一种发光细菌连续培养系统的稳态电路的制作方法

文档序号:19965388发布日期:2020-02-18 13:56阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种发光细菌连续培养系统的稳态电路,其特征在于包括电源管理模块、温度检测模块、恒温控制模块、营养控制模块、光电转换模块、数据传输模块、mcu主控模块;温度检测模块的第一信号输入端、第一信号输出端与mcu主控模块的第一信号输入端、第一信号输出端连接,恒温控制模块的信号输入端与mcu主控模块的第二信号输出端连接,营养控制模块的信号输入端与mcu主控模块的第三信号输出端连接,光电转换模块的第一信号输入端、第一信号输出端与mcu主控模块的第二信号输入端、第四信号输出端连接,数据传输模块的信号输入端、信号输出端与mcu主控模块的第三信号输入端、第五信号输出端连接,温度检测模块的第二信号输入端、第二信号输出端与mcu主控模块的第四信号输入端、第六信号输出端连接;电源管理模块为温度检测模块、恒温控制模块、营养控制模块、光电转换模块、数据传输模块、mcu主控模块供电;

所述的温度检测模块包括温度传感器pt100-1与pt100-2、基准电压芯片u3、ad采样芯片u4、第一滑动变阻器rp1、电容c9-c10、电阻r8-r9;所述的基准电压芯片u3的in引脚(第2引脚)接到电源管理模块的5v电压输出端与第一滑动变阻器rp1固定端的一端和第九电容c9的一端相连,基准电压芯片u3的gnd引脚(第4引脚)与第九电容c9的另一端与第一滑动变阻器rp1固定端的另一端连接后接地,基准电压芯片u3的temp引脚(第3引脚)与第一滑动变阻器rp1的滑动端相连,基准电压芯片u3的vout引脚(第6引脚)作为vref电压输出端,输出4.0v基准电压,其余引脚悬空;第一温度传感器pt100-1的一端与第九电阻r9的一端、第十电容c10的一端连接后接电源管理模块的5v电压输出端,第一温度传感器pt100-1的另一端接入ad采样芯片u4的in+引脚(第2引脚)并与第八电阻r8的一端相连,第二温度传感器pt100-2的一端与第八电阻r8的另一端、第十电容c10的另一端相连并接地,第二温度传感器pt100-2的另一端接入ad采样芯片u4的in-引脚(第3引脚)并与第九电阻r9的另一端相连;ad采样芯片u4的ref引脚(第1引脚)与基准电压芯片u3的vout引脚连接,接入4.0v基准电压,ad采样芯片u4的vdd引脚(第8引脚)接入电源管理模块的5v输出端;ad采样芯片u4的gnd引脚(第4引脚)接地;ad采样芯片u4的dcock引脚(第7引脚)、dout引脚(第6引脚)、cs引脚(第5引脚)分别接入mcu的clk数字输入端(第23引脚),dout_1数字输入端(第41引脚),cs数字输入端(第42引脚),输出数据经过差分计算后可得到费氏弧菌当前的培养温度;所述第一温度传感器pt100-1和第二温度传感器pt100-2的型号均为pt100;基准电压芯片u3的型号为ref5040;ad采样芯片u4的型号为ads8317;

所述的恒温控制模块包括驱动芯片u5、n型mos管q1、继电器q2、npn型三极管q3、制热器q4与半导体制冷器q5;所述的驱动芯片u5的vcc引脚(第1引脚)与sd引脚(第3引脚)相连并与第十一电容c11的一端连接后接到电源管理模块的12v电压输出端,in引脚(第2引脚)接到mcu的pwm输出端(第15引脚),com引脚(第4引脚)与第十一电容c11的另一端相连并接地,lo引脚(第4引脚)与第十一电阻r11的一端相连;n型mos管q1的漏极与电源管理模块的12v电压输出端相连,n型mos管q1的栅极与第十一电阻r11的一端和第十电阻r10的一端相连,n型mos管q1的源极与第十电阻r10的另一端相连并接到继电器q2的第1引脚;继电器的第5引脚与电源管理模块的5v电压输出端相连,继电器的第4引脚与制热器q4的上端相连,第3引脚与半导体制冷器q5的一端相连,第2引脚与npn型三极管q3的集电极相连;制热器q4的另一端与半导体制冷器q5的另一端同时接地;npn型三极管q3的基极与第十二电阻r12的一端相连,集电极直接接地;第十二电阻r12的另一端连接mcu的en使能信号(第27引脚);驱动芯片u5的型号为ir2104;n型mos管q1的型号为irf3205;npn型三极管q3的型号为s8050;继电器q2的型号为jzc3f,半导体制冷器q4为clc067,制热器q5的型号为xh-rj101;

