生化分析仪温度控制系统设计

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1、摘要摘要在生化分析仪中，温度控制系统的精度直接影响检测结果的准确度。本文针对小型生化分析仪对温度控制的要求设计了分离式的固体直热恒温系统。该系统设计的难点主要是反应液温度的均匀性和控制精度。本设计选择了反应盘与反应杯分离的机械结构，使反应杯在反应槽中旋转，得到很好的温度均匀性。同时在单片机中利用PID组合算法进行编程，使反应液温度控制在37℃，其准确度为±0.3℃，波动范围±0.1摄氏度，满足了小型生化分析仪对温控系统的要求。关键词：小型生化分析仪、温度控制、铂电阻测温电路、自适应PID53ABSTRACTABSTRACTInthebiochemicalanalyzer,

2、theprecisionoftemperaturecontrolsystemdirectlyaffectstheaccuracyoftestresults.Accordingtotherequirementsofthetemperaturecontrolsysteminsmallbiochemicalanalyzer,thisdissertationdesignsaseparatethermostatsystemwithsoliddirectlyheating.Themaindifficultiesofthissystemaretheaccuracyanduniformi

3、tyofthereactiveliquidtemperature.Inordertoobtainhighleveluniformity,themechanicalstructureseparatestheplatesandcupsandthecupscircleonthegrooveoftheplates.AtthesametimethemicrocontrollerisprogrammedusingPIDcombinationalgorithm.Thetemperatureofreactivesolutionwas37℃andtheaccuracyis±0.3℃with

4、fluctuationrangeof±0.1degreesCelsius.Thisdesignmeetstherequirementsoftemperaturecontrolsysteminsmallbiochemicalanalyzer.Keywords:Biochemicalanalyzer，Temperaturecontrol，PlatinumResistanceTemperatureSensor,AdaptivePID.53目录目录第1章引言11.1课题背景11.2生化分析仪主要温控方式11.3温度传感器种类及工作方式31.4国内外研究现状41.5课题研究内容5第

5、2章铂电阻温度传感器62.1非线性校正62.1.1产生非线性的原因62.1.2惠斯特桥式电路72.2温度检测电路阻值选择82.2.1桥式电路阻值选择82.2.2AD623运放设计92.2.3误差分析112.3三线式铂电阻用法122.4温度传感遇到的问题14第3章单片机控制163.1模数转换163.1.116位模数转换163.1.2模数转换原理163.1.3建立模数转换方程173.2数模转换173.2.1温度控制算法173.2.2利用计数器产生PWM波18第4章加热系统的驱动和控制204.1驱动芯片的选择204.2加热的控制204.2.1　预热控制204.2.2功率控制22

6、4.3系统设计需要注意的问题234.3.1反应液温度控制的滞后性和波动性2353目录4.3.2环境温度对稳定温度的影响244.3.3温度控制电路板的优化设计25第5章PID控制算法275.1PID控制原理275.1.1模拟PID控制275.1.2数字PID控制275.2新型PID控制285.2.1自适应PID控制285.2.2智能控制285.3自整定PID控制315.3.1Ziegler-Nichols设定方法315.3.2临界灵敏度法365.4温度控制PID405.4.1测试中参数的选定405.4.2环境温度影响下的修正42第6章结束语456.1总结456.2展望45参

7、考文献46致谢48外文资料原文49外文资料译文5353第1章引言第1章引言1.1课题背景临床化学实验操作步骤中的吸样、吸试剂、混合、去干扰物、保温、检测、结果计算和报告的仪器操作被称之为临床化学的自动化分析，其仪器称为自动生化分析仪[1]。自动生化分析仪集光学、精密机械、电子、电子计算机等技术为一体，属高技术含量的仪器设备，特别是高档大型全自动生化分析仪配套技术，包括机器人技术、集束光导纤维传播技术、条码技术、传感技术、数码技术及遥控技术等，使仪器在高速运转中多项任务、多个过程同时协调进行，每小时产生数百乃至数千的数据[2]。