專利名稱：生物電泳儀用制冷散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱裝置，尤其涉及ー種生物電泳儀用制冷散熱裝置。
背景技術(shù)：
電泳儀為生物醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)電泳的設(shè)備，其在工作時要求膠條工作面板溫度分布均勻、溫度控制精度高和工作溫度范圍廣等要求。現(xiàn)有的電泳儀產(chǎn)品中，使用最廣泛的是BIO-RAD公司推出的電泳設(shè)備，其制冷散熱裝置溫控精度為±0.5°C，溫度控制范圍為10-25°C，制冷散熱效果好，但是，該裝置沒有考慮到膠條工作面板溫度分布情況，無法達(dá)到膠條工作面板溫度分布均勻的效果
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種生物電泳儀用制冷散熱裝置，以解決現(xiàn)有電泳儀制冷散熱裝置無法滿足膠條工作面板溫度要求的技術(shù)問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供ー種生物電泳儀用制冷散熱裝置，包括膠條工作面板、若干熱電模塊、散熱裝置、保溫裝置、保溫外殼、膠條工作面板溫度傳感器、熱管散熱器溫度傳感器、控制器和電源，保溫外殼包括相互連接的全封閉上蓋和多孔散熱殼體，膠條エ作面板、保溫裝置和熱電模塊設(shè)置在上蓋內(nèi)，保溫裝置與膠條工作面板連接，熱電模塊設(shè)置在保溫裝置上且冷端與膠條工作面板連接；散熱裝置設(shè)置在殼體內(nèi)與上蓋連接，且緊貼熱電模塊的熱端；膠條工作面板溫度傳感器設(shè)置在膠條工作面板上，散熱器溫度傳感器設(shè)置在散熱裝置上，控制器分別與熱電模塊、散熱裝置、膠條工作面板溫度傳感器和散熱器溫度傳感器連接，電源與控制器連接，用以提供電カ。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該控制器進(jìn)ー步包括PID控制器、PWM功率驅(qū)動器、LC濾波器和開關(guān)控制器，PID控制器用以將膠條工作面板溫度傳感器采集的溫度與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，并輸出電壓信號，PWM功率驅(qū)動器與PID控制器連接，用以調(diào)節(jié)接收到的電壓信號的占空比并發(fā)送至LC濾波器，LC濾波器用以對電壓信號進(jìn)行濾波處理后輸出直流電壓至電熱模塊，控制電熱模塊工作；開關(guān)控制器用以將散熱器溫度傳感器采集的溫度與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，并輸出開關(guān)信號，控制散熱裝置風(fēng)機(jī)的開關(guān)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，還包括導(dǎo)熱硅脂，導(dǎo)熱硅脂設(shè)置在膠條工作面板和電熱模塊之間，以及電熱模塊和散熱裝置之間。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該膠條工作面板采用長X寬X厚為270_X110_X5mm的銅板。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該熱電模塊為2個長 X 寬 X 厚為 50_X50_X3_ 的 TEC1-12708 模塊。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該膠條工作面板下表面設(shè)置有兩個長X寬X深為52mmX52mmXlmm的安裝孔，用以安裝熱電模塊，兩個安裝孔的中心距離為135mm。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該散熱裝置采用熱管散熱器。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該保溫裝置采用陶瓷纖維紙保溫板。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該膠條工作面板溫度傳感器和散熱裝置溫度傳感器采用NTC熱敏電阻。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，該保溫外売上蓋采用有機(jī)玻璃制成，且上蓋與殼體螺接連接。