一种支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及检测取样领域，具体地说，是涉及一种支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器。


背景技术：

[0002]
在生物发酵过程中，需要为发酵控制器提供发酵过程的各种理化参数，这些参数有些可以通过传感器直接测量，如温度、压力、风量、ph等，有些则需要通过化学分析测量，如原料糖、乳酸、谷氨酸等，这些通过化学分析测量的参数均需要从发酵罐内取出样品，再通过自动分析设备检测，计算出测定结果，再发送到发酵控制器。在发酵过程中可能有多种需要取样测定的参数，需要通过不同的分析设备检测，这些分析设备均需要从发酵罐的自动取样接口中取样，发酵罐的取样接口上有专门的蒸汽灭菌通路，以确保对取样接口彻底灭菌。发酵过程每次取样均需要对取样口用蒸汽进行清洗灭菌，发酵罐为了确保发酵过程的安全，通常只有一个取样接口，因此需要一种能有效解决上述问题的支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于提供一种支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0005]
本实用新型包括壳体，所述壳体通过取样管道分别与多路取样设备连接，所述壳体上设置有主控芯片、取样阀、吹气阀、吹气蠕动泵、样品检测传感器、通讯接口和外部电磁阀驱动输出接口电路，取样设备上设置有取样分析传感器，多个所述取样设备通过通讯端口与所述壳体的主控芯片连接，所述样品检测传感器的输出端与所述主控芯片的输入端连接，所述主控芯片的输出端与所述电磁阀驱动电路的输入端连接，所述电磁阀驱动电路通过输出驱动接口分别与所述取样阀和吹气阀的输入端连接。
[0006]
进一步地，所述样品检测传感器为光电传感器，所述光电传感器设置在取样槽内。
[0007]
具体地，所述吹气阀上设置有吹气指示灯，所述取样阀上设置有取样指示灯。
[0008]
进一步地，所述吹气阀和取样阀均为夹管电磁阀，所述吹气蠕动泵为小型直流电机驱动，所述吹气蠕动泵直流电机的控制输入端与脉宽调制驱动电路的输出端连接用以调整所述吹气蠕动泵转速。
[0009]
具体地，所述壳体的背部有一倒u形的安装固定槽.
[0010]
进一步地，所述电磁阀驱动电路包括第一电阻、第一三极管，第二电阻、第三三极管、第四电阻、第一控制芯片、第一电容和第一二极管，电磁阀驱动电路上设置有12v供电输入端口，所述12v供电正极输入端分别与所述第一电阻的第一端和所述第一三极管的源极连接，所述第一三极管的漏极与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一控制芯片的输出端连接，所述电磁阀驱动电路上设置有稳压电路。
[0011]
具体地，所述稳压电路包括第二控制芯片、第二电容和第三电容，所述第二电容和
第三电容分别设置在所述第二控制芯片的输入端和输出端上后接地。
[0012]
进一步地，所述主控芯片上设置有延时电路用以控制样品取样量。
[0013]
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0014]
本实用新型通过单个取样接口为多台取样设备提供发酵样品，不但可以实现接口共享，还能实现多台设备的顺序取样，减少每次取样过程因排放取样管路中的发酵液而造成的浪费。
附图说明
[0015]
图1为支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器立体图；
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图2支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器的后视立体图；
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图3四路共享取样罐旁控制器的管路连接图
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图4支持多路共享取样的发酵罐旁取样控制器的电路图；
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1、吹气蠕动泵2、取样阀3、吹气阀4、取样指示灯5、吹气指示灯6、样品检测传感器7、取样装置通讯接口8、安装固定倒u形槽9、外部电磁阀驱动输出接口10、取样样品源11、空气过滤器12多通分支器(连接四路取样设备)
具体实施方式
[0020]
下面根据实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0021]
如图1和2所示，本实用新型包括壳体，所述壳体通过取样管道分别与多路取样源连接，所述壳体上设置有主控芯片、取样阀、吹气阀、吹气蠕动泵、样品检测传感器、通讯接口和外部电磁阀驱动输出接口电路，多路所述取样设备上均设置有取样分析传感器，多个所述取样设备通过通讯端口与所述壳体的主控芯片连接，所述样品检测传感器的输出端与所述主控芯片的输入端连接，所述主控芯片的输出端与所述电磁阀驱动电路的输入端连接，所述电磁阀驱动电路通过输出驱动接口分别与所述取样阀和吹气阀的输入端连接。
