生物繁殖培養(yǎng)液的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是一種生物繁殖培養(yǎng)液的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物繁殖的培養(yǎng)液主要用于生物的繁殖研宄，而溫度是影響生物細胞繁殖的重要因素。實驗室中常要求長時間監(jiān)視培養(yǎng)皿中培養(yǎng)液的溫度，并對當(dāng)前的溫度進行控制。
[0003]要保證實驗研宄的成功率，正常情況下，生物繁殖培養(yǎng)液的溫度控制范圍為15?25，升溫、降溫階段的溫度控制精度要求為0.5度，保溫階段溫度控制精度為0.5度。普通的溫度監(jiān)控系統(tǒng)要么很難達到這個精度要求，要么由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長時間使用容易中途出現(xiàn)故障，影響了實驗研宄的精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種采用單片機作為主控制器的生物繁殖培養(yǎng)液的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種生物繁殖培養(yǎng)液的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括培養(yǎng)皿和計算機，其特征在于，包括主控制器、溫度傳感器、加熱控制電路、降溫控制電路、高阻抗加熱絲、半導(dǎo)體降溫片和RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片；
采用16位的PIC單片機作為主控制器，所述主控制器包括繼電器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述繼電器是一種可以用低電壓、小電流來控制大電流、高電壓的具有隔離功能的自動開關(guān)，由于加熱控制電路和降溫控制電路都是由主控制器供電連通，所以繼電器就用于控制加熱控制電路和降溫控制電路的電源開、關(guān)；所述A/D轉(zhuǎn)換器用于將溫度傳感器采集的溫度信號轉(zhuǎn)換成主控制器可處理的數(shù)字電壓信號；
所述溫度傳感器的核心部件為NTC熱敏電阻，采集培養(yǎng)皿中的實時溫度信息并傳遞給主控制器中的數(shù)據(jù)存儲模塊；
在主控制器中的數(shù)據(jù)存儲模塊事先設(shè)定好培養(yǎng)皿中的生物繁殖培養(yǎng)液的固定溫度值，然后再與采集到的實時溫度值進行比較，得到實際溫度和給定溫度的偏差，之后輸出該偏差作為控制量控制加熱控制電路或降溫控制電路對培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液的溫度進行調(diào)節(jié)；若實際溫度值低于給定溫度值，加熱控制電路會控制高阻抗加熱絲對培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液進行加熱，當(dāng)溫度傳感器檢測到實際溫度值達到給定溫度值時，則通過傳遞信號到主控制器，主控制器通過繼電器斷開與加熱控制電路的連接，則高阻抗加熱絲停止加熱；若實際溫度值高于給定溫度值，降溫控制電路會控制半導(dǎo)體降溫片對培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液進行吸熱降溫，當(dāng)溫度傳感器檢測到實際溫度值降低到給定溫度值時，則通過傳遞信號到主控制器，主控制器通過繼電器斷開與降溫控制電路的連接，則半導(dǎo)體降溫片停止吸熱降溫；
當(dāng)主控制器對培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液進行溫度調(diào)節(jié)時，同時會通過RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片把當(dāng)前溫度值傳輸?shù)接嬎銠C的串口中，由計算機動態(tài)的顯示培養(yǎng)皿中培養(yǎng)液的溫度；正常情況下溫度控制由主控制器自動控制。必要時，計算機也可以通過軟件來強制改變培養(yǎng)皿中培養(yǎng)液的給定溫度值。
[0006]所述NTC熱敏電阻的阻值范圍寬為10Ω~500ΚΩ，對應(yīng)的，所述溫度傳感器的檢測溫度范圍為_55~125°C。所述NTC熱敏電阻采用溫度補償方式，其穩(wěn)定性高，可靠性高。
[0007]所述高阻抗加熱絲采用的是高阻抗小功率的加熱電阻絲，由于過快的溫度變化對生物繁殖顯然是不利的，因此在本系統(tǒng)中采用的是高阻抗小功率加熱電阻絲進行溫度的小范圍調(diào)節(jié)；所述半導(dǎo)體降溫片由許多N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體之顆?；ハ嗯帕卸?，而N P之間以一般的金屬導(dǎo)體相連接而成一完整線路，最後由兩片絕緣陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，絕緣陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好，通過連接導(dǎo)線通上電源之後，冷端的熱量被移到熱端，導(dǎo)致冷端溫度降低，熱端溫度升高，所述金屬導(dǎo)體采用銅材料制成。
[0008]由于計算機接口和單片機的邏輯電平是不同的，所以就需要用到電平轉(zhuǎn)換電路，所述RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片包括RS-232電平引腳和TTL電平引腳，所述RS-232電平引腳連接到計算機的RS-232串口，所述TTL電平引腳連接到主控制器；所述RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX232型號，MAX232是單電源雙RS-232發(fā)送/接收芯片，采用單一 +5V電源供電，內(nèi)部集成2個RS-232C驅(qū)動器和2個RS-232C接收器，外接只需4個電容，便可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，硬件接口簡單，所以被廣泛采用。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明采用采用16位的PIC單片機作為主控制器，實現(xiàn)了對生物繁殖培養(yǎng)液的溫度的實時精確監(jiān)測與精確的自動調(diào)節(jié)控制。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為半導(dǎo)體降溫片6的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為NTC熱敏電阻15的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片7的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中:1、主控制器；2、溫度傳感器；3、加熱控制電路；4、降溫控制電路；5、高阻抗加熱絲；6、半導(dǎo)體降溫片；7、RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片；8、計算機；9、培養(yǎng)皿；10、N型半導(dǎo)體；IUP型半導(dǎo)體；12、絕緣陶瓷片；13、金屬導(dǎo)體；14、連接導(dǎo)線；15、NTC熱敏電阻；16、RS_232電平引腳；17、TTL電平引腳。
【具體實施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0016]在圖1、圖2、圖3和圖4中，一種生物繁殖培養(yǎng)液的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括培養(yǎng)皿9和計算機8，其特征在于，包括主控制器1、溫度傳感器2、加熱控制電路3、降溫控制電路4、高阻抗加熱絲5、半導(dǎo)體降溫片6和RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片7 ；
采用16位的PIC單片機作為主控制器I，所述主控制器I包括繼電器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述繼電器是一種可以用低電壓、小電流來控制大電流、高電壓的具有隔離功能的自動開關(guān)，由于加熱控制電路3和降溫控制電路4都是由主控制器I供電連通，所以繼電器就用于控制加熱控制電路3和降溫控制電路4的電源開、關(guān)；所述A/D轉(zhuǎn)換器用于將溫度傳感器2采集的溫度信號轉(zhuǎn)換成主控制器I可處理的數(shù)字電壓信號； 所述溫度傳感器2的核心部件為NTC熱敏電阻15，采集培養(yǎng)皿9中的實時溫度信息并傳遞給主控制器I中的數(shù)據(jù)存儲模塊；
在主控制器I中的數(shù)據(jù)存儲模塊事先設(shè)定好培養(yǎng)皿9中的生物繁殖培養(yǎng)液的固定溫度值，然后再與采集到的實時溫度值進行比較，得到實際溫度和給定溫度的偏差，之后輸出該偏差作為控制量控制加熱控制電路3或降溫控制電路4對培養(yǎng)皿9中的培養(yǎng)液的溫度進行調(diào)節(jié)；
若實際溫度值低于給