一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本設(shè)計(jì)涉及一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前體外診斷設(shè)備中要進(jìn)行探測樣本或探測試劑的步驟與實(shí)驗(yàn)，均需用到液面探測技術(shù)，它是加樣量準(zhǔn)確與實(shí)驗(yàn)可靠性的保障。目前市面上的液面探測技術(shù)分為兩種:電容式和壓力檢測式，電容式因其實(shí)現(xiàn)簡便廣泛得到應(yīng)用。但電容檢測因其屬于空域檢測性質(zhì)，固多存在不穩(wěn)定性，需用可調(diào)電阻進(jìn)行適配，以達(dá)到所需要的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本設(shè)計(jì)的目的是提供一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，通過鎖相環(huán)技術(shù)檢測吸樣針與大地之間電容的變化，并將這種變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，通過單片機(jī)來檢測電壓的躍變，從而發(fā)現(xiàn)吸樣針與液面接觸。本發(fā)明的可調(diào)電阻采用可調(diào)數(shù)字式電位器，從而略去了反復(fù)調(diào)節(jié)的不便，增加便攜性與靈敏度。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本設(shè)計(jì)是通過以下技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:有源晶振Ul輸出時(shí)鐘信號(hào)到分頻器U2，經(jīng)過分頻后輸入到鎖相環(huán)芯片U4，在鎖相環(huán)芯片U4內(nèi)部經(jīng)過放大整形后與吸樣針通過同軸線纜輸入鎖相環(huán)芯片U4的比較信號(hào)進(jìn)行相位比較，得到的相位差信號(hào)經(jīng)濾波后輸入放大器U5，放大器U5將放大后的信號(hào)輸入到單片機(jī)U3，單片機(jī)U3通過檢測信號(hào)變化進(jìn)行液面探測；鎖相環(huán)芯片U4通過振蕩電阻與數(shù)字電位器U6連接。
[0006]進(jìn)一步地:
[0007]所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述有源晶振Ul的頻率為6MHz。
[0008]所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述分頻器U2的型號(hào)為HEF4024。
[0009]所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述單片機(jī)U3為ATtiny840
[0010]所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述鎖相環(huán)芯片U4 為 HEF4046。
[0011]所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述放大器U5為AD8605。
[0012]所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述數(shù)字電位器U6 為 AD5272。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的可調(diào)電阻采用可調(diào)數(shù)字式電位器，從而略去了反復(fù)調(diào)節(jié)的不便，增加便攜性與靈敏度。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明電路組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合說明書附圖，對(duì)設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的說明。
[0016]一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:有源晶振Ul的3腳通過電阻Rl輸出的時(shí)鐘信號(hào)到分頻器U2，經(jīng)過分頻后信號(hào)通過電阻R2輸入到鎖相環(huán)芯片U4的14腳，而吸樣針通過同軸線纜接到鎖相環(huán)芯片U4的6腳上，鎖相環(huán)芯片U4的6腳與7腳接入電容C2，鎖相環(huán)芯片U4的11腳外接振蕩電阻Rl I，鎖相環(huán)芯片U4的12腳外接振蕩電阻R6和數(shù)字電位器U6的2腳，鎖相環(huán)芯片U4的13腳通過電阻R7、電阻RlO和電容C7組成的濾波電路把信號(hào)輸入到鎖相環(huán)芯片U4的9腳，鎖相環(huán)芯片U4的9腳經(jīng)過電容C3、電阻R12和電阻R5把信號(hào)輸入到放大器U5的I腳上，最終放大器U5將放大后的信號(hào)輸入到單片機(jī)U3。
[0017]進(jìn)一步地:
[0018]所述有源晶振Ul的頻率為6MHz。
[0019]所述分頻器U2的型號(hào)為HEF4024。HEF4024內(nèi)具有7位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
[0020]所述單片機(jī)U3 為 ATtiny84。ATtiny84 是具有 8K Flash、512 字節(jié)的 SRAM、10 位ADC、最高20MHz的8位單片機(jī)。
[0021]所述鎖相環(huán)芯片U4為HEF4046。HEF4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬(3V-18V)，輸入阻抗高(約100M Ω )，動(dòng)態(tài)功耗小，在中心頻率f0為1kHz下功耗僅為600 μ W，屬于微功耗器件。
[0022]所述放大器U5為AD8605。AD8605是單路軌對(duì)軌輸入和輸出、單電源放大器，具有極低失調(diào)電壓、低輸入電壓和電流噪聲以及寬信號(hào)帶寬等特性。
[0023]所述數(shù)字電位器U6為AD5272。AD5272標(biāo)稱電阻為20k Ω，具有1024位分辨率，電阻容差誤差為±1%，2.7-5.5V單電源供電，I2C兼容借口。
