[發(fā)明專利]一種用于光譜分析實驗的樣品溫度調(diào)節(jié)裝置

無效

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• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102393769A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃庶識;李武鋼;林土淦
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西科學(xué)院
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30;G05B19/042
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責任公司 45104
• 代理人: 王素娥

1.一種用于光譜分析實驗的樣品溫度調(diào)裝置，其特征在于，本發(fā)明裝置分為兩大部分：一是可用于增加樣品溫度和探測樣品溫度的調(diào)溫盒，二是實現(xiàn)溫度加熱與溫度反饋控制及溫度預(yù)設(shè)顯示的溫控電路；

1)調(diào)溫盒是一個盒式結(jié)構(gòu)，主要由隔熱層、活動樣品支架、固定樣品支架、溫度傳感器探頭、阻熱擋板、阻熱擋板支架、發(fā)熱件七部分組成，盒的相對側(cè)壁對開一對小孔，盒壁為隔熱層；盒內(nèi)：阻熱擋板支架設(shè)在盒底面上或安在盒壁上或吊在盒蓋上，阻熱擋板支架起固定阻熱擋板的作用并使阻熱擋板離盒底有一定的距離，溫度傳感器探頭和固定樣品支架分別固定在阻熱擋板上，活動樣品支架插放在固定樣品支架上，發(fā)熱件安置在阻熱擋板之下但不接觸阻熱擋板和盒底；

2)溫控電路由電源電路、功率放大與加熱電路、聲光提示電路、微處理器控制電路、溫度預(yù)設(shè)與顯示電路、溫度傳感器模塊六部分構(gòu)成；

(1)功率放大與加熱電路

功率放大與加熱電路的作用是對微處理器發(fā)出的PWM信號進行功率放大，得到大功率受控電流驅(qū)動發(fā)熱電阻發(fā)熱以實現(xiàn)加熱功能，這部分電路由電阻R1、電阻R3、大功率三極管Q1、光耦U4和加熱電阻絲R9即加熱件組成；這些元件的量值是：大功率三極管Q1為TIP35，電阻R1＝5.1kΩ、R3＝300Ω；連接方式是：光耦U3的陰極連接電阻R3，陽極連接到電源5V，光耦U3的集電極、發(fā)射極分別連接到三極管Q1的集電極和基極；電阻R1連接到三極管Q1的基極與發(fā)射極之間；三極管Q1發(fā)射極連接加熱電阻絲R9一端；

(2)溫度預(yù)設(shè)與顯示電路

溫度預(yù)設(shè)與顯示電路的作用是供用戶設(shè)定實驗過程所需的溫度值，并實時顯示用戶設(shè)定的溫度值和調(diào)溫盒內(nèi)當前實際溫度，顯示值分辨率為0.1攝氏度；這部分電路由小液晶J2、按鍵S2、按鍵S3、按鍵S4、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電位器R13組成；這些元件的量值是：電阻R10、R11、R12、R13均為10kΩ，J2為1602藍背光小液晶顯示屏，按鍵為8*8mm按鍵；連接方式是：電阻R10、R11、R12一端同接到5V電源，另一端分別連接S4、S3、S2；按鍵S2、S3、S4的另一端均連接電源地；1602藍背光小液晶顯示屏J2的第一引腳和第十五引腳連接到電源地，J2的第二引腳和第十六引腳連接到5V電源，第三引腳連接電位器R13；電位器R13另外兩端分別接電源地和5V電源；

(3)微處理器控制電路

微處理器控制電路的作用是讀取溫度傳感器模塊的溫度值，采集按鍵的信息，控制1602液晶顯示屏J2顯示相關(guān)的信息；通過對按鍵的動作，溫度傳感器模塊溫度值等信息進行運算分析發(fā)出相關(guān)的PWM信號，控制加熱電路從而實現(xiàn)加熱與恒溫功能，這部分電路由單片機U1、晶振Y1、電容C3、電容C7、電容C8、按鍵S1、電阻R7、電阻R8、程序更新接口J1組成；它們的量值是：電容C3＝1μF，C7＝30pF，C8＝30pF，R7＝10kΩ，R8＝1kΩ，Y1＝12MHz；連接方式是：晶振Y1并聯(lián)到U1的X1、X2引腳，電容C7和C8一端分別連接到U1的X1、X2引腳，另一端一起連接到電源地；電容C7、C8、晶振Y1與單片機U1內(nèi)部的非門一起構(gòu)成單片機的工作時鐘電路；電容C3和電阻R7與按鍵S1并聯(lián)后一端連接到5V電源，另一端連接到電阻R8和單片機U1的第九引腳及程序更新接口J1的第三引腳，而電阻R8的另一端則接電源地；電容C3、電阻R7和R8與按鍵S1一起構(gòu)成單片機U1的上電復(fù)位與手動復(fù)位電路；J1的第一引腳接電源地，J1的第二引腳接5V電源，J1的第三、第四、第五、第六引腳分別接U1的第九、第八、第七、第六引腳；U1的第三十一引腳接5V電源；

