[实用新型]精密温度控制仪

说明书

技术领域

本实用新型属于生物实验用仪器，具体涉及一种局部环境温度的精密测量、控制装置。

背景技术

物质的物理化学特性、生物组织细胞的活性都与温度有着密切的关系，例如热解产生自由基、膜的流动性等，温度的作用不仅在于使生物存活，更是保持正常生理活动的的条件，在生物实验中准确的温度测量和控制占据着重要的地位。

线虫是一种富有特性的生物，包含了完整的分化组织以及一个有脑的神经系统，因为其简单的体系和对于诸如接触、味道、气味和温度等外界刺激的敏感反应能力，在行为学上有研究的价值，日益成为受人们瞩目的行为可塑性的模式生物。目前，针对线虫触觉、嗅觉、味觉等方面的研究进展都比较顺利；温度感应方面的研究相对有些落后。Hedgecock and Russel在1975年首先发表了线虫关于温度感应方面的论文。国内的研究涉及线虫在温度感应方面的并不多，大都关注其抉择学习行为，主要原因就是目前尚未开发针对线虫实验的温度控制装置，线虫温度感应方面的研究存在较大困难。

Hedgecock and Russel于1975年发表的论文中提到了一套控制实验温度的设备，在一块60×10×1.3cm的铝板两头分别焊接一块10×10×6cm的金属块。两个金属块浸入水浴中，从而实现对温度的控制。而William S.Ryu于2002年发表的关于线虫温度感应方面的论文中也采用了类似的装置，在一块5×12.7×0.32cm的铝板两头分别固定加热设备来实现温度控制，见William S.Ryu_Thermotaxis in Caenorhabditiselegans Analyzed by Measuring Responses to Defined Thermal StimuliNeurosci._2002.7。TOKAI HIT公司是日本一家专门生产显微镜辅助设备的厂家。该公司开发了一套显微镜恒温台，实现恒温的器件是发热玻璃。发热玻璃是在玻璃制作的过程中加入金属成分，但是仍然保持其透明性，在含金属的玻璃两端加电压就可以实现对玻璃的加热，而且加热均匀；控制算法是PID算法；温度控制的范围：室温～50℃，精度0.3℃。上述论文中提及的温度控制方法和设备都比较笨重，不能在显微镜的观察下对温度进行实时控制。

半导体制冷片是一种先进、可靠性高、无污染的制冷器件，在室内空调、热水器、孵化器、恒温箱等温度控制领域应用广泛。半导体致冷技术又称温差电致冷、热电致冷、电子致冷，当两种不同的金属组成的一对热电偶通过电流时，在热电偶结点处产生吸热或放热(由电流方向决定)，这就是法国科学家Peltier发现的珀尔帖效应(Peltier Effect)。

专利号93203592.2名为制冷加热实验装置的设备是用于实验的温度控制装置。整个仪器以一个冷室为主体。冷室为一开口向上的容器，其上有无孔或带孔的盖，散热系统位于冷室的旁边或下面，半导体制冷块安装在冷室与散热系统之间，散热系统可为水冷或风冷。在降压整流电源与半导体制冷块之间装有换向开关和温控装置，用于选择制冷或加热功能和调节温度。但它不能够放置于显微镜下，而且加热、制冷功率仅由开关和旋钮控制，不具备测温的功能。已不能满足现在实验室对温度控制设备的要求。

发明内容

本实用新型提供一种精密温度控制仪，目的在于适于显微镜观察，且电路精炼、稳定性好和控制简单。

本实用新型的一种精密温度控制仪，包括AD转换电路、数据处理单元、DA转换电路、电流驱动放大电路以及加热制冷装置，其特征在于：(1)所述AD转换电路，采集铂电阻两端电压值，将其转换为数字量，根据比率法换算为电阻值，送入数据处理单元，所述铂电阻置于加热制冷装置的培养皿中；(2)所述数据处理单元，存储设定温度，对AD转换电路的输入数据进行电阻-温度换算，根据换算得到的温度，采用数字PID控制算法计算控制量，送到DA转换电路；(3)DA转换电路将数字控制量转换为模拟控制量，送到电流驱动放大电路；(4)所述电流驱动放大电路采用双推挽式反馈电流放大电路，将模拟控制量放大成为控制加热或制冷功率大小的电流，送到加热制冷装置的半导体制冷片；(5)所述加热制冷装置包括培养皿、培养皿托盘、托盘下板、培养皿夹片和半导体致冷片，培养皿置于培养皿托盘上，托盘下板位于培养皿托盘下方，培养皿托盘和托盘下板之间放置半导体致冷片。