本實(shí)用新型涉及一種蛋白分析儀的溫控裝置，用于控制蛋白分析儀工作的溫度環(huán)境。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前可以采用的溫控系統(tǒng)有4種方式：空氣浴、水浴、恒溫液浴和固體浴法，全自動(dòng)分析儀系統(tǒng)大多采用空氣浴或水浴恒溫系統(tǒng)。空氣浴是通過加熱空氣間接加熱反應(yīng)杯杯液體的溫度，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是容易受環(huán)境溫度的影響；水浴是通過加熱水間接加熱反應(yīng)杯內(nèi)的液體，該方法容易形成穩(wěn)定的恒溫環(huán)境，但水質(zhì)污染問題很難解決；恒溫液是加熱一種蛋白分析儀的溫控裝置分析儀的溫控方法、裝置和系統(tǒng)比熱容較高的液體來間接加熱反應(yīng)杯內(nèi)液體，該方法恒溫效果好，但技術(shù)要求高；固體浴則是通過加熱固體間接加熱反應(yīng)杯內(nèi)的液體，該方法加熱速度快，但由于加熱塊與反應(yīng)杯附著在一起，所以在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難度較大。因此有必要設(shè)計(jì)一種蛋白分析儀的溫控裝置，以克服上述問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種蛋白分析儀的溫控裝置。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種蛋白分析儀的溫控裝置，所述溫控裝置包括加熱器、溫度采集電路、加熱控制電路和MCU控制電路組成，具體的：所述加熱控制電路的控制端連接所述MCU控制電路，所述加熱控制電路的輸出端連接所述加熱器；所述溫度采集電路中的溫度傳感器固定在反應(yīng)杯內(nèi)壁，所述溫度采集電路連接所述MCU控制電路。優(yōu)選的，所述MCU控制電路中的MCU芯片具體為ST意法半導(dǎo)體STM32F103CB 芯片，則所述溫度采集電路連接所述MCU控制電路，具體為：所述溫度采集電路的輸出端口連接所述STM32F103CB芯片的ADC端口；所述加熱控制電路的控制端連接所述MCU控制電路，具體為：所述加熱控制電路的控制端連接所述STM32F103CB芯片的I/O端口。優(yōu)選的，所述加熱器包括低溫金屬電熱片和PET絕緣材料，具體為：所述低溫金屬電熱片封裝在PET絕緣材料中，并連接著加熱控制電路的輸出端。優(yōu)選的，所述溫度采集電路包括溫度傳感器、偏置電阻、恒流源和差分運(yùn)算放大器，具體的：所述溫度傳感器采用電阻式溫度傳感器，所述溫度傳感器兩端分別連接所述差分運(yùn)算放大器的正向輸入端口和接地端口；所述偏置電阻兩端分別連接所述差分運(yùn)算放大器的反向輸入端口和接地端口；所述恒流源的輸出口分別串接所述電阻式溫度傳感器和所述偏置電阻后接地。優(yōu)選的，所述恒流源為REF200。優(yōu)選的，所述差分運(yùn)算放大器具體為INA118。優(yōu)選的，所述加熱控制電路包括增強(qiáng)型CMOS管，具體為：所述增強(qiáng)型CMOS管的S極接地、D極接加熱器工作電壓、G極在連接偏置工作電路后，連接所述MCU控制電路的I/O端口；其中，所述偏置工作電路由一偏置電壓串聯(lián)電阻R1和電阻R2后接地構(gòu)成，所述R1和R2之間提供連接所述G極的接口。優(yōu)選的，所述CMOS管為IRF3710。優(yōu)選的，所述反應(yīng)杯固定在反應(yīng)盤上，所述加熱器固定在反應(yīng)盤底槽上，所述反應(yīng)杯底槽套接在所述反應(yīng)杯外側(cè)。優(yōu)選的，所述溫控裝置還包括溫度補(bǔ)償電路，所述溫度補(bǔ)償電路由一固定在所述溫控裝置的外殼上的室溫傳感器構(gòu)成，所述室溫傳感器連接這所述MCU 控制電路。本實(shí)用新型具有以下有益效果：本實(shí)用新型實(shí)施例所提出的蛋白分析儀的溫控裝置，是在考慮到隨著環(huán)境溫度的改變，反應(yīng)液溫度會(huì)偏離預(yù)設(shè)的溫度，影響了特定蛋白分析儀的測(cè)試結(jié)果精度的前提下，加入了隨環(huán)境溫度變化的溫度補(bǔ)償，在不同的環(huán)境溫度下，通過在某個(gè)設(shè)定的溫度上加上對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償，使得反應(yīng)液穩(wěn)定在其特定的溫度。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種蛋白分析儀的溫控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種蛋白分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種蛋白分析儀的溫控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種蛋白分析儀的溫控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種溫度傳感器的溫度-阻值變化曲線圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種加熱控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種PID控制算法示意圖；圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種PID控制算法流程示意圖；圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種溫度補(bǔ)償關(guān)系圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。