[发明专利]一种色谱仪的色谱柱温度控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种色谱仪的色谱柱温度控制装置，其特征在于：包括柱箱体（1），所述柱箱体（1）为四周密封的箱体，所述柱箱体（1）的内侧设置有柱箱保温层（2）；

所述柱箱体（1）的内部设置有第一测温电阻传感器（3）、色谱柱（4）、加热装置（5）、第二测温电阻传感器（6）、散热电机（7）、鼓风电机（8）和电器控制盒（9），所述柱箱体（1）的底部设置有散热口，所述散热口位置还设置有镂空散热片；

所述色谱柱（4）通过支架设置在柱箱体（1）中部，所述色谱柱（4）的上侧分离设置有第一测温电阻传感器（3），所述色谱柱（4）的下侧设置有加热装置（5）；

所述散热电机（7）设置在柱箱体（1）的散热口处，所述柱箱体（1）的散热口内侧还设置有第二测温电阻传感器（6）；

所述鼓风电机（8）设置在加热装置（5）的下方；

所述色谱柱（4）内部设置有电阻加热体（10）；

所述电器控制盒（9）通过螺丝固定在柱箱体（1）的底面上，所述电器控制盒（9）内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有微控制器（11）和外围电路，所述外围电路包括AD/DA转换模块（12）、光电隔离模块（13）、功率运放模块（14）、电机驱动模块（15），所述微控制器（11）通过导线依次串接AD/DA转换模块（12）、光电隔离模块（13）、功率运放模块（14）后与电阻加热体（10）相连，所述微控制器（11）的信号输出端通过电机驱动模块（15）与鼓风电机（16）、散热电机（17）相连；

所述微控制器（11）还连接有数据通信模块（18）、数据存储模块（19）；

所述微控制器（11）的电源输入端与电源模块（20）相连；

所述第一测温电阻传感器（3）和第二测温电阻传感器（6）通过导线与微控制器（11）的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种色谱仪的色谱柱温度控制装置，其特征在于：所述功率运放模块（14）使用的芯片为控制芯片U7，反向放大器U8、反向放大器U9；

所述功率运放模块（14）的电路结构为：

所述控制芯片U7的1脚和控制芯片U7的12脚接电阻加热体（10）的信号输出端；

所述控制芯片U7的2脚至6脚相互连接后接地；

所述控制芯片U7的7脚并接电容C30的一端后与+5V电源相连；

所述控制芯片U7的8脚并接电容C30的另一端后接地；

所述控制芯片U7的9脚并接控制芯片U7的13脚后接地；

所述控制芯片U7的14脚与电阻R19的一端相连，所述电阻R19的另一端并接电阻R20的一端后与反向放大器U9的3脚相连；

所述控制芯片U7的15脚与电阻R16的一端相连，所述电阻R16的另一端并接电阻R14的一端后与反向放大器U9的4脚相连，所述电阻R14的另一端并接电阻R17的一端后与反向放大器U9的1脚相连；

所述控制芯片U7的16脚并接电容C22的一端后与-5V电源相连；

所述反向放大器U9的2脚并接电容C29的一端后与-5V电源相连；

所述反向放大器U9的5脚并接电容C26的一端后与+5V电源相连；

所述电阻R17的另一端并接电阻R18的一端后与电容C19的一端相连；

所述电阻R18的另一端并接电容C27的一端后与反向放大器U8的3脚相连；

所述电容C19的另一端并接电阻R13的一端后与反向放大器U8的1脚相连；

所述电阻R13的另一端并接电阻R12的一端后与反向放大器U8的4脚相连；

所述反向放大器U8的2脚并接电容C28的一端后与-5V电源相连；

所述反向放大器U8的5脚并接电容C23的一端后与+5V电源相连。

3.根据权利要求2所述的一种色谱仪的色谱柱温度控制装置，其特征在于：所述第一测温电阻传感器（3）和第二测温电阻传感器（6）的型号为PT100；

所述微控制器（11）内部使用的控制芯片型号为STM32F103C8T6；

所述光电隔离模块（13）内部使用的的型号为PC817；

所述功率运放模块（14）中使用的控制芯片U7的型号为ADG733，所述反向放大器U8、反向放大器U9的型号为AD8628；

所述电阻加热体（10）具体为双向可控硅控制的220W加热电阻。

4.一种色谱仪的色谱柱温度控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：启动色谱仪，由微控制器（11）控制测温电阻传感器工作，实时采集当前柱箱体内温度数据，并将采集数据反馈至微控制器（11）；

步骤二：微控制器（11）对温度数据进行分析处理，将结果显示在显示屏上，通过预设的温度阈值计算温度的温差和变化率，通过模糊算法计算补偿温度数据，温控数学模型为：

；

其中：Td为滞后时间常数、Kd为放大系数、t为惯性时间常数、s为复变量；

信号经转换后通过可控硅控制电阻加热体（10）两端的电压；

步骤三：微控制器（11）通过对温度补偿数据进行处理，转换为相应的加热驱动频率和电机输出脉冲信号，用于控制散热电机（7）和鼓风电机（8）进行相应的温度控制；

步骤四：经控制后的温度由测温电阻传感器实时采集，并将温度数据反馈回微控制器，微控制器确保当前温度处于控制温度范围内即完成处理，结束控制。