[0024]具體原理如圖1所示，輸入信號(hào)有源晶振Ul從分頻器U2的6腳輸出經(jīng)電阻民輸入到鎖相環(huán)芯片U4的14腳，在鎖相環(huán)芯片U4內(nèi)部經(jīng)過放大整形后加到鎖相環(huán)芯片U4芯片內(nèi)部相位比較器的輸入端，相位比較器將鎖相環(huán)芯片U4的3端輸入的比較信號(hào)U。(U。是鎖相環(huán)芯片U4內(nèi)部壓控振蕩器VCO輸出的電壓信號(hào)，而該電壓信號(hào)的相位受吸樣針與大地之間電容影響)與有源晶振Ul的輸出的分頻信號(hào)作相位比較，從相位比較器輸出誤差電壓
W則反映出兩者的相位差。U 4經(jīng)電阻R7、R10及電容C7濾波后得到一控制電壓UdW到鎖相環(huán)芯片U4的壓控振蕩器VCO的輸入端9腳，調(diào)整壓控振蕩器VCO的振蕩頻率f2，使振蕩頻率f2迅速逼近信號(hào)頻率f 10壓控振蕩器VCO的輸出再進(jìn)入相位比較器3腳，繼續(xù)與有源晶振Ul的輸出的分頻信號(hào)進(jìn)行相位比較，最后使得f2=f\，兩者相位差為一定值，實(shí)現(xiàn)了相位鎖定。電容Cl和電容Cs (Cs是吸樣針與大地之間的電容值)為振蕩電容，電阻R6、Rl I和電阻Raw為振蕩電阻，電阻Raw為U6的2腳3腳之間的電阻值，可以調(diào)節(jié)，對(duì)應(yīng)的振蕩頻率為f2，控制電壓為Ud。當(dāng)針與液面接觸時(shí)，針與大地之間電容值會(huì)發(fā)生較大值變化，我們記為電容對(duì)應(yīng)的振蕩頻率為f2’，控制電壓為Ud’。δud=u；-Ud ( δ代表差值的前置附號(hào))，該電壓變化值通過后面的放大電路進(jìn)行放大，放大倍數(shù)為K=R16/R20。最終放大器U5輸出引腳AD輸出的電壓值為K δ Ud, AD與單片機(jī)U3的13腳相連，該腳是單片機(jī)U3的13腳ADC輸入引腳，單片機(jī)U3通過檢測該引腳的電壓變化從而進(jìn)行液面探測的。
[0025]該電路集成度高，抗干擾性強(qiáng)，數(shù)字電位器的選用簡化了電阻的調(diào)節(jié)，也為日后重新調(diào)校提供了方便。
[0026]通常情況下，不同環(huán)境振蕩電阻值不一樣，而且時(shí)間久了，振蕩電阻值可能不適用當(dāng)前環(huán)境，需要重新調(diào)節(jié)電阻值。如果采用多圈電位器，需要不定時(shí)的進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。但使用數(shù)字電位器，可以將調(diào)節(jié)的工作由程序來完成。U6是數(shù)字電位器AD5272，標(biāo)稱電阻為20k Ω，具有1024位分辨率，電阻容差誤差為土 1%，與單片機(jī)U3通過I2C進(jìn)行通信。單片機(jī)U3根據(jù)采集的電壓情況決定是否需要進(jìn)行可調(diào)電阻的校準(zhǔn)。當(dāng)需要校準(zhǔn)時(shí)，單片機(jī)U3會(huì)通過I2C發(fā)送數(shù)字信號(hào)，來改變振蕩電阻值。
[0027]以上顯示和描述了本設(shè)計(jì)的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本設(shè)計(jì)不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本設(shè)計(jì)的原理，在不脫離本設(shè)計(jì)精神和范圍的前提下，本設(shè)計(jì)還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:有源晶振Ul輸出時(shí)鐘信號(hào)到分頻器U2，經(jīng)過分頻后輸入到鎖相環(huán)芯片U4，在鎖相環(huán)芯片U4內(nèi)部經(jīng)過放大整形后與吸樣針通過同軸線纜輸入鎖相環(huán)芯片U4的比較信號(hào)進(jìn)行相位比較，得到的相位差信號(hào)經(jīng)濾波后輸入放大器U5，放大器U5將放大后的信號(hào)輸入到單片機(jī)U3，單片機(jī)U3通過檢測信號(hào)變化進(jìn)行液面探測；鎖相環(huán)芯片U4通過振蕩電阻與數(shù)字電位器U6連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述有源晶振Ul的頻率為6MHz。3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述分頻器U2的型號(hào)為HEF4024。4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述單片機(jī)U3為ATtiny84。5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述鎖相環(huán)芯片U4為HEF4046。6.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述放大器U5為AD8605。7.如權(quán)利要求1所述的一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于:所述數(shù)字電位器U6為AD5272。
【專利摘要】一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于：一種適用于體外診斷設(shè)備的液面探測電路，其特征在于：有源晶振U1輸出時(shí)鐘信號(hào)到分頻器U2，經(jīng)過分頻后輸入到鎖相環(huán)芯片U4，在鎖相環(huán)芯片U4內(nèi)部經(jīng)過放大整形后與吸樣針通過同軸線纜輸入鎖相環(huán)芯片U4的比較信號(hào)進(jìn)行相位比較，得到的相位差信號(hào)經(jīng)濾波后輸入放大器U5，放大器U5將放大后的信號(hào)輸入到單片機(jī)U3，單片機(jī)U3通過檢測信號(hào)變化進(jìn)行液面探測；鎖相環(huán)芯片U4通過振蕩電阻與數(shù)字電位器U6連接。本實(shí)用新型的可調(diào)電阻采用可調(diào)數(shù)字式電位器，從而略去了反復(fù)調(diào)節(jié)的不便，增加便攜性與靈敏度。
【IPC分類】H03L7/08, G01F23/22
【公開號(hào)】CN204718667
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520181327
【發(fā)明人】胥法偉, 閆曉磊, 崔靜, 郭金龍, 吳冬, 沙利烽
【申請(qǐng)人】蘇州長光華醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年3月28日