[发明专利]一种具有环境温度补偿功能的温度控制系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统，尤其涉及一种具有环境温度补偿功能的温度控制系统。

背景技术

温度控制系统是生化分析仪的重要组成部分，被检样品和试剂只有在指定的温度下检测才能保证生化检验结果的可靠性。目前，生化分析仪中主要使用的温度控制方式有空气浴、水浴、恒温液浴、固体干式浴和帕尔贴效应片等。其中，固体直热恒温系统具有很多优点，其反应盘储热能力较强，导热迅速，温度稳定均匀，反应液升温快，维护方便。因此，固体直热恒温系统越来越多被用于小型生化分析仪。

固体直热恒温系统如图1所示，系统反应盘为一热容量大的铝盘，外围是用聚四氟乙烯做的保温罩，周围三个加热片对反应盘立体加热，温度传感器（PT1000）安装在反应盘中，反应盘温度被主动控制。因此，反应盘能很容易稳定在所需要的温度，并且受环境温度影响很小。反应杯嵌在反应盘中，反应液在反应杯中发生生化反应。由于反应液的体积小，热容量小，受环境温度影响大。假设环境温度波动不大，反应液与反应盘、环境发生热交换，最终会稳定在某个温度。

然而，如果把控制系统放置一个与室温相差较大的环境下（如10℃、30℃），虽然反应液能稳定在某个温度，但是稳定的温度与特定的反应温度有一定的偏差，实验证明，偏差最大达1℃，不能满足生化测试的需要。因此，需要一种温度控制系统对环境的影响进行补偿，使得反应液稳定在其特定的温度。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种温度控制系统对环境的影响进行补偿，使得反应液稳定在其特定的温度。

可知当环境温度升高（设环境温度小于37℃），则反应液给与环境的单位时间热量就会减小，热平衡被破坏，如果反应盘温度保持不变，反应液温度就会升高，为了使反应液温度恒定，可以将反应盘温度降低，使反应液在单位时间从反应盘获得热量再次等于它给与环境的热量，这样反应液温度保持不变；相反，如果环境温度降低，反应盘的温度相应升高，这样反应液温度也会保持不变。补偿的方法就是主动改变反应盘的温度来补偿环境对反应液的影响。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种具有环境温度补偿功能的温度控制系统，包括一用于检测反应盘温度的反应盘温度检测电路，所述反应盘温度检测电路通过一第一A/D转换模块连接一单片机，所述单片机连接一驱动电路，所述驱动电路连接加热片，所述加热片设置在反应盘的周围，所述反应盘内嵌有反应杯，并对所述反应杯中的反应液进行加热，其还包括一用于检测环境温度的环境温度检测电路，所述环境温度检测电路通过一第二A/D转换模块连接所述单片机。

进一步的，所述环境温度检测电路包括一由铂电阻温度传感器、第一精密电阻、第二精密电阻和第三精密电阻构成的电桥电路；所述铂电阻温度传感器与所述第一精密电阻连接端及所述第二精密电阻和所述第三精密电阻连接端分别作为第一电源输入端和第二电源输入端，所述铂电阻温度传感器和所述第二精密电阻的连接端及所述第一精密电阻和所述第三精密电阻的连接端分别作为第一输出端和第二输出端；所述第一电源输入端连接一第一双极性运算放大器的输出端，所述第一双极性运算放大器的同相输入端连接一电压基准芯片的输出端，所述第一双极性运算放大器的反相输入端连接所述第一输出端，所述第二电源输入端接地，所述第一输出端还连接一仪表放大器的反相输入端，所述仪表放大器的同相输入端连接所述第二输出端，所述仪表放大器的输出端连接一滤波器的输入端；所述滤波器的输出端连接所述第二A/D转换模块。

进一步的，所述驱动电路包括一作为功率放大器的达林顿管，所述达林顿管的输出端连接所述加热片，输入端连接一三极管的发射极，所述三极管的集电极通过一第六电阻接电源，基极通过一第五电阻连接一第二双极性运算放大器输出端，所述第二双极性运算放大器的反相输入端连接一光电隔离器件，所述第二双极性运算放大器的同相输入端与所述三极管的发射极连接，并分别通过第四电阻及电容接地。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的温度控制系统由两部分组成，一部分是用来控制反应盘的温度，另一部分是用来进行温度补偿。前部分控制过程是：测量反应盘温度，用来作温度控制的反馈，再通过自适应PID控制，输出占空比可变方波，形成PWM 控制，驱动加热片给反应盘加热，进而控制反应盘温度；后部分温度补偿过程是：测量环境温度，由补偿规律来确定所要控制的反应盘温度，这样可以提高或者减少反应盘温度，实现反应液的温度补偿。