实验耗材高精度温度调控电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种电路设计，具体为实验耗材高精度温度调控电路，属于温度调控电路技术领域。


背景技术：

2.在基因工程和蛋白质工程技术研究领域，核酸分子是主要研究对象，而核酸的分离和线性化是核酸研究的基本技术。核酸是代表生命体遗传特征的基本单元，核酸检测是在分子水平上进行先进的生物检测，相比传统的形态学检测、细胞学检测、免疫学检测等更具灵敏性、特异性、无窗口期等显著优点。核酸检测包括定性pcr、分子杂交，实时荧光定量pcr等技术，这些核酸检测技术的首要关键是核酸提取设备。
3.市场出现的核酸提取仪里，大部分普通加热模块对实验耗材进行加热，物理位置固定，不能及时散热，且加热方式单一，仅通过简单的mos管开关来给加热棒加热，温控精确度很低，不具备制冷功能，室温以下需求无法满足。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供实验耗材高精度温度调控电路，以解决现有技术中普通加热模块对实验耗材进行加热，物理位置固定，不能及时散热，且加热方式单一，仅通过简单的mos管开关来给加热棒加热，温控精确度很低的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：实验耗材高精度温度调控电路，包括总cpu、芯片u11、芯片u12、芯片u13和芯片u14，芯片u11为内置一个低噪声24位σ-δ型模数转换器(adc)的24针脚芯片，芯片u12和芯片14的型号均为hcpl2630，芯片13型号为全h桥驱动芯片 vnh3sp30，所述芯片u11、芯片u12、芯片u13、芯片u14、总cpu电性相连；
8.所述芯片u12第1针脚连接端依次串联电阻r36和3.3v电源，所述芯片 u12第4针脚连接端依次串联电阻r35和3.3v电源，所述芯片u12第2、3针脚连接端均接入总cpu，所述芯片u12第5针脚接地，所述芯片u12第5针脚还连接有电容c78和电容c79，所述芯片u12第6针脚连接端依次连接电阻 r44和u13的第11针脚，所述芯片u12第7针脚连接端依次连接电阻r43和 u13的第5针脚；
9.所述芯片u13第8针脚接芯片u14，所述芯片u13的第18、19、20、26、 27、28针脚均接地，所述芯片u13第15、16、21、32针脚均连接铁芯线圈 l7，所述铁芯线圈l7第二端接极性电容ce4和jp6第一端，所述极性电容ce4 第二端接地，所述jp6第二端连接有极性电容ce3和铁芯线圈l6第二端，所述极性电容ce3第二端接地，所述铁芯线圈l6第一端接入芯片u13的第1、 25、30、33针脚，所述芯片u13第6针脚依次串联电阻r45和电阻r42，所述芯片u13第10针脚依次串联电阻r46和电阻r41，所述电阻r41和电阻r42 第二端均连接5v电源。
10.优选地，所述芯片u11第1针脚连接端依次串联电阻r29和3.3v电源，所述芯片u11第2针脚连接端依次串联电阻r28和3.3v电源，所述芯片u11 第4针脚连接端依次串联电阻r27和3.3v电源，所述芯片u11第5针脚连接有电容c72，所述电容c72第二端接地，所述芯片u11第6针脚连接3.3v电源，所述芯片u11第7针脚接地，所述芯片u11第12针脚连接有电容c75，所述电容c75第二端接地，所述芯片u11第13针脚连接有电阻r32，所述电阻r32第二端接地，所述芯片u11第18针脚连接有电容c73，所述电容c73 第二端接地，所述芯片u11第19针脚接地，所述芯片u11第20针脚连接有电容c70，所述电容c70第二端接地，所述芯片u11第21针脚连接3.3v电源，所述芯片u11第24针脚连接端依次串联电阻r25和3.3v电源。
11.优选地，所述芯片u13第3、13、23、31针脚均连接于一个极性电容c80 的第一端，所述极性电容c80第二端接地，所述极性电容c80第一端还连接有二极管d9，所述二极管d9第二端连接12v正弦波交流电电源。
12.优选地，所述电容c78和电容c79均与芯片u13第8针脚相连，所述芯片u12电路上还并联有电阻r37、电阻r38、电阻r39和电阻r40。
13.优选地，所述芯片u14第1针脚连接端依次串联电阻r48和3.3v电源，所述芯片u14第2针脚接入主cpu，所述芯片u14电路上还设置有5v电源/ 电容c81、电容c82、电阻r47和电阻r49。
14.本实用新型提供了实验耗材高精度温度调控电路，其具备的有益效果如下：
15.本电路设计可以使核酸提取仪器的设备可以按照实验人员设定实现自动升降温，具备加热和制冷全功能，同时由于采用改进版模糊pid算法实现核酸提取仪器的设备温度控制精度很高(仅有0.1℃误差)，还可以提高对核酸提取仪器的设备温度的控制范围广，当完成实验后，若一段时间内未进行人工结束操作，实验耗材未及时取出，则系统自动进入低温保存模式，以保护耗材内部溶液不受外界环境影响。
附图说明
16.图1为本实用新型的芯片u12、芯片u13、芯片u14电路原理图；
17.图2为本实用新型的芯片u11电路原理图；
18.图3为本实用新型的芯片u12电路原理图；
19.图4为本实用新型的芯片u13电路原理图；
