2mag多点磁力搅拌干浴仪实现“每孔位精确反应控制”的核心,是把“搅拌”“加热”“反馈”三个功能全部做成可独立寻址的闭环单元,再以总线方式并联到中央控制模块。传统多孔位产品通常采用“一块加热板+一个磁力盘”的集中式设计,所有孔位被迫共享温度与磁场,于是出现边缘孔滞后、中间孔过热、搅拌速度漂移等通病;2mag反其道而行,把15个孔位当成15台微型反应器来设计,使“同步”与“独立”兼得。
一、感应磁力驱动:每孔自带无损闭环
每个孔位底部嵌入一枚微型三相感应线圈,由32位MCU产生120°相位差的正弦波,频率0.1Hz步进可调。线圈外部套有霍尔阵列,可实时读取搅拌子实际转速,分辨率±1rpm。系统以1kHz刷新率做PID运算,发现负载粘度升高导致转速下降时,自动提升电流幅值,补偿扭矩损失——这就是2mag的PowerDetect功能,可在200°C高温下补偿高达40%的磁耦合衰减,保证各孔位在长时间蒸发浓缩过程中仍保持设定转速,无需人工干预。
二、分区铝合金热池:一孔一加热、一孔一传感
加热部分不是一整块铝板,而是15个“蜂窝式”独立热池,每个热池底部嵌套云母绝缘的800W环形加热丝,热池壁厚仅2mm,热容小、响应快。池壁与外壳之间填充气凝胶毡,相邻孔位热串扰<0.05°C。温度检测采用Pt1000四线制薄膜传感器,直接贴合在池壁内侧,与样品距离<3mm,时间常数τ≤3s。MCU以10Hz频率巡回采样15个通道,结合自整定PID+模糊算法,可在30s内把100ml水从25°C升温至100°C,过冲<0.2°C,稳态波动±0.1°C。
三、SoftStart软启动与防跳子算法
多孔位同时启动时,若瞬间输出满功率磁场,搅拌子易因不同心而“跳子”或“飞车”。2mag采用SoftStart:前3s以1rpm步进匀加速,同时霍尔检测子体位置,若发现偏心>0.5mm,自动降低幅值并重新对中,启动成功率>99%。该算法独立运行于每孔MCU,互不影响,即使其中一孔装载高粘度样品,也不会拖慢其他孔位的启动节奏。
四、独立控制总线:参数可“群控”也可“单控”
整机采用CAN-FD内部总线,带宽5Mbit/s,控制单元heatMIXcontrol与15个从站之间延迟<1ms。实验人员既可通过触摸屏一键把全部孔位设为“150°C、800rpm”,也可单独双击任意孔,将其改为“37°C、200rpm”,实现梯度反应或平行条件筛选。所有设定值、实际值、曲线日志通过USB-C实时导出,兼容GLP格式,方便后导入LIMS系统。
五、冗余安全:硬件看门狗+独立过温保险
每孔位MCU均带硬件看门狗,通信失联50ms内自动关闭磁场与加热。同时,每个热池串联245°C一次性温度保险丝,即使软件失控也能强制断电,避免样品干烧与有机溶剂爆沸。整机外壳接地,防护等级IP20,关键电子元件涂覆三防漆,可在高湿度、酸碱气体环境中连续运行30天以上。
六、校准与验证:一键自动,符合FDA21CFRPart11
系统内置两点温度校准程序,用户仅需把标准探棒放入任意孔位,点击“Cal”,MCU即会在40°C与160°C两点自动修正PID参数,并生成带时间戳的PDF报告,满足FDA审计追踪要求。转速校准则通过内置光电转速表完成,无需外接仪器,确保15个孔位显示值与真实值误差<1%。