[实用新型]一种发光细菌连续培养系统的稳态电路

权利要求书

1.一种发光细菌连续培养系统的稳态电路，其特征在于包括电源管理模块、温度检测模块、恒温控制模块、营养控制模块、光电转换模块、数据传输模块、MCU主控模块；温度检测模块的第一信号输入端、第一信号输出端与MCU主控模块的第一信号输入端、第一信号输出端连接，恒温控制模块的信号输入端与MCU主控模块的第二信号输出端连接，营养控制模块的信号输入端与MCU主控模块的第三信号输出端连接，光电转换模块的第一信号输入端、第一信号输出端与MCU主控模块的第二信号输入端、第四信号输出端连接，数据传输模块的信号输入端、信号输出端与MCU主控模块的第三信号输入端、第五信号输出端连接,温度检测模块的第二信号输入端、第二信号输出端与MCU主控模块的第四信号输入端、第六信号输出端连接；电源管理模块为温度检测模块、恒温控制模块、营养控制模块、光电转换模块、数据传输模块、MCU主控模块供电；

所述的温度检测模块包括温度传感器PT100-1与PT100-2、基准电压芯片U3、AD采样芯片U4、第一滑动变阻器RP1、电容C9-C10、电阻R8-R9；所述的基准电压芯片U3的IN引脚(第2引脚)接到电源管理模块的5V电压输出端与第一滑动变阻器RP1固定端的一端和第九电容C9的一端相连，基准电压芯片U3的GND引脚(第4引脚)与第九电容C9的另一端与第一滑动变阻器RP1固定端的另一端连接后接地，基准电压芯片U3的TEMP引脚(第3引脚)与第一滑动变阻器RP1的滑动端相连，基准电压芯片U3的VOUT引脚(第6引脚)作为VREF电压输出端,输出4.0V基准电压，其余引脚悬空；第一温度传感器PT100-1的一端与第九电阻R9的一端、第十电容C10的一端连接后接电源管理模块的5V电压输出端，第一温度传感器PT100-1的另一端接入AD采样芯片U4的IN+引脚(第2引脚)并与第八电阻R8的一端相连，第二温度传感器PT100-2的一端与第八电阻R8的另一端、第十电容C10的另一端相连并接地，第二温度传感器PT100-2的另一端接入AD采样芯片U4的IN-引脚(第3引脚)并与第九电阻R9的另一端相连；AD采样芯片U4的REF引脚(第1引脚)与基准电压芯片U3的VOUT引脚连接，接入4.0V基准电压，AD采样芯片U4的VDD引脚(第8引脚)接入电源管理模块的5V输出端；AD采样芯片U4的GND引脚(第4引脚)接地；AD采样芯片U4的DCOCK引脚(第7引脚)、DOUT引脚(第6引脚)、CS引脚(第5引脚)分别接入MCU的CLK数字输入端(第23引脚),DOUT_1数字输入端(第41引脚),CS数字输入端(第42引脚)，输出数据经过差分计算后可得到费氏弧菌当前的培养温度；所述第一温度传感器PT100-1和第二温度传感器PT100-2的型号均为PT100；基准电压芯片U3的型号为REF5040；AD采样芯片U4的型号为ADS8317；

所述的恒温控制模块包括驱动芯片U5、N型MOS管Q1、继电器Q2、NPN型三极管Q3、制热器Q4与半导体制冷器Q5；所述的驱动芯片U5的VCC引脚(第1引脚)与SD引脚(第3引脚)相连并与第十一电容C11的一端连接后接到电源管理模块的12V电压输出端，IN引脚(第2引脚)接到MCU的PWM输出端(第15引脚)，COM引脚(第4引脚)与第十一电容C11的另一端相连并接地，LO引脚(第4引脚)与第十一电阻R11的一端相连；N型MOS管Q1的漏极与电源管理模块的12V电压输出端相连，N型MOS管Q1的栅极与第十一电阻R11的一端和第十电阻R10的一端相连，N型MOS管Q1的源极与第十电阻R10的另一端相连并接到继电器Q2的第1引脚；继电器的第5引脚与电源管理模块的5V电压输出端相连，继电器的第4引脚与制热器Q4的上端相连，第3引脚与半导体制冷器Q5的一端相连，第2引脚与NPN型三极管Q3的集电极相连；制热器Q4的另一端与半导体制冷器Q5的另一端同时接地；NPN型三极管Q3的基极与第十二电阻R12的一端相连，集电极直接接地；第十二电阻R12的另一端连接MCU的EN使能信号(第27引脚)；驱动芯片U5的型号为IR2104；N型MOS管Q1的型号为IRF3205；NPN型三极管Q3的型号为S8050；继电器Q2的型号为JZC3F，半导体制冷器Q4为CLC067，制热器Q5的型号为XH-RJ101；

