[發明專利]一種具有環境溫度補償功能的溫度控制系統

無效

• 申請號: 201110245857.6
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102368163A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 吳一輝;黎海文;張志強;郝鵬;周連群
• 申請（專利權）人: 蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30;G01K7/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

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技術領域

本發明涉及一種溫度控制系統，尤其涉及一種具有環境溫度補償功能的溫度控制系統。

背景技術

溫度控制系統是生化分析儀的重要組成部分，被檢樣品和試劑只有在指定的溫度下檢測才能保證生化檢驗結果的可靠性。目前，生化分析儀中主要使用的溫度控制方式有空氣浴、水浴、恒溫液浴、固體干式浴和帕爾貼效應片等。其中，固體直熱恒溫系統具有很多優點，其反應盤儲熱能力較強，導熱迅速，溫度穩定均勻，反應液升溫快，維護方便。因此，固體直熱恒溫系統越來越多被用于小型生化分析儀。

固體直熱恒溫系統如圖1所示，系統反應盤為一熱容量大的鋁盤，外圍是用聚四氟乙烯做的保溫罩，周圍三個加熱片對反應盤立體加熱，溫度傳感器（PT1000）安裝在反應盤中，反應盤溫度被主動控制。因此，反應盤能很容易穩定在所需要的溫度，并且受環境溫度影響很小。反應杯嵌在反應盤中，反應液在反應杯中發生生化反應。由于反應液的體積小，熱容量小，受環境溫度影響大。假設環境溫度波動不大，反應液與反應盤、環境發生熱交換，最終會穩定在某個溫度。

然而，如果把控制系統放置一個與室溫相差較大的環境下（如10℃、30℃），雖然反應液能穩定在某個溫度，但是穩定的溫度與特定的反應溫度有一定的偏差，實驗證明，偏差最大達1℃，不能滿足生化測試的需要。因此，需要一種溫度控制系統對環境的影響進行補償，使得反應液穩定在其特定的溫度。

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明的目的在于提供一種溫度控制系統對環境的影響進行補償，使得反應液穩定在其特定的溫度。

可知當環境溫度升高（設環境溫度小于37℃），則反應液給與環境的單位時間熱量就會減小，熱平衡被破壞，如果反應盤溫度保持不變，反應液溫度就會升高，為了使反應液溫度恒定，可以將反應盤溫度降低，使反應液在單位時間從反應盤獲得熱量再次等于它給與環境的熱量，這樣反應液溫度保持不變；相反，如果環境溫度降低，反應盤的溫度相應升高，這樣反應液溫度也會保持不變。補償的方法就是主動改變反應盤的溫度來補償環境對反應液的影響。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種具有環境溫度補償功能的溫度控制系統，包括一用于檢測反應盤溫度的反應盤溫度檢測電路，所述反應盤溫度檢測電路通過一第一A/D轉換模塊連接一單片機，所述單片機連接一驅動電路，所述驅動電路連接加熱片，所述加熱片設置在反應盤的周圍，所述反應盤內嵌有反應杯，并對所述反應杯中的反應液進行加熱，其還包括一用于檢測環境溫度的環境溫度檢測電路，所述環境溫度檢測電路通過一第二A/D轉換模塊連接所述單片機。

進一步的，所述環境溫度檢測電路包括一由鉑電阻溫度傳感器、第一精密電阻、第二精密電阻和第三精密電阻構成的電橋電路；所述鉑電阻溫度傳感器與所述第一精密電阻連接端及所述第二精密電阻和所述第三精密電阻連接端分別作為第一電源輸入端和第二電源輸入端，所述鉑電阻溫度傳感器和所述第二精密電阻的連接端及所述第一精密電阻和所述第三精密電阻的連接端分別作為第一輸出端和第二輸出端；所述第一電源輸入端連接一第一雙極性運算放大器的輸出端，所述第一雙極性運算放大器的同相輸入端連接一電壓基準芯片的輸出端，所述第一雙極性運算放大器的反相輸入端連接所述第一輸出端，所述第二電源輸入端接地，所述第一輸出端還連接一儀表放大器的反相輸入端，所述儀表放大器的同相輸入端連接所述第二輸出端，所述儀表放大器的輸出端連接一濾波器的輸入端；所述濾波器的輸出端連接所述第二A/D轉換模塊。

進一步的，所述驅動電路包括一作為功率放大器的達林頓管，所述達林頓管的輸出端連接所述加熱片，輸入端連接一三極管的發射極，所述三極管的集電極通過一第六電阻接電源，基極通過一第五電阻連接一第二雙極性運算放大器輸出端，所述第二雙極性運算放大器的反相輸入端連接一光電隔離器件，所述第二雙極性運算放大器的同相輸入端與所述三極管的發射極連接，并分別通過第四電阻及電容接地。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明的溫度控制系統由兩部分組成，一部分是用來控制反應盤的溫度，另一部分是用來進行溫度補償。前部分控制過程是：測量反應盤溫度，用來作溫度控制的反饋，再通過自適應PID控制，輸出占空比可變方波，形成PWM?控制，驅動加熱片給反應盤加熱，進而控制反應盤溫度；后部分溫度補償過程是：測量環境溫度，由補償規律來確定所要控制的反應盤溫度，這樣可以提高或者減少反應盤溫度，實現反應液的溫度補償。