[发明专利]生物繁殖培养液的温度监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及温度监控系统领域，具体是一种生物繁殖培养液的温度监控系统。

背景技术

生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究，而温度是影响生物细胞繁殖的重要因素。实验室中常要求长时间监视培养皿中培养液的温度，并对当前的温度进行控制。

要保证实验研究的成功率，正常情况下，生物繁殖培养液的温度控制范围为15 ～25，升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度，保温阶段温度控制精度为 0.5度。普通的温度监控系统要么很难达到这个精度要求，要么由于结构复杂，长时间使用容易中途出现故障，影响了实验研究的精确性。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种采用单片机作为主控制器的生物繁殖培养液的温度监控系统。

本发明的技术方案如下：一种生物繁殖培养液的温度监控系统，包括培养皿和计算机，其特征在于，包括主控制器、温度传感器、加热控制电路、降温控制电路、高阻抗加热丝、半导体降温片和RS-232电平转换芯片；

采用16位的PIC单片机作为主控制器，所述主控制器包括继电器和A/D转换器，所述继电器是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的具有隔离功能的自动开关，由于加热控制电路和降温控制电路都是由主控制器供电连通，所以继电器就用于控制加热控制电路和降温控制电路的电源开、关；所述A/D转换器用于将温度传感器采集的温度信号转换成主控制器可处理的数字电压信号；

所述温度传感器的核心部件为NTC热敏电阻，采集培养皿中的实时温度信息并传递给主控制器中的数据存储模块；

在主控制器中的数据存储模块事先设定好培养皿中的生物繁殖培养液的固定温度值，然后再与采集到的实时温度值进行比较，得到实际温度和给定温度的偏差，之后输出该偏差作为控制量控制加热控制电路或降温控制电路对培养皿中的培养液的温度进行调节；

若实际温度值低于给定温度值，加热控制电路会控制高阻抗加热丝对培养皿中的培养液进行加热，当温度传感器检测到实际温度值达到给定温度值时，则通过传递信号到主控制器，主控制器通过继电器断开与加热控制电路的连接，则高阻抗加热丝停止加热；若实际温度值高于给定温度值，降温控制电路会控制半导体降温片对培养皿中的培养液进行吸热降温，当温度传感器检测到实际温度值降低到给定温度值时，则通过传递信号到主控制器，主控制器通过继电器断开与降温控制电路的连接，则半导体降温片停止吸热降温；

当主控制器对培养皿中的培养液进行温度调节时，同时会通过RS-232电平转换芯片把当前温度值传输到计算机的串口中，由计算机动态的显示培养皿中培养液的温度；正常情况下温度控制由主控制器自动控制。必要时，计算机也可以通过软件来强制改变培养皿中培养液的给定温度值。

所述NTC热敏电阻的阻值范围宽为10Ω~500KΩ，对应的，所述温度传感器的检测温度范围为-55~125℃。所述NTC热敏电阻采用温度补偿方式，其稳定性高,可靠性高。

所述高阻抗加热丝采用的是高阻抗小功率的加热电阻丝，由于过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节；所述半导体降温片由许多N型半导体和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N P之间以一般的金属导体相连接而成一完整线路，最後由两片绝缘陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，绝缘陶瓷片必须绝缘且导热良好，通过连接导线通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，所述金属导体采用铜材料制成。

由于计算机接口和单片机的逻辑电平是不同的，所以就需要用到电平转换电路，所述RS-232电平转换芯片包括RS-232电平引脚和TTL电平引脚，所述RS-232电平引脚连接到计算机的RS-232串口，所述TTL电平引脚连接到主控制器；所述RS-232电平转换芯片采用MAX232型号，MAX232是单电源双RS-232发送/接收芯片，采用单一 +5V电源供电，内部集成2个RS-232C驱动器和2个RS-232C接收器，外接只需4个电容，便可以构成标准的RS-232通信接口，硬件接口简单，所以被广泛采用。

本发明的优点：本发明采用采用16位的PIC单片机作为主控制器，实现了对生物繁殖培养液的温度的实时精确监测与精确的自动调节控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为半导体降温片6的结构示意图。

图3为NTC热敏电阻15的结构示意图。

图4为RS-232电平转换芯片7的结构示意图。