所述的光电转换模块包括PMT型光子计数器Q6、第二滑动变阻器RP2、电容C12-C13，其能够将弱光信号转化为电流信号；PMT型光子计数器Q6的VCC端(第1引脚)与第十三电容C13的一端相连接到电源管理模块的5V电压输出端，Vcont In引脚(第3引脚)接到基准电压芯片U3的VREF电压输出端，GND引脚(第5引脚)接地，Sign out引脚(第2引脚)与第二滑动变阻器RP2固定端的一端相连；第二滑动变阻器RP2固定端的另一端与第十二电容C12的一端相连并接到MCU的ADC输入端(第22引脚)，第二滑动变阻器RP2滑动端与第十三电容C13的另一端和第十二电容C12的另一端相连并接地；其余脚悬空；PMT型光子计数器Q6的型号为H10720P-110；

所述的营养控制模块包括电气流量控制阀和光电耦合器，其功能为根据细菌发光强度控制营养物流量；光电耦合器U6第1引脚接到电源管理模块的3.3V电压输出端，第2引脚与第十四电容C14的正极相连后接电源管理模块的12V电压输出端，第十四电容C14的负极与电气阀的第2引脚共同接入GND；光电耦合器的第3引脚与第十三电阻R13的一端相连，第4引脚与电气阀的第1引脚相连；三极管Q7的集电极与第十三电阻R13的另一端相连，发射极接地，基极与第十四电阻R14的一端相连，R14的另一端与MCU的PWM2引脚(第16引脚)相连；电气阀的第3引脚接到培养基的外部营养物输入，第4引脚接入发光细菌培养基；外部营养物质通过电气阀进入发光细菌培养基，电气阀的流量由MCU模块的PWM2引脚(第16引脚)控制；光电耦合器的型号为PC817C；电气阀的型号为MFZ1-4.5；

所述的数据传输模块包括WIFI芯片Q9、电阻R15-R17、二极管D2-D3、发光二极管LED1，WIFI芯片Q9的VCC引脚(第1引脚)接入电源管理模块的3.3V输出端，RST引脚接(第2引脚)到MCU的RST输出端(第28引脚)，IO_0引脚(第3引脚)与第十五电阻R15的一端相连，第十五电阻R15的另一端与放光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极直接接地；第十六电阻R16的一端与第十七电阻R17的一端共同接入电源管理模块的3.3V输出端，第十六电阻R16的另一端和第二二极管D2的正极相连，第二二极管D2的负极接到WIFI芯片Q9的TX引脚(第4引脚)，第十七电阻R17的另一端和第三二极管D3的负极相连，第三二极管D3的正极接到WIFI模块的RX引脚(第5引脚)，第二二极管D2的负极接到MCU的RX串口接收端(第10引脚)，第三二极管的正极接到MCU的TX串口发送端(第9引脚)；WIFI 芯片Q9的型号为esp8266；

所述的MCU主控模块包括主控芯片STM32F103RCT6,主控芯片的VDD_1(第32引脚),VDD_2(第48引脚)，VDD_3(第64引脚)，VDD_4引脚(第19引脚)，VDDA引脚(第13引脚)接入电源模块的3.3V电压输出端，VSS_1(第31引脚),VSS_2(第47引脚),VSS_3(第63引脚),VSS_4(第18引脚)和VSSA(第12引脚)接地；主控芯片的BOOT1(第28引脚)接入到第十八电阻R18的一端，第十八电阻R18的另一端接地，MCU的BOOT0(第60引脚)接入到第十九电阻R19的一端，第十九电阻R19的另一端接地；MCU的OS_IN引脚(第5引脚)接到第十五电容C15的一端和第一晶振X1的一端，OS_OUT引脚(第6引脚)接到第十六电容C16的一端和第一晶振X1的另一端，第十五电容C15的另一端和第十六电容C16的另一端都接地；MCU的/RST引脚(第7引脚)接到第一按键B1的一端和第二十电阻R20的一端，第二十电阻R20的另一端接到电源管理模块的3.3V输出端，第一按键B1的另一端接地；控制器供电输入引脚(第16引脚)接电源管理模块的3.3V电压输出端，时钟输出引脚(第23引脚)接AD采样芯片U4的DCLOCK引脚，片选信号输出引脚(第42引脚)接AD采样芯片U4的CS引脚，信号输入引脚(第41引脚)接AD采集芯片的DOUT引脚，脉冲输出引脚(第15引脚)接驱动芯片U5的IN引脚，使能引脚(第27引脚)接第十二电阻R12的另一端，ADC输入引脚(第22引脚)接第二滑动变阻器RP2固定端的另一端，复位引脚(第28引脚)接WIFI模块的RST引脚，串口输入引脚(第10引脚)接第二二极管D2的负极，串口输出引脚(第9引脚)接第三二极管D3的正极；其他引脚悬空。