[發明專利]多組分在線分析儀嵌入式模塊化主控系統

在審

• 申請號: 201911031989.1
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111061179A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 薄翠梅;譚強;李俊;邱培明;儲震宇;金萬勤
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 劉暢;徐冬濤

1.一種多組分在線分析儀嵌入式模塊化主控系統，其特征在于：系統包括主控模塊、電機驅動模塊和數據采集模塊，

主控模塊包括主芯片1、精密電源、電壓轉換電路、存儲電路、電磁閥驅動電路、磁力攪拌驅動電路、隔膜泵驅動電路；精密電源通過電壓轉換電路為主芯片1及驅動電路供電；主芯片1連接存儲電路，存儲電路用于存儲數據，數據包括主芯片1執行的程序、用戶的使用數據；主芯片1通過其通信電路連接上位機、局域網、打印機、和嵌入式數據采集模塊，數據采集模塊獲得檢測池中液體發酵組分濃度信息并傳送至主芯片1進行數據分析；主控芯片1的控制信號輸出端還連接電磁閥驅動、磁力攪拌器驅動、隔膜泵驅動,電磁閥用于控制電磁閥啟閉，磁力攪拌器用于將待測液或標準液與緩沖液進行充分混合，隔膜泵用于清洗移液針內壁；

主控芯片1的控制信號輸出端連接電機驅動模塊，電機驅動模塊包括多個步進電機驅動，步進電機驅動受主芯片1輸出控制并作用于執行單元，步進電機驅動包括三個蠕動泵驅動、機械臂水平運動電機驅動、機械臂垂直運動電機驅動和柱塞泵驅動，其中：三個蠕動泵分別用于取樣、清洗和排除廢液；機械臂水平運動電機通過控制機械臂的水平運動實現移液針的水平位移；機械臂垂直運動電機通過控制機械臂的垂直運動實現移液針的垂直位移；柱塞泵為移液針提供液體抽取和注出動力；

數據采集模塊包括主芯片2、主芯片2的通信電路、檢測模塊，基于主芯片2和檢測模塊實現對發酵組分濃度的檢測，基于主芯片2的通信電路實現同主芯片1的通信。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述主控模塊的嵌入式最小系統，由主芯片1、復位電路、JTAG電路，完成了主控模塊最小工作電路的搭建。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述電壓轉換電路包括開關電源降壓電路和LDO線性電源降壓電路，采用DC-DC降壓芯片將精密電源輸出電壓降為5V電壓，處理壓差較大的降壓電路，再采用LDO芯片將電壓降為3.3V，完成對主芯片1和存儲芯片、通信電路芯片的供電。

4.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述存儲電路包括SRAM存儲電路、FLASH存儲電路、EEPROM存儲電路；SRAM存儲電路用于在主芯片1需要的時候調用存儲代碼和數據，FLASH存儲電路用來存儲用戶所用的程序和需要永久保存的數據，方便以后的分析儀調用數據和實時數據對比分析，EEPROM存儲電路用來保存在線分析儀的用戶數據，該數據信息在儀器運行過程中可以改變。

5.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述電磁閥驅動電路采用了TLP521高速光耦，控制信號通過高速光耦來控制電磁閥主回路的通斷，實現了控制回路和主回路之間的電氣隔離；通過三極管MMBT9013放大了光耦的輸出電流，滿足電磁閥的導通電流要求。

6.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述隔膜泵和磁力攪拌器驅動電路采用了達林頓晶體管矩陣ULN2803A芯片，主芯片1通過ULN2803A控制繼電器的通斷，電機通過繼電器主觸點的通斷來實現啟動和停止，隔膜泵的控制電路設計與磁力攪拌器相同。

7.如權利要求1所述的系統，其特征在于：主芯片1的通訊電路保持嵌入式模塊化主控系統與上位機、局域網、打印機通訊連接，實現在線分析儀接收上位機指令選擇性完成在線分析儀的檢測池清洗、移液針清洗、取樣、檢測、數據處理流程。