度(舉例子，溫度可自行設定，上限和下限溫差不得小於2度，否則系統會出錯(因為SR觸發器輸入不得同時有效))

1.當溫度低於22度時，水溫處於【欠溫】狀態，此時不能再冷卻冷卻液，將液閘切換到淨水冷卻。

2.當溫度高於28度時，水溫處於【過溫】狀態。說明冷卻液溫度不夠低，將液閘切換到冷卻液冷卻。

3.而水溫在22到28度之間時，液閘不進行操作，保留上一次的操作結果，簡單說就是之前切換到淨水，就一直淨水，直到發生【過溫】否則不動作，之前切換到冷卻液，除非發生【欠溫】否則不動作。

因為水溫在兩個溫度之間波動需要時間，故此就不會頻繁切換液閘，保證了系統的穩定性。也同時控制了溫度在一定範圍內。

實現上述三點需要SR鎖存器

【SR觸發器】

簡單介紹一下SR觸發器的作用，最好看百度去了解。

SR鎖存器的作用，就如同上述三點對溫度訊號的處理，當【欠溫】或者【過溫】兩個不同來源的狀態訊號時，匯合輸出一個訊號分別為【低電平】【高電平】。用於控制液閘現在的狀態。

此外，當溫度在22~28度之間的時候，兩個訊號都沒有的時候，SR鎖存器還能夠【鎖存】上一次的訊號狀態，一直維持，直到和上一次不同的訊號輸入才會切換。

PS：這個SR鎖存器的輸入端我加了兩個非門，翻轉感測器訊號，SR鎖存器是低電平訊號有效，不加非門也可以，將感測器設定為高於22度，低於28度啟用就行了，只是我最初這麼做的時候出錯了，後面也沒改回來。大家可以試試。

【正式詳解說明2】

【SR鎖存器兩級延時雙路四閘門切換——詳解2】

前面介紹到，兩個溫度感測器的訊號通過SR觸發器鎖存成一個【高電平】【低電平】訊號的輸出。

接下來講如何用這個型號來控制四個液閘的切換以及切換時序。

【理論分析】

在上一樓第一個圖，我給4個液閘命名了ABCD，分別如下

A：冷卻液入口液閘

B：淨水入口液閘

C：冷卻液出口液閘

D：淨水出口液閘

先分析儀一下我們希望的切換時序

當我們希望對冷卻液冷卻時。應該是這樣的時序

首先立馬關斷B，但是不關D，讓淨水不再流入，已經進去還沒出來的繼續出來。

等淨水全部留出之後，

先開啟C，再開啟A，讓冷卻液進入冷卻。

同理，切換到淨水時，先關斷A、等待、關斷C、開啟D、開啟B。

我整理一下：

先對這個整理進行分析

只要仔細想想，就呢能看出，AB兩個和 CD的狀態無關，只和【觸發條件】的狀態有關，

而CD兩個可以看出，只需要延時之後進行關斷和開啟就行了。

分開如下：

【延時門和緩衝門介紹】

非門我就不說了，翻轉訊號很簡單。

延時門是，當輸入訊號從低到高的時候，會等待一段時間，才會變高輸出。但是從高到低的時候，會立馬變低

緩衝門剛好相反，當輸入訊號從高到低時候，會等待維持一段時間高電平輸出，再變低，但是低到高，就立馬輸出高

將【延時門】【緩衝門】串聯，無論低變高，高變低，都要延時一個時間(注意是一個時間，不是兩次延時，因為兩個門同時只有一個進行延時)

【利用延時門緩衝門做時間不同的等待】

上面分析中，A和B是兩個邏輯相反對稱的功能，先不管輸入訊號，他們都是要立馬關斷，而開啟卻要等一會再開啟。剛好符合【延時門】特性

【高電平】對應C開啟相同邏輯關係，只需要將【觸發訊號】經過 【緩衝電路】【延時電路】之後直接連線C就行，而D只需要在C的基礎上最後加個非門就行。

【優化說明】

上述分析中只有一個延時，兩個時間點進行切換液閘，實際測試效果還是會偶爾出現液體走錯通道的問題，原因有多種，斷電、液體冷卻器在切換時停止工作、頻繁切換等等。為了穩定性，將AB的開啟，放到最後面進行，同時由於延時的等價性，延時也可以合併，優化如下：

轉化成邏輯電路：