20.图5为本实用新型的芯片u14电路原理图；
21.图6为本实用新型的总cpu电路原理图。
具体实施方式
22.本实用新型实施例提供实验耗材高精度温度调控电路。
23.请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，包括总cpu、芯片u11、芯片u12、芯片u13和芯片u14，芯片u11为内置一个低噪声24位σ-δ型模数转换器(adc)的24针脚芯片，芯片u12和芯片14的型号均为hcpl2630，芯片 13型号为全h桥驱动芯片vnh3sp30，所述芯片u11、芯片u12、芯片u13、芯片u14、总cpu电性相连；
24.所述芯片u11第1针脚连接端依次串联电阻r29和3.3v电源，所述芯片 u11第2针脚连接端依次串联电阻r28和3.3v电源，所述芯片u11第4针脚连接端依次串联电阻r27和3.3v
电源，所述芯片u11第5针脚连接有电容c72，所述电容c72第二端接地，所述芯片u11第6针脚连接3.3v电源，所述芯片 u11第7针脚接地，所述芯片u11第12针脚连接有电容c75，所述电容c75 第二端接地，所述芯片u11第13针脚连接有电阻r32，所述电阻r32第二端接地，所述芯片u11第18针脚连接有电容c73，所述电容c73第二端接地，所述芯片u11第19针脚接地，所述芯片u11第20针脚连接有电容c70，所述电容c70第二端接地，所述芯片u11第21针脚连接3.3v电源，所述芯片u11 第24针脚连接端依次串联电阻r25和3.3v电源；
25.所述芯片u12第1针脚连接端依次串联电阻r36和3.3v电源，所述芯片 u12第4针脚连接端依次串联电阻r35和3.3v电源，所述芯片u12第2、3针脚连接端均接入总cpu，所述芯片u12第5针脚接地，所述芯片u12第5针脚还连接有电容c78和电容c79，所述芯片u12第6针脚连接端依次连接电阻 r44和u13的第11针脚，所述芯片u12第7针脚连接端依次连接电阻r43和 u13的第5针脚，所述电容c78和电容c79均与芯片u12第8针脚相连，所述芯片u12电路上还并联有电阻r37、电阻r38、电阻r39和电阻r40；
26.请参阅图1、图4和图5，所述芯片u13第8针脚接芯片u14，所述芯片 u13的第18、19、20、26、27、28针脚均接地，所述芯片u13第15、16、21、32针脚均连接铁芯线圈l7，所述铁芯线圈l7第二端接极性电容ce4和jp6 第一端，所述极性电容ce4第二端接地，所述jp6第二端连接有极性电容ce3 和铁芯线圈l6第二端，所述极性电容ce3第二端接地，所述铁芯线圈l6第一端接入芯片u13的第1、25、30、33针脚，所述芯片u13第6针脚依次串联电阻r45和电阻r42，所述芯片u13第10针脚依次串联电阻r46和电阻r41，所述电阻r41和电阻r42第二端均连接5v电源；
27.所述芯片u13第3、13、23、31针脚均连接于一个极性电容c80的第一端，所述极性电容c80第二端接地，所述极性电容c80第一端还连接有二极管d9，所述二极管d9第二端连接12v正弦波交流电电源。
28.所述芯片u14第1针脚连接端依次串联电阻r48和3.3v电源，所述芯片 u14第2针脚接入主cpu，所述芯片u14电路上还设置有5v电源/电容c81、电容c82、电阻r47和电阻r49。
29.芯片u13可以为全h桥驱动芯片vnh3sp30，是一种大功率集成芯片，核心是一个双单片上桥臂驱动器和两个下桥臂开关，最大工作电压40v，最大工作电流30a，内部集成了欠压过压保护电路；芯片u12是为高速切换光耦，u12 的ina和inb不同的电平状态则可以控制u13的tec_a和tec_b的输出电流方向，从而控制接到jp6的帕尔贴的工作面为制冷或加热；芯片u14为高速切换光耦，模块控制程序经过基于模糊理论的模糊pid算法计算得到输出相应的可调pwm波，可以设置tec_a和tec_b工作过程的占空比，从而进行高精度的温控，温度控制精度为0.1℃；
30.本电路设计在用在核酸提取仪器的设备上，当核酸提取仪器设备在工作加热的时候，通过芯片u11内置一个低噪声24位σ-δ型模数转换器(adc)，可配置来提供4个差分输入或8个单端或伪差分输入；
31.片内低噪声级确保adc中可直接输入小信号，采用spi通信方式设置参数并且采样模数转换后的值，另外设置ain3输出恒流源驱动模式，高精度电阻r26为参考电阻，铂热电阻pt100为四线制接到jp5上，经过差分比例运算得到精确的模拟值，再由adc转化后由内部算法计算出相应的温度值，温度测量精度为0.01℃。
32.在此电路设计应用后，可以使核酸提取仪器的设备可以按照实验人员设定实现自
动升降温，具备加热和制冷全功能；
33.由于采用改进版模糊pid算法实现核酸提取仪器的设备温度控制精度很高(仅有0.1℃误差)；
34.还可以提高对核酸提取仪器的设备温度的控制范围广，温度控制范围为 0℃到100℃；
35.在完成实验后，若一段时间内未进行人工结束操作，实验耗材未及时取出，则系统自动进入低温保存模式，以保护耗材内部溶液不受外界环境影响。
36.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。