實(shí)施例1：如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種蛋白分析儀的溫控裝置，所述溫控裝置包括加熱器、溫度采集電路、加熱控制電路和MCU控制電路組成，具體的：所述加熱控制電路的控制端連接所述MCU控制電路，所述加熱控制電路的輸出端連接所述加熱器；所述溫度采集電路中的溫度傳感器固定在反應(yīng)杯1內(nèi)壁(圖2中未示出)，所述溫度采集電路連接所述MCU控制電路。本實(shí)用新型實(shí)施例所提出的蛋白分析儀的溫控裝置，是在考慮到隨著環(huán)境溫度的改變，反應(yīng)液溫度會(huì)偏離預(yù)設(shè)的溫度，影響了特定蛋白分析儀的測(cè)試結(jié)果精度的前提下，加入了隨環(huán)境溫度變化的溫度補(bǔ)償，在不同的環(huán)境溫度下，通過在某個(gè)設(shè)定的溫度上加上對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償，使得反應(yīng)液穩(wěn)定在其特定的溫度。在圖2所示圖中，所述反應(yīng)杯1固定在反應(yīng)盤3上，所述加熱器固定在反應(yīng)盤底槽2上，所述反應(yīng)杯底槽套接在所述反應(yīng)杯外側(cè)。除此以外，所述蛋白分析儀還包括保溫層4。本實(shí)施例所給出的裝置，在發(fā)生第一次溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生一次溫度補(bǔ)償延時(shí)，但是后續(xù)的過程可以通過預(yù)測(cè)機(jī)制完成預(yù)先的溫度補(bǔ)償。因此，結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例，還存在一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案，如圖3所示，所述溫控裝置還包括溫度補(bǔ)償電路，所述溫度補(bǔ)償電路由一固定在所述溫控裝置的外殼上的室溫傳感器構(gòu)成，所述室溫傳感器連接這所述MCU控制電路。即通過主動(dòng)測(cè)量室溫的方式，來實(shí)時(shí)完成所述溫度補(bǔ)償過程。結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例，存在一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案，如圖4所示，所述加熱器包括低溫金屬電熱片和PET絕緣材料，具體為：所述低溫金屬電熱片封裝在PET絕緣材料中，并連接著加熱控制電路的輸出端。其中，所述低溫金屬電熱片被蝕刻成預(yù)設(shè)的形狀。結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例，存在一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案，如圖5所示，所述MCU 控制電路中的MCU芯片具體為ST意法半導(dǎo)體STM32F103CB芯片，則所述溫度采集電路連接所述MCU控制電路，具體為：所述溫度采集電路的輸出端口連接所述STM32F103CB芯片的ADC端口；所述加熱控制電路的控制端連接所述MCU控制電路，具體為：所述加熱控制電路的控制端連接所述STM32F103CB芯片的I/O端口。結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例，存在一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案，如圖5所示，所述溫度采集電路包括溫度傳感器、偏置電阻、恒流源和差分運(yùn)算放大器，具體的：所述溫度傳感器采用電阻式溫度傳感器，所述溫度傳感器兩端分別連接所述差分運(yùn)算放大器的正向輸入端口和接地端口；所述偏置電阻兩端分別連接所述差分運(yùn)算放大器的反向輸入端口和接地端口；所述恒流源的輸出口分別串接所述電阻式溫度傳感器和所述偏置電阻后接地。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，溫度傳感器優(yōu)選的采用Honeywell薄膜鉑制RTD電阻式溫度傳感器，它的電阻變化與溫度成較好的線性關(guān)系(如圖6所示)、且溫度范圍寬、準(zhǔn)確度高，能夠直接作為探頭使用。其中，優(yōu)選的，所述恒流源為REF200；所述差分運(yùn)算放大器具體為INA118。圖6為溫度傳感器溫度與阻值關(guān)系圖。由圖可知當(dāng)溫度為零度時(shí)電阻為1K，(圖5)可知溫度信號(hào)采用差分放大輸入R4為1K、此電路設(shè)計(jì)正好是以零度為零點(diǎn)設(shè)計(jì)可很好的提高電路的線性度與精確，因?yàn)闇囟刃盘?hào)采用0.1mA恒流源REF200驅(qū)動(dòng)輸出電壓信號(hào)非常弱小，需經(jīng)過INA118差分運(yùn)放放大再經(jīng)ADC。由于此電路采用零度零點(diǎn)設(shè)計(jì)很好的減小了電路的誤差又因溫度傳感器為線性傳感器再加上合理的PID算法此蛋白分析儀的溫控裝置的控溫能精確到±0.1度。結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例，存在一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案，如圖7所示，所述加熱控制電路包括增強(qiáng)型CMOS管，具體為：所述增強(qiáng)型CMOS管的S極接地、D極接加熱器工作電壓、G極在連接偏置工作電路后，連接所述MCU控制電路的I/O端口；其中，所述偏置工作電路由一偏置電壓串聯(lián)電阻R1和電阻R2后接地構(gòu)成，所述R1和R2之間提供連接所述G極的接口。