[0022]
所述样品检测传感器为光电感应器，所述光电传感器设置在取样管槽内。
[0023]
所述吹气阀上设置有吹气指示灯，所述取样阀上设置有取样指示灯。
[0024]
所述吹气阀和取样阀均为夹管电磁阀，所述吹气蠕动泵为小型直流电机驱动，所述吹气蠕动泵直流电机的的控制输入端与脉宽调制驱动电路输出端连接用以调整所述吹气蠕动泵转速。本实用新型将吹气蠕动泵、吹气阀、取样阀和样品检测传感器集成安装在72
×
125
×
53mm的外壳正面内，取样控制器与取样设备的通讯接口安装在外壳的下方，四个取样接口通过一只db9接口引出。在取样器的右侧方安装外部电磁阀驱动输出接口，可以驱动3只电磁阀，可以用于从发酵罐内预取样。在取样器的背部有一倒u形的安装固定槽，可以把取样器插入宽度11mm，厚3mm的长条型固定板上。
[0025]
取样器的控制电路如图4所示，所述电磁阀驱动电路包括第一电阻、第一三极管，第二电阻、第三三极管、第四电阻、第一控制芯片、第一电容和第一二极管，电磁阀驱动电路上设置有12v供电输入端口，所述12v供电正极输入端分别与所述第一电阻的第一端和所述第一三极管的源极连接，所述第一三极管的漏极与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一控制芯片的输出端连接，所述电磁阀驱动电路上设置有稳压电
路。
[0026]
所述稳压电路包括第二控制芯片、第二电容和第三电容，所述第二电容和第三电容分别设置在所述第二控制芯片的输入端和输出端上后接地。
[0027]
取样器的主控芯片采用c8051f330，端口p0.1作为模拟信号输入端口，连接光电传感器的输出端，用于管路内样品检测，p0.2作为pca脉宽调制输出引脚，驱动吹气蠕动泵电机。通讯接口采用db9接头，数据发送(tx)和数据接收(rx)多路共用，与取样装置连接时，多路取样装置的tx和rx需要并接后再接到通讯接口的rx和tx端口，多路取样装置的tx端口为集电极开路(oc)输出，多路忙状态(buzy1～4)分别连接到多路取样设备。电磁阀的驱动电源电压分二段，由p0.7端口控制，当端口输出高电平时，q1导通，电磁阀驱动电压为12v，用于电磁阀的吸合，p0.7输出低电平时，q1关断，vcc电源(5v)经d1作为电磁阀驱动电源，用于电磁阀的保持，确保电磁阀长时间吸合不会过热。
[0028]
j3、j4为吹气阀和取样阀的输出驱动接口，其中3、4脚接驱动输出指示灯。j5为外部电磁阀驱动输出，可以控制3个外部电磁阀，4脚为公共端，1脚和3脚为独立输出，接蒸汽灭菌阀和预取样阀，2脚为1、3脚的共同输出。
[0029]
罐旁取样装置上的管路连接如图3所示，样品源可以是发酵罐罐体，也可以预取样容器(如u型留样管道)，取样管路通过多通分支器连接到多路取样设备，这样多路取样设备都能通过罐旁取样器取得发酵样品。取样时通过开启取样阀和其中一个取样设备上的取样蠕动泵，把样品源中的样品吸入到取样管路内。
[0030]
采样所用的连接管路采用透明硅胶软管，吹气蠕动泵采用小型直流电机驱动，通过驱动电源脉宽调制，调整吹气蠕动泵转速。吹气阀和取样阀为常闭夹管阀，样品检测传感器为光电传感器(opb350)，取样阀和吹气阀的出口连接管路嵌入到样品检测传感器的检测槽内，当样品流过检测槽时，因圆型硅胶管的聚光效应，使接收光电管的信号输出发生变化，从而获得取样管中的样品状态。取样时当样品检测传感器检测到管路内有样品后，延时适当时间，把一定量的样品取到取样连接管内，然后关闭取样阀，开启吹气阀和吹气泵，用洁净空气把管路内的样品推送到设备的取样池内，完成一次取样操作。取样设备每次取样重复2次以上，最后一次取样样品用于分析检测，以减小取样管壁上残留样品对取样的影响。
[0031]
本实用新型通过串行接口连接四路取样主机，四路取样主机通过四路忙状态判断罐旁取样装置的工作状态，取样主机只有在状态线为空闲时才允许与罐旁取样控制器进行通讯并取样。取样前取样主机通过拉低忙状态线电平10ms以上，占用罐旁取样控制器(罐旁取样控制器对其它非取样通道输出忙，禁止取样)，取样主机完成取样后发送结束取样指令，罐旁取样装置接收指令后以每秒1个路的速度，逐一把其余接口的忙状态置为空闲状态。
[0032]
与罐旁取样装置连接的取样主机，至少有一台为主动取样模式，由定时或外部控制启动在线取样测定，其余主机可设为被动取样模式，同时设定取样周期，被动取样模式的取样主机一直检测与罐旁取样装置接口的忙状态线。当检测到接口状态线由忙状态转为空闲状态，且距上次取样检测时间超过设定的取样周期，立即占用罐旁取样控制器进行取样操作。
[0033]
通过罐旁取样控制器在一路取样结束后逐一把其余接口的忙状态转为空闲状态，
结合取样主机忙转空状态检测的被动取样模式，实现多路取样主机的顺序取样。罐旁取样控制器把所有取样接口的状态线转为空闲状态，完成一次顺序取样。如设置为取样后蒸汽灭菌，罐旁取样控制器开启蒸汽电磁阀输出到设定时间，对取样管路进行灭菌处理。灭菌时置所有取样主机的接口状态线为忙状态，禁止取样。
[0034]
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。