本实用新型涉及离子色谱仪的离子色谱柱，具体地讲是一种色谱柱温箱温度采集装置。
背景技术：
在离子色谱仪的使用环境中，由于温度对色谱柱的工作性能有较大影响，所以温度是色谱分析仪工作中非常重要的参数。现有技术是将离子色谱柱放置于色谱柱温箱中，利用色谱柱温箱所形成的密闭环境控制色谱柱温度。但是色谱柱温箱的温度是有一定梯度分布的，不同位置温度不同。以加热源为中心，温度向四周递减。温度越高温度梯度分布越明显。两端所产生的最高温差可达到0.5℃以上。而色谱柱对温度误差的要求是0.1℃以内，必须精确的采集出色谱柱温箱中的温度才能够精确控制色谱柱温箱的温度，从而达到色谱柱对温度误差的要求。目前色谱柱温箱中温度采集时，是采集其中某一个点的温度，一点的温度不能准确代表整个色谱柱温箱的温度，这样在控制色谱柱温箱的温度时就很可能使温度达不到色谱柱对温度误差的要求，其后果将会使色谱柱对离子的分离效果降低，影响色谱仪的使用。
技术实现要素：
为了克服上述技术的缺陷，避免因色谱柱温箱中形成的温度梯度对色谱柱在分离离子成分时产生影响，提出一种能够快速并精确采集温箱温度的色谱柱温箱温度采集装置。
本实用新型是由以下技术方案实现的：一种色谱柱温箱温度采集装置，在色谱柱温箱中包括两个以上温度传感器，每个温度传感器通过差分的方式连接模数转换器的两个通道，模数转换器连接微处理器模块，微处理器模块连接上位机，电源模块连接温度传感器，模数转换器和微处理模块。
选择两点或多点采集温度，可反映出色谱柱温箱中的温度分布情况，能确定整个色谱柱温箱中的温度误差是否符合色谱柱的要求，若不合要求，通过温度分布情况，可改变加热源位置或加热源数量，在控制色谱柱温箱的温度时能达到色谱柱对温度误差的要求。温度采集方法为恒流源加热敏电阻的方式进行采集，整个连接电路为三线制接法，并通过三线制连接法连接热敏电阻，消除了连接导线电阻引起的测量误差；在色谱柱温箱中加入两个以上温度传感器，可几乎同时采集两个以上温度传感器的数据（间隔时间在30ms以下），不会出现采集一个传感器的数据时，要隔几秒或十几秒才采集另一个传感器的数据。此装置能够快速并精确的将温度采集出来，通过以上方式采集温度可精确到0.05℃甚至更高；采用差分方式传输是为了减小外部干扰。温度传感器产生的模拟信号进入模数转换器后，模数转换器将模拟信号转换为数字信号，再通过SPI总线传输给微处理器模块。通过程序编写相应的处理代码，微处理器模块将数据信号进行处理，计算出温度值，最后通过RS232发送给上位机进行显示、处理。
所述的温度传感器电路为三线制接法，温度传感器模块的P101接口连接其中一个传感器，P101接口的1脚外部接恒流源的输出引脚，P101接口的2脚外部和P101接口3脚外部分别连接温度传感器的两端，P101接口的2脚内部通过电阻R101与模数转换器的通道0相连，P101接口的3脚内部通过电阻R103与模数转换器的通道1相连，P101接口的4脚外部通过电阻R102与模拟地相连，P101接口的4脚内部与P101接口的3脚相连；P201接口是一个四脚接口连接另一个温度传感器，P201接口的1脚外部接另外恒流源内部电流源的输出引脚，P201接口的1脚内部则与P201接口的2脚相连，P201接口的2脚外部和P210接口3脚外部分别连接温度传感器的两端P201接口的2脚内部通过电阻R201与模数转换器3的通道2相连，P201接口的3脚内部通过电阻R203与模数转换器3的通道3相连，P201接口的4脚外部通过电阻R202与模拟地相连，P201接口的4脚内部与P201接口的3脚相连；电路中连接耦合电容C201、C202、C203。