本發(fā)明的生物電泳儀用制冷散熱裝置利用熱電模塊即為半導(dǎo)體制冷片提供冷熱源，采用兩種完全相同的熱電模塊和散熱裝置來維持膠條工作面板的溫度，這兩種完全相同的熱電模塊和散熱裝置均勻的分布在膠條工作面板中，同時采用導(dǎo)熱硅脂將熱電模塊分別與膠條工作面板和散熱裝置接觸減少接觸熱阻，并且采用保溫裝置將膠條工作面板與下面的散熱裝置部分隔絕，減少了散熱裝置對膠條工作面板的熱影響。采用全封閉上蓋和多孔結(jié)構(gòu)的殼體的有機(jī)玻璃的保溫外殼即保證了膠條工作面板處于ー個近絕熱的環(huán)境又保證了散熱裝置熱量的散出。該裝置采用溫度控制器輸出合適的電壓來調(diào)節(jié)膠條工作面板的溫度同時該裝置亦能根據(jù)散熱裝置的溫度大小來控制散熱器風(fēng)機(jī)的啟停。本發(fā)明可以將生物電泳儀的膠條工作面板溫度維持在10_30°C內(nèi)，控制精度為±0. 45°C，且膠條工作面板溫度分布均勻(±0. 6°C以內(nèi))。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了均勻控制膠條工作面板溫度，且具有散熱效果好、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明生物電泳儀用制冷散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明生物電泳儀用制冷散熱裝置的結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖3本發(fā)明生物電泳儀用制冷散熱裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的膠條工作面板的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖5a膠條工作面板溫度控制原理圖；圖5b為散熱裝置控制原理圖；圖6為膠條工作面板工作溫度控制效果圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請參閱圖I至圖4，ー種生物電泳儀用制冷散熱裝置，包括膠條工作面板I、兩個熱電模塊2、兩個散熱裝置3、保溫裝置4、保溫外殼5、膠條工作面板溫度傳感器6、熱管散熱器溫度傳感器7、控制器8和電源9。保溫外殼6包括相互連接的全封閉上蓋和多孔散熱殼體，上蓋與殼體螺接連接。膠條工作面板I、保溫裝置4和熱電模塊2設(shè)置在上蓋內(nèi)。上蓋上部分可以正常開啟，方便膠條工作面板I的正常工作，保溫裝置4與膠條工作面板I連接，熱電模塊設(shè)置在保溫裝置4上且冷端與膠條工作面板I連接。散熱裝置3設(shè)置在殼體內(nèi)與上蓋連接，且緊貼熱電模塊、2的熱端；膠條工作面板溫度傳感器6設(shè)置在膠條工作面板I上，散熱器溫度傳感器7設(shè)置在散熱裝置3上，控制器8分別與熱電模塊2、散熱裝置3、膠條工作面板溫度傳感器6和散熱器溫度傳感器7連接，電源9與控制器8連接，用以為控制器上8提供電カ。膠條工作面板溫度傳感器6固定在膠條工作面板下表面，其將膠條工作面板I的溫度采集送入控制器8，控制器8比較設(shè)定溫度和膠條工作面板溫度傳感器6采集的溫度，輸出合適的電壓極性(加熱或制冷)和電壓大小來驅(qū)動熱電模塊2，最終使得膠條工作面板溫度穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)(±0. 45°C )。熱管散熱器用溫度傳感器7將熱管散熱器的溫度米集送入控制器8進(jìn)行比較，控制器8采用啟停的方式來控制熱管散熱器風(fēng)機(jī)的啟停。具體地，控制器8進(jìn)ー步包括PID控制器、PWM功率驅(qū)動器、LC濾波器和開關(guān)控制器，PID控制器用以將膠條工作面板溫度傳感器6和散熱器溫度傳感器7采集的溫度與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，井分別輸出電壓信號和開關(guān)信號，PWM功率驅(qū)動器與PID控制器連接，用以調(diào)節(jié)接收到的電壓信號的占空比并發(fā)送至LC濾波器，LC濾波器用以對電壓信號進(jìn)行濾波處理后輸出直流電壓至電熱模塊2，控制電熱模塊2工作；開關(guān)控制器用以接收開關(guān)信號，井根據(jù)開關(guān)信號控制散熱裝置3的風(fēng)機(jī)的開關(guān)。 膠條工作面板I采用長X寬X厚為270mmX IlOmmX 5mm的銅板，除了保證膠條工作面板所需要的工作面積，同時采用5mm的厚度的銅板保證了膠條工作面板的熱均勻性和膠條工作面板正常工作的響應(yīng)時間。