[发明专利]离子迁移谱仪用多路温控装置

权利要求书

1.一种离子迁移谱仪用多路温控装置，包括数字电路部分和模拟电路部分，其中数字电路部分包括：

单片机；

与所述单片机连接并具有多路独立输出的数模转换器DAC；

与所述单片机连接并具有单路模拟输入的模数转换器ADC；

模拟电路部分包括多路独立的控制电路部分以及多选一开关，其中每个控制电路部分包括：

设置在离子迁移谱仪上的温度传感器；

由所述温度传感器和所述DAC的所述多路独立输出中的相应一路输出组成的惠斯顿电桥，从所述惠斯顿电桥中信号分两路输出，其中一路输出连接到比例积分微分PID控制电路，另一路输出经过所述多选一开关连接到所述ADC；

在所述PID控制电路的输出信号控制下，驱动设置在离子迁移谱仪上的加热单元的驱动器。

2.如权利要求1所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述温度传感器作为惠斯顿电桥的一个桥臂电阻，通过惠斯顿电桥产生的偏差信号经过放大后输出到所述PID控制电路。

3.如权利要求1所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述加热单元是加热膜，通过驱动器控制流过加热单元的电流来进行温度调节。

4.如权利要求3所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中，所述驱动器是MOS管，所述PID控制电路输出电压控制量输入到所述MOS管的栅极，利用MOS管漏极电流随栅极和源极间反向电压变化而变化的特性，改变通过加热膜的电流来实现温度控制。

5.如权利要求1所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述离子迁移谱仪上需要进行温度控制的位置的恒温点是通过与所述单片机相连的计算机来设置的。

6.如权利要求5所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述单片机自带通用串行总线USB接口，并且通过该USB接口与所述计算机连接。

7.如权利要求1所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述PID控制电路包括：

比例控制单元，包括第一运算放大器、第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器，其中所述第一运算放大器具有正相输入端、反相输入端和输出端，第一电阻器的一端接收温度控制信号，另一端连接第二电阻器的一端，第二电阻器的另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的正相输入端接第一偏置电压，反相输入端连接第一电阻器和第二电阻器之间的节点，第三电阻器的一端连接第一运算放大器的输出端，另一端输出经过比例调节的温度控制信号；

积分控制单元，包括第二运算放大器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器和第一电容器，所述第四电阻器的一端接收所述温度控制信号，另一端连接到第五电阻器和第六电阻器二者的一端，第五电阻器的另一端连接到第二运算放大的正相输入端，并且该正相输入端接第二偏置电压，第六电阻器的另一端接第二运算放大器的反相输入端和第一电容器的一端，第一电容器的另一端接第二运算放大器的输出端和第七电阻器的一端，第七电阻器的另一端输出经过积分调节的温度控制信号；

微分控制单元，包括第三运算放大器、第八电阻器、第九电阻器、第十电阻器、第十一电阻器和第十二电阻器以及第二电容器，第八电阻器的一端接收所述温度控制信号，另一端连接第九电阻器的一端和第二电容器的一端，第九电阻器的另一端接第三运算放大器的正相输入端，并且该正相输入端接第三偏置电压，第二电容器的另一端接第十电阻器的一端，第十电阻器的另一端接第三运算放大器的反相输入端和第十一电阻器的一端，第十一电阻器的另一端接第三运算放大器的输出端和第十二电阻器的一端，第十二电阻器的另一端输出经过微分调节的温度控制信号；

线性求和电路，包括第四运算放大器、第十三电阻器和第三电容器，第四运算放大器的反相输入端接收来自经过所述比例控制单元、所述积分控制单元和所述微分控制单元调节后的所述温度控制信号，第四运算放大器的正相输入端接第四偏置电压，所述第十三电阻器和所述第三电容器并联在所述第四运算放大器的反相输入端和输出端之间，并且从所述第四运算放大器的输出端将求和后的温度控制信号输出到驱动器的控制端。

8.如权利要求7所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述PID控制电路还包括：

信号调理单元，对表示温度传感器检测的温度和设定的恒温点之间的偏差的信号进行放大，并与偏置电压进行和差调理，输出到比例控制单元、积分控制单元和微分控制单元。

9.如权利要求8所述的离子迁移谱仪用多路温控装置，其中所述信号调理单元包括第五运算放大器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器和第四电容器，所述第十四电阻器一端接收温度差信号，另一端接第五运算放大器的正相输入端，并且该正相输入端通过第四电容器接地，所述第十五电阻器一端接收第五偏置电压，另一端接第五运算放大器的反相输入端，第十六电阻器并联在所述第五运算放大器的反相输入端和输出端之间。