模数转换器3前接温度传感器，后接微处理器模块5，模数转换器5与微处理器模块的任意7个通用I/O口相连，电路中连接C301、C304、C302、C303去耦合及滤波电容，连接限流电阻R301和R302。
微处理器模块选用单片机，微处理器模块与模数转换器和上位机通过电平转换芯片将TTL电平转为232电平连接到上位机进行通信，电路中连接去耦合电容C601、C602、C603，C604，C605。
电源模块电路中整个装置的电源输入接口P401接口的1脚外接24V电压，内接电压转化集成芯片U402的1脚，P401接口的2脚外接地，内接电压转化集成芯片U402的2、3脚，5V转3V集成芯片U401给微处理器模块和模数转换器供电，电路中连接R401、R402、R403限流电阻和DS401、DS402、DS403正常供电指示灯。电源模块是将外部输入的24V电压转化为3.3V电压，供给各模块使用。再通过LED灯来指示电压的工作是否正常。
本实用新型的优点是：由于装置中可以将两个以上温度传感器，分别放置于色谱柱温箱的不同部位，能够快速并精确的将不同部位的温度采集出来，实现了无滞后的采集温度，采集的温度值可精确到0.05℃甚至更高；使色谱柱温箱的温度控制准确及时；采用差分方式传输减小了外部干扰；优化了色谱柱分离环境，提高了色谱柱对离子的分离效果；模数转换器的应用，减少了电路板的尺寸，从而减小了温度检测装置的整机尺寸，便于系统集成。
附图说明
图1是温度采集装置结构图；
图2是温度传感器模块电路图；
图3是模数转换模块电路图；
图4是微处理器模块电路图；
图5是是电源模块电路图。
具体实施方式
温度采集装置整体工作流程如下：
在开始采集温度前，微处理器通过SPI传输指令，配置模数转换器的工作状态。然后才开始进行采集温度。采集过程如下
1、温度传感器将温度信号转化为电压信号；
2、模数转换器ADS1248采集其中一路温度传感器所产生的电压信号并转换为数字信号；
3、微处理器通过SPI读取模数转换器ADS1248所转换的数字信号并进行处理得到温度值；
4、微处理器通过RS232总线将温度值传输给上位机进行显示；
5、ADS1248切换至另一路读取温度值，并按照之前操作循环。
如图1所示温度采集装置结构图，在色谱柱温箱中加入两个温度传感器1，分别放置于色谱柱温箱上半部分的中间与下半部分的中间，可分析出温度分布情况，同时也不会增加设计难度。每个温度传感器1通过差分的方式连接模数转换器3的两个通道.第一个温度传感器1连接通道0和通道1，第二个温度传感器1连接通道2和通道3，采用差分方式传输是为了减小外部干扰。温度传感器1产生的模拟信号进入模数转换器3后，模数转换器3将模拟信号转换为数字信号，再通过SPI总线传输给微处理器模块5。通过程序编写相应的处理代码，微处理器模块5将数据信号进行处理，计算出温度值，最后通过RS232发送给上位机6进行显示、处理。热敏电阻型号选用Pt1000型热敏电阻。温度采集方法为恒流源加热敏电阻的方式进行采集，并通过三线制连接法连接热敏电阻，通过以上方式采集温度可精确到0.01℃甚至更高。两个温度传感器1结合模数转换器ADS1248和微处理器5在简化电路的同时，可几乎同时采集两个温度传感器1的数据（间隔时间在50ms以下），不会出现在采集其中一个温度传感器的数据时，要隔几秒或十几秒才采集另一个温度传感器的数据。此装置能够快速并精确的将温度采集出来。
温度传感器1电路图如图2所示，P101接口连接其中一个传感器。P101接口的1脚外部接恒流源IEXC1（IEXC1是模数转换器ADS1248内部电流源1的输出引脚，即恒流源由ADS1248提供），P101接口的1脚内部与P101接口的2脚相连。