膠條工作面板I下表面設(shè)置有兩個長X寬X深為52mmX52mmX Imm的安裝孔,用以安裝熱電模塊2,兩個安裝孔的中心距離為135mm,確保熱電模塊2均勻分布在膠條工作面板I下表面。熱電模塊2為兩個長X寬X厚為50mmX50mmX3mm的TEC1-12708模塊，熱電模塊2穿過保溫裝置4上的開孔安裝在膠條エ作面板I下表面的安裝孔內(nèi)，冷端與膠條工作面板I下表面緊貼。熱電模塊2的熱端散熱裝置3緊密接觸，具體的散熱裝置3采用熱管散熱器。本發(fā)明還使用導(dǎo)熱硅脂將熱電模塊2與散熱裝置3和膠條工作面板I接觸減少其接觸熱阻，導(dǎo)熱硅脂分別設(shè)置在膠條工作面板I和電熱模塊2之間，以及電熱模塊2和散熱裝置3之間。另外，本發(fā)明還使用M3螺栓將散熱裝置3與膠條工作面板I固定確保散熱裝置3、熱電模塊2和膠條工作面板I緊密接觸。如圖4所示,膠條工作面板I中央開有ー個深為4mm的孔,用以放置膠條工作面板溫度傳感器6，在膠條工作面板I中央開4_深的孔放置膠條工作面板溫度傳感器6確保溫度傳感器測量溫度的準(zhǔn)確性。同樣，在散熱裝置3接觸熱電模塊2處開ー個深2_的孔放置散熱裝置溫度傳感器7。更進(jìn)一歩地，保溫裝置4采用陶瓷纖維紙保溫板，將其緊貼膠條工作面板I下表面使其與散熱裝置3隔絕，確保膠條工作面板I溫度不受外界環(huán)境干擾。保溫外殼5采用有機(jī)玻璃材料，其上蓋采用全封閉結(jié)構(gòu)，使膠條工作面板I和外界環(huán)境隔絕，其殼體部分采用前部和兩側(cè)為多孔的形式，保證散熱裝置3風(fēng)道方式為前端進(jìn)兩端出，將散熱裝置3的風(fēng)場設(shè)計(jì)為該裝置前端進(jìn)風(fēng)兩側(cè)出風(fēng)，易于電泳儀的電源部分組合成為完整電泳儀設(shè)備。本發(fā)明使用6個M6螺栓將保溫外殼殼體部分與上蓋部分固定，使該裝置裝配為ー個整體。另外，膠條工作面板溫度傳感器6和散熱裝置溫度傳感器7具體采用NTC熱敏電阻。以下結(jié)合圖5，對本發(fā)明的工作過程原理進(jìn)行說明。如圖5a所示，PID控制器將膠條工作面板溫度傳感器6采集來的膠條工作面板I的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，運(yùn)行得出指令后發(fā)送到PWM功率驅(qū)動器調(diào)節(jié)其占空比，之后，經(jīng)LC濾波器濾波后輸出合適的直流電壓給熱電模塊2，控制熱電模塊2工作，進(jìn)而達(dá)到控制膠條工作面板溫度I的目的。如圖5b所示，開關(guān)控制器將散熱裝置溫度傳感器7采集來的散熱裝置3的溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，并輸出開關(guān)信號，控制散熱裝置風(fēng)機(jī)的啟停。如圖6所示，其為膠條工作面板工作溫度控制效果圖。從圖中可以看出，依次將膠條工作面板I溫度設(shè)定為10°C、20°C和30°C。該系統(tǒng)對膠條工作面板I的溫度控制精度均在±0. 45°C以內(nèi)，同時膠條工作面板I穩(wěn)定在設(shè)定溫度所需要的時間均低于10分鐘。
本發(fā)明的生物電泳儀用制冷散熱裝置利用熱電模塊即為半導(dǎo)體制冷片提供冷熱源，采用兩種完全相同的熱電模塊和散熱裝置來維持膠條工作面板的溫度，這兩種完全相同的熱電模塊和散熱裝置均勻的分布在膠條工作面板中，同時采用導(dǎo)熱硅脂將熱電模塊分別與膠條工作面板和散熱裝置接觸減少接觸熱阻，并且采用保溫裝置將膠條工作面板與下面的散熱裝置部分隔絕，減少了散熱裝置對膠條工作面板的熱影響。采用全封閉上蓋和多孔結(jié)構(gòu)的殼體的有機(jī)玻璃的保溫外殼即保證了膠條工作面板處于ー個近絕熱的環(huán)境又保證了散熱裝置熱量的散出。該裝置采用溫度控制器輸出合適的電壓來調(diào)節(jié)膠條工作面板的溫度同時該裝置亦能根據(jù)散熱裝置的溫度大小來控制散熱器風(fēng)機(jī)的啟停。本發(fā)明可以將生物電泳儀的膠條工作面板溫度維持在10_30°C內(nèi)，控制精度為±0. 45°C，且膠條工作面板溫度分布均勻(±0.6°C以內(nèi))。