2mag多點磁力攪拌干浴儀實現“每孔位精確反應控制”的核心,是把“攪拌”“加熱”“反饋”三個功能全部做成可獨立尋址的閉環單元,再以總線方式并聯到中央控制模塊。傳統多孔位產品通常采用“一塊加熱板+一個磁力盤”的集中式設計,所有孔位被迫共享溫度與磁場,于是出現邊緣孔滯后、中間孔過熱、攪拌速度漂移等通病;2mag反其道而行,把15個孔位當成15臺微型反應器來設計,使“同步”與“獨立”兼得。
一、感應磁力驅動:每孔自帶無損閉環
每個孔位底部嵌入一枚微型三相感應線圈,由32位MCU產生120°相位差的正弦波,頻率0.1Hz步進可調。線圈外部套有霍爾陣列,可實時讀取攪拌子實際轉速,分辨率±1rpm。系統以1kHz刷新率做PID運算,發現負載粘度升高導致轉速下降時,自動提升電流幅值,補償扭矩損失——這就是2mag的PowerDetect功能,可在200°C高溫下補償高達40%的磁耦合衰減,保證各孔位在長時間蒸發濃縮過程中仍保持設定轉速,無需人工干預。
二、分區鋁合金熱池:一孔一加熱、一孔一傳感
加熱部分不是一整塊鋁板,而是15個“蜂窩式”獨立熱池,每個熱池底部嵌套云母絕緣的800W環形加熱絲,熱池壁厚僅2mm,熱容小、響應快。池壁與外殼之間填充氣凝膠氈,相鄰孔位熱串擾<0.05°C。溫度檢測采用Pt1000四線制薄膜傳感器,直接貼合在池壁內側,與樣品距離<3mm,時間常數τ≤3s。MCU以10Hz頻率巡回采樣15個通道,結合自整定PID+模糊算法,可在30s內把100ml水從25°C升溫至100°C,過沖<0.2°C,穩態波動±0.1°C。
三、SoftStart軟啟動與防跳子算法
多孔位同時啟動時,若瞬間輸出滿功率磁場,攪拌子易因不同心而“跳子”或“飛車”。2mag采用SoftStart:前3s以1rpm步進勻加速,同時霍爾檢測子體位置,若發現偏心>0.5mm,自動降低幅值并重新對中,啟動成功率>99%。該算法獨立運行于每孔MCU,互不影響,即使其中一孔裝載高粘度樣品,也不會拖慢其他孔位的啟動節奏。
四、獨立控制總線:參數可“群控”也可“單控”
整機采用CAN-FD內部總線,帶寬5Mbit/s,控制單元heatMIXcontrol與15個從站之間延遲<1ms。實驗人員既可通過觸摸屏一鍵把全部孔位設為“150°C、800rpm”,也可單獨雙擊任意孔,將其改為“37°C、200rpm”,實現梯度反應或平行條件篩選。所有設定值、實際值、曲線日志通過USB-C實時導出,兼容GLP格式,方便后導入LIMS系統。
五、冗余安全:硬件看門狗+獨立過溫保險
每孔位MCU均帶硬件看門狗,通信失聯50ms內自動關閉磁場與加熱。同時,每個熱池串聯245°C一次性溫度保險絲,即使軟件失控也能強制斷電,避免樣品干燒與有機溶劑爆沸。整機外殼接地,防護等級IP20,關鍵電子元件涂覆三防漆,可在高濕度、酸堿氣體環境中連續運行30天以上。
六、校準與驗證:一鍵自動,符合FDA21CFRPart11
系統內置兩點溫度校準程序,用戶僅需把標準探棒放入任意孔位,點擊“Cal”,MCU即會在40°C與160°C兩點自動修正PID參數,并生成帶時間戳的PDF報告,滿足FDA審計追蹤要求。轉速校準則通過內置光電轉速表完成,無需外接儀器,確保15個孔位顯示值與真實值誤差<1%。