所述的光电转换模块包括pmt型光子计数器q6、第二滑动变阻器rp2、电容c12-c13,其能够将弱光信号转化为电流信号;pmt型光子计数器q6的vcc端(第1引脚)与第十三电容c13的一端相连接到电源管理模块的5v电压输出端,vcontin引脚(第3引脚)接到基准电压芯片u3的vref电压输出端,gnd引脚(第5引脚)接地,signout引脚(第2引脚)与第二滑动变阻器rp2固定端的一端相连;第二滑动变阻器rp2固定端的另一端与第十二电容c12的一端相连并接到mcu的adc输入端(第22引脚),第二滑动变阻器rp2滑动端与第十三电容c13的另一端和第十二电容c12的另一端相连并接地;其余脚悬空;pmt型光子计数器q6的型号为h10720p-110;

所述的营养控制模块包括电气流量控制阀和光电耦合器,其功能为根据细菌发光强度控制营养物流量;光电耦合器u6第1引脚接到电源管理模块的3.3v电压输出端,第2引脚与第十四电容c14的正极相连后接电源管理模块的12v电压输出端,第十四电容c14的负极与电气阀的第2引脚共同接入gnd;光电耦合器的第3引脚与第十三电阻r13的一端相连,第4引脚与电气阀的第1引脚相连;三极管q7的集电极与第十三电阻r13的另一端相连,发射极接地,基极与第十四电阻r14的一端相连,r14的另一端与mcu的pwm2引脚(第16引脚)相连;电气阀的第3引脚接到培养基的外部营养物输入,第4引脚接入发光细菌培养基;外部营养物质通过电气阀进入发光细菌培养基,电气阀的流量由mcu模块的pwm2引脚(第16引脚)控制;光电耦合器的型号为pc817c;电气阀的型号为mfz1-4.5;

所述的数据传输模块包括wifi芯片q9、电阻r15-r17、二极管d2-d3、发光二极管led1,wifi芯片q9的vcc引脚(第1引脚)接入电源管理模块的3.3v输出端,rst引脚接(第2引脚)到mcu的rst输出端(第28引脚),io_0引脚(第3引脚)与第十五电阻r15的一端相连,第十五电阻r15的另一端与放光二极管led1的正极相连,发光二极管led1的负极直接接地;第十六电阻r16的一端与第十七电阻r17的一端共同接入电源管理模块的3.3v输出端,第十六电阻r16的另一端和第二二极管d2的正极相连,第二二极管d2的负极接到wifi芯片q9的tx引脚(第4引脚),第十七电阻r17的另一端和第三二极管d3的负极相连,第三二极管d3的正极接到wifi模块的rx引脚(第5引脚),第二二极管d2的负极接到mcu的rx串口接收端(第10引脚),第三二极管的正极接到mcu的tx串口发送端(第9引脚);wifi芯片q9的型号为esp8266;