P101接口的2脚外部和P101接口3脚外部分别连接温度传感器模块1的两端。由于传感器没有极性，可任意连接。P101接口的2脚内部通过电阻R101与模数转换器3的通道0相连，即与AIN0相连接，电阻R101阻值为10kΩ。P101接口的3脚内部通过电阻R103与模数转换器3的通道1相连，即与AIN1相连接，电阻R103阻值为10kΩ。
P101接口的4脚外部通过电阻R102与模拟地相连，电阻R102阻值为820Ω，P101接口的4脚内部与P101接口的3脚相连。
整个连接电路为三线制接法，消除了连接导线电阻引起的测量误差。C101、C102、C103均为3300pF的电容，在电路中称为耦合电容，同时起滤波作用。
P201接口是一个四脚接口连接另一个传感器。P201接口的1脚外部接恒流源IEXC2（IEXC2是模数转换器ADS1248内部电流源2的输出引脚，即恒流源由ADS1248提供），P201接口的1脚内部则与P201接口的2脚相连。
P201接口的2脚外部和P210接口3脚外部分别连接温度传感器模块1的两端。P201接口的2脚内部通过电阻R201与模数转换器3的通道2相连，即与AIN2相连接，电阻R201阻值为10kΩ。P201接口的3脚内部通过电阻R203与模数转换器3的通道1相连，即与AIN3相连接，电阻R103阻值为10kΩ。
P201接口的4脚外部通过电阻R202与模拟地相连，电阻R202阻值为820Ω，P201接口的4脚内部与P201接口的3脚相连。
整个电路为三线制接法，消除了连接导线电阻引起的测量误差。C201、C202、C203均为3300pF的电容，在电路中称为耦合电容，同时起滤波作用。
模数转换器3电路如图3，模数转换模块前接传感器模块，后接微处理器模块5。在传感器部分已经说明温度传感器模块1与模数转换器3之间的连接。模数转换器模块与微处理器的PC0，PC1，PC2，PC3，PB13，PB14，PB15脚相连。电路中C301、C304为0.1uf电容，C302位1uf电容，C303为10uf极性电容，在电路有去耦合和滤波的作用。电阻R301为10KΩ，电阻R302为0Ω，在电路中有限制电流的做用，一方面有保护电路作用，另一方面可减小干扰。通过引入ADS1248模数转换器，可减少电路模块的设计，使电路板尺寸尽可能的小，从而减小温度检测装置的尺寸，便于系统集成，同时实现无滞后的采集温度。
微处理器模块5电路如图4，微处理器可选用STM32F103RCT6单片机，微处理器模块5与模数转换器3模块和上位机6相连。主要进行数据的处理。与模数转换器3模块的连接前面已近叙述。与上位机6的连接，需要通过MAX2323电平转换芯片将TTL电平转为232电平才可连接到上位机6，即微处理器模块5通过RS232与上位机6进行通信。
MAX2323电平转换芯片与微处理器模块5的PA9与PA10引脚，通过COM口与上位机6连接。电路中C601、C602、C603，C604，C605为0.1uf的电容，在电路中有去耦合作用。
电源模块7为模数转换器3模块和微处理模块5供电，电源模块7如图5所示，P401接口为整个装置的电源输入接口，P401接口的1脚外接24V电压，内接U402的1脚。P401接口的2脚外接地，内接U402的2、3脚。U402为电压转化集成芯片，将24V电压转化为5V电压。
U401为5V转3V集成芯片，给微处理器模块5和模数转化器3模块供电。
电路中DS401、DS402、DS403分别为+24V电压、+5V电压、+3.3电压正常供电指示灯。R401、R402、R403为电阻，在电路限制电流起到保护作用。
在温度的采集中每次读取12个数据，运用去极值滤波算法得出最终有效值，然后根据公式进行温度转换得出温度值，最后发送到上位机6显示。