(4)溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊是用溫度傳感器探頭采集加熱箱內(nèi)部實時溫度，并把該信息反饋到微處理器控制電路形成反饋電路；溫度傳感器模塊設(shè)有第一引腳、第二引腳、第三引腳，第一引腳連接到5V電源、第二引腳為數(shù)據(jù)引腳、第三引腳接電源地；

(5)電源電路

電源電路其作用是為微處理器控制電路、溫度傳感器模塊提供5V穩(wěn)壓電源，為功率放大與加熱電路提供24V大功率電源；這部分電路由變壓器T1，二極管D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9，電容C1、C2、C4、C5、C6、C9，三端集成穩(wěn)壓管U2組成；它們的量值是：U2為MC7805；T1功率為5W，輸出24V和5V電壓的交流變壓器；C1為3300μF25V電解質(zhì)電容，C4為3300μF50V電解質(zhì)電容，C5、C6和C9均為0.1μF陶瓷電容；二極管D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8和D9均為6N10；連接方式是：變壓器T1的24V交流輸出線圈連接到由二極管D3、D4、D5、D6構(gòu)成的整流電橋的輸入端，整流電橋的輸出端則與電容C4和C9并聯(lián)；變壓器T1的交流輸出線圈連接到由二極管D2、D7、D8、D9構(gòu)成的另一個整流電橋的輸入端，其輸出端并聯(lián)電容C1和C5，得到平穩(wěn)的直流電源輸入到三端集成穩(wěn)壓管U2的第一引腳和第二引腳-接地、第二引腳與第三引腳并聯(lián)電容C2和C6輸出穩(wěn)定的5V電源，為后級控制電路提供電源；

(6)聲光提示電路

聲光提示電路其作用是提醒用戶溫控室內(nèi)已達到設(shè)定的溫度并保持恒溫狀態(tài)；當溫控室內(nèi)已達到設(shè)定的溫度并保持恒溫時，蜂鳴器會發(fā)出鈴聲，發(fā)光二極管會變亮，以提醒用戶進行相關(guān)操作；這部分電路由發(fā)光二極管D0、電阻R2、R4、R5、三極管Q2、蜂鳴器組成；它們的量值是D0為5mm發(fā)紅光二極管，電阻R2＝300Ω、R4＝100Ω、R5＝1kΩ，蜂鳴器為5V有源蜂鳴器；連接方式是：發(fā)光二極管D0的陽極連接到5V電源，陰極串聯(lián)電阻R2；蜂鳴器的正極輸入端連接到5V電源，負極輸入端串聯(lián)電阻R4后連接到三極管Q2的集電極；三極管Q2的發(fā)射極連接電源地線，基極與電阻R5串聯(lián)；

(7)各電路之間的連接

電源電路經(jīng)過電容C4和C9濾波后的直流電正、負極分別接到功率放大與加熱電路的大功率三極管Q1集電極和加熱電阻絲R9一端；功率放大與加熱電路的電阻R3連接微處理器控制電路的單片機U1的第三引腳；聲光提示電路的電阻R2和R5分別接微處理器控制電路的單片機U1第二引腳和第一引腳；溫度傳感器模塊的第二引腳與微處理器控制電路的單片機U1第十五引腳相接；溫度預(yù)設(shè)與顯示電路的按鍵S2、S3、S4的一端分別接微處理器控制電路的單片機U1的第三十七、第三十八、第三十九引腳、液晶顯示屏J2的第四引腳～第十四引腳分別接微處理器控制電路的單片機U1的第三十四引腳、第三十三引腳、第三十二引腳、第二十一引腳～第二十八引腳；

3)調(diào)溫盒與溫控電路的連接

調(diào)溫盒的溫度傳感器探頭接線連接在溫度傳感器模塊內(nèi)部電路，溫度傳感器模塊實際上包括了溫度傳感器探頭；調(diào)溫盒的發(fā)熱件接線連接在功率放大與加熱電路內(nèi)部電路，功率放大與加熱電路實際上包括了發(fā)熱件。