所述的mcu主控模块包括主控芯片stm32f103rct6,主控芯片的vdd_1(第32引脚),vdd_2(第48引脚),vdd_3(第64引脚),vdd_4引脚(第19引脚),vdda引脚(第13引脚)接入电源模块的3.3v电压输出端,vss_1(第31引脚),vss_2(第47引脚),vss_3(第63引脚),vss_4(第18引脚)和vssa(第12引脚)接地;主控芯片的boot1(第28引脚)接入到第十八电阻r18的一端,第十八电阻r18的另一端接地,mcu的boot0(第60引脚)接入到第十九电阻r19的一端,第十九电阻r19的另一端接地;mcu的os_in引脚(第5引脚)接到第十五电容c15的一端和第一晶振x1的一端,os_out引脚(第6引脚)接到第十六电容c16的一端和第一晶振x1的另一端,第十五电容c15的另一端和第十六电容c16的另一端都接地;mcu的/rst引脚(第7引脚)接到第一按键b1的一端和第二十电阻r20的一端,第二十电阻r20的另一端接到电源管理模块的3.3v输出端,第一按键b1的另一端接地;控制器供电输入引脚(第16引脚)接电源管理模块的3.3v电压输出端,时钟输出引脚(第23引脚)接ad采样芯片u4的dclock引脚,片选信号输出引脚(第42引脚)接ad采样芯片u4的cs引脚,信号输入引脚(第41引脚)接ad采集芯片的dout引脚,脉冲输出引脚(第15引脚)接驱动芯片u5的in引脚,使能引脚(第27引脚)接第十二电阻r12的另一端,adc输入引脚(第22引脚)接第二滑动变阻器rp2固定端的另一端,复位引脚(第28引脚)接wifi模块的rst引脚,串口输入引脚(第10引脚)接第二二极管d2的负极,串口输出引脚(第9引脚)接第三二极管d3的正极;其他引脚悬空。

2.如权利要求1所述的一种发光细菌连续培养系统的稳态电路,其特征在于所述的电源管理模块包括降压芯片u1-u2、电阻r1-r7、电容c1-c8、二极管d1、电感l1;第一降压芯片u1的vin引脚(第2引脚)与第一电阻r1的一端、第一电容c1的正极连接后接12v电压,第一降压芯片u1的en引脚(第3引脚)接第一电阻r1的另一端,第一降压芯片u1的gnd引脚(第9引脚)与第一二极管d1的阳极连接后接地,第一降压芯片u1的ss引脚(第4引脚)与第二电容c2的一端连接,第一降压芯片u1的rt引脚与第二电阻r2的一端连接,第一降压芯片u1的boot引脚(第1引脚)与第三电容c3的一端连接,第一降压芯片u1的pw引脚(第6引脚)悬空,第一降压芯片u1的ph引脚(第10引脚)与第三电容c3的另一端、第一二极管d1的负极、第一电感l1的一端连接,第一降压芯片u1的comp引脚(第8引脚)与第三电阻r3的一端、第四电容c4的一端连接,第一降压芯片u1的sence引脚(第7引脚)与第四电阻r4的一端、第五电阻r5的一端连接;第二电阻r2的另一端与第一电容c1的负极、第二电容c2的另一端、第四电容c4的另一端、第五电容c5的一端、第五电阻r5的另一端、第六电容c6的负极、第七电容c7的一端、第六电阻r6的一端、第八电容c8的一端、第二降压芯片u2的gnd引脚(第2引脚)连接后接地;第一电感l1的另一端与第四电阻r4的另一端、第六电容c6的正极连接后作为第一降压芯片u1的5v输出端;第二降压芯片u2的vin引脚(第1引脚)和en引脚(第3引脚)、第八电容c8的另一端均接第一降压芯片u1的5v输出,adj引脚(第5引脚)与第六电阻r6的另一端、第七电阻r7的一端连接,第七电阻r7的另一端和第七电容c7的另一端连接第二降压芯片u2的vout引脚(第4引脚)作为电源管理模块的3.3v电压输出端;第一降压芯片u1的型号为tps54340;所述的第二降压芯片u2的型号为spx3819。

3.如权利要求1所述的一种发光细菌连续培养系统的稳态电路,其特征在于还包括不透光的暗箱;所述的检测与控制电路与细胞培养基均设置在暗箱内。

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