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了均勻控制膠條工作面板溫度，且具有散熱效果好、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，包括膠條工作面板、若干熱電模塊、散熱裝置、保溫裝置、保溫外殼、膠條工作面板溫度傳感器、熱管散熱器溫度傳感器、控制器和電源，所述保溫外殼包括相互連接的全封閉上蓋和多孔散熱殼體，所述膠條工作面板、保溫裝置和熱電模塊設(shè)置在所述上蓋內(nèi)，所述保溫裝置與所述膠條工作面板連接，所述熱電模塊設(shè)置在所述保溫裝置上且冷端與所述膠條工作面板連接；所述散熱裝置設(shè)置在所述殼體內(nèi)與所述上蓋連接，且緊貼所述熱電模塊的熱端；所述膠條工作面板溫度傳感器設(shè)置在所述膠條工作面板上，所述散熱器溫度傳感器設(shè)置在所述散熱裝置上，所述控制器分別與所述熱電模塊、散熱裝置、膠條工作面板溫度傳感器和散熱器溫度傳感器連接，所述電源與所述控制器連接，用以提供電カ。
2.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述控制器進(jìn)ー步包括PID控制器、PWM功率驅(qū)動器、LC濾波器和開關(guān)控制器，所述PID控制器用以將膠條エ作面板溫度傳感器采集的溫度與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，并輸出電壓信號，所述PWM功 率驅(qū)動器與所述PID控制器連接，用以調(diào)節(jié)接收到的電壓信號的占空比并發(fā)送至所述LC濾波器，所述LC濾波器用以對電壓信號進(jìn)行濾波處理后輸出直流電壓至所述電熱模塊，控制所述電熱模塊工作；所述開關(guān)控制器用以將散熱器溫度傳感器采集的溫度與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，并輸出開關(guān)信號，控制所述散熱裝置開關(guān)。
3.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，還包括導(dǎo)熱硅脂，所述導(dǎo)熱硅脂設(shè)置在所述膠條工作面板和電熱模塊之間，以及所述電熱模塊和散熱裝置之間。
4.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述膠條工作面板采用長X寬X厚為270mmX IIOmmX 5mm的銅板。
5.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述熱電模塊為2個長 X 寬 X 厚為 50mmX50_X3_ 的 TEC1-12708 模塊。
6.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述膠條工作面板下表面設(shè)置有兩個長X寬X深為52mmX52mmX Imm的安裝孔,用以安裝所述熱電模塊,所述兩個安裝孔的中心距離為135mm。
7.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述散熱裝置采用熱管散熱器。
8.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述保溫裝置采用陶瓷纖維紙保溫板。
9.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述膠條工作面板溫度傳感器和散熱裝置溫度傳感器采用NTC熱敏電阻。
10.如權(quán)利要求I所述的生物電泳儀用制冷散熱裝置，其特征在于，所述保溫外殼上蓋采用有機(jī)玻璃制成，且所述上蓋與所述殼體螺接連接。
全文摘要
一種生物電泳儀用制冷散熱裝置，包括膠條工作面板、若干熱電模塊、散熱裝置、保溫裝置、保溫外殼、膠條工作面板溫度傳感器、熱管散熱器溫度傳感器、控制器和電源，保溫外殼包括相互連接的全封閉上蓋和多孔散熱殼體，膠條工作面板、保溫裝置和熱電模塊設(shè)置在上蓋內(nèi)，保溫裝置與膠條工作面板連接，熱電模塊冷端與膠條工作面板連接；散熱裝置設(shè)置在殼體內(nèi)與上蓋連接，且緊貼熱電模塊的熱端；膠條工作面板溫度傳感器設(shè)置在膠條工作面板上，散熱器溫度傳感器設(shè)置在散熱裝置上，控制器分別與熱電模塊、散熱裝置、膠條工作面板溫度傳感器和散熱器溫度傳感器連接，電源與控制器連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了均勻控制膠條工作面板溫度，且控制精度高。
文檔編號H05K7/20GK102722199SQ20121023278
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者代彥軍, 胡浩茫, 葛天舒, 趙耀 申請人:上海交通大學(xué)