其中，優(yōu)選的，所述CMOS管為IRF3710。加熱控制電路采用CMOS管IRF3710作為功率開關(guān)管，最大Id電流能達(dá)到57A能大大的滿足加熱器的額定電流。又因CMOS管的響應(yīng)速度快能很好的滿足PID控制算法。實(shí)施例2：在實(shí)施例1中多處闡述了本實(shí)用新型實(shí)施例所提出的蛋白分析儀的溫控裝置，配合PID控制算法來實(shí)現(xiàn)，因此，在本實(shí)施例2中將重點(diǎn)闡述如何基于實(shí)施例1所述蛋白分析儀的溫控裝置來完成PID控制算法。如圖8所示，為PID控制器原理圖，蛋白分析儀的溫控裝置中MCU控制電路中的軟件部分是通過PID算法來控制的，使用PID控制可以使溫度很好的穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值，適應(yīng)性強(qiáng)，魯棒性強(qiáng)。由圖8可知，預(yù)設(shè)溫度輸入給PID控制器，PID控制器結(jié)合后端反饋溫度經(jīng)過一定的運(yùn)算控制PWM輸出從而控制溫度，使溫度恒定在一個(gè)很小的范圍(正負(fù)0.02度)。PID控制器傳遞函數(shù)的一般表達(dá)形式：G(s)=kp+kis+kd×s]]>其中kp為比例增益；ki為積分增益；kd為微分增益。調(diào)整PID參數(shù)，以滿足系統(tǒng)要求，從而使被控對(duì)象有更優(yōu)良的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)。kp比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。ki積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決 于積分時(shí)間常數(shù)，積分時(shí)間常數(shù)越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。kd微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。所述蛋白分析儀的溫控裝置用到的是增量型PID控制，其算法的算式如下：Δu(n)=u(n)-u(n-1)=KP[e(n)-e(n-1)]+KPTTIe(n)+KPTDT[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]]]>式中，式中△u(n)為PID本次輸出量和上次輸出量的差值，Kp為比例系數(shù)，TI為積分時(shí)間，TD為微分時(shí)間，e(n)為本次PID運(yùn)算的偏差值，T為采樣周期。增量型PID算法的程序流程如圖9所示：增量型PID算法的程序流程如上，PID控制器首先計(jì)算出偏差值e(n),通過差值e(n)計(jì)算比例系數(shù)KP,然后通過比例系數(shù)Kp計(jì)算出Up、UI、UD最后再通過Up、UI、UD計(jì)算輸出量△u(n)，之后更新e(n)，e(n-1)返回。分析儀的正常工作環(huán)境溫度為10℃～30℃，實(shí)驗(yàn)證明，相同的設(shè)定溫度——36℃，10℃和30℃的環(huán)境溫度對(duì)比，采用空氣浴恒溫方式，會(huì)造成反應(yīng)液溫度偏差大于3℃，不能滿足特定蛋白試劑的反應(yīng)要求，因此，反應(yīng)盤的平衡溫度需要加入隨環(huán)境變化的溫度補(bǔ)償，最終使得反應(yīng)液無論處于何種環(huán)境溫度下都能穩(wěn)定在特定溫度上。環(huán)境溫度采用實(shí)驗(yàn)恒溫箱模擬環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)，恒溫箱溫度按照2℃步長(zhǎng)從10℃遞增到30℃，在不同環(huán)境溫度下，調(diào)節(jié)反應(yīng)盤設(shè)定溫度，使得反應(yīng)液溫度恒定在36℃，從而得出環(huán)境溫度與反應(yīng)盤設(shè)定溫度的關(guān)系，以30℃環(huán)境溫度時(shí)設(shè)定的反應(yīng)盤溫度為參考溫度，隨環(huán)境溫度變化設(shè)定的反應(yīng)盤溫度與參考 溫度的差為溫度補(bǔ)償，從而得到溫度補(bǔ)償與環(huán)境溫度的關(guān)系，如圖10所示。本溫控裝置是針對(duì)特定蛋白分析儀反應(yīng)盤的，采用空氣浴恒溫系統(tǒng)，采用PID恒溫算法直接加熱反應(yīng)盤底槽，繼而加熱反應(yīng)盤周圍的空氣，空氣間接加熱反應(yīng)杯內(nèi)液體的溫度，反應(yīng)杯兩側(cè)有固體依附，起到保溫作用，當(dāng)?shù)撞蹨囟绕胶庠谀硞€(gè)特定溫度后，反應(yīng)液的溫度也隨之平衡在某個(gè)溫度。但是，隨著環(huán)境溫度的改變，反應(yīng)液溫度會(huì)偏離預(yù)設(shè)的溫度，影響了特定蛋白分析儀的測(cè)試結(jié)果精度。因此該溫控系統(tǒng)加入了隨環(huán)境溫度變化的溫度補(bǔ)償，在不同的環(huán)境溫度下，通過在某個(gè)設(shè)定的溫度上加上對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償，使得反應(yīng)液穩(wěn)定在其特定的溫度。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3