CN109609378A - 一种细胞生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细胞生物反应器，其基于单片机和AD转换芯片的罐重测量电路，通过串口通信，使测量电路的信号发送到单片机予以处理，并且在LCD液晶屏上进行重量值的显示，实现高速，稳定计量。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物反应器。
背景技术
细胞生物反应器是用来培养细胞的基本容器，反应器通过自动控制温度、搅拌次数速率、ph值、通气量等参数，为细胞提供适宜的生长环境。细胞生物反应器的具体结构可以参见普通大学生物实验教材以及使用说明书。对于细胞生物反应器来说，对罐重的检测是十分必要的，如果罐重不在设定范围内，将会影响生物反应器的工作情况，如补料速率等。
发明内容
本发明提供一种细胞生物反应器，通过罐重测量电路，能够准确采集罐重信息，并将罐重信息及时处理并显示测量值。
本发明提供的技术方案是：
一种细胞生物反应器，包括内筒体，内筒体外设置保温筒体，内筒体上设置有加料口、排气口、进气口、补料口、进水口、出水口，内筒体底部设置罐底阀，内筒体上设置罐重测量电路，罐重测量电路包括单片机控制部分和AD采样部分，单片机控制部分包括单片机U2、LCD液晶屏U1，单片机U2的9脚分别接电容C3的一端及电阻R2的一端，电容C3的另一端接电源正极5V,电阻R2的另一端接开关S1的一端，开关S1的另一端接5V端，电阻R5的一端接单片机U2的9脚，另一端接地；单片机U2的40脚接5V，20脚接地；LCD液晶屏U1的1脚接5V端，2脚接地，电阻R1一端接LCD液晶屏U1的3脚，另一端接地，LCD液晶屏U1的4脚接单片机U2的24脚，LCD液晶屏U1的5脚接单片机U2的25脚，LCD液晶屏U1的6脚接单片机U2的26脚，LCD液晶屏U1的7脚接单片机U2的39脚，LCD液晶屏U1的8脚接单片机U2的38脚，LCD液晶屏U1的9脚接单片机U2的37脚，LCD液晶屏U1的10脚接单片机U2的36脚，LCD液晶屏U1的11脚接单片机U2的35脚，LCD液晶屏U1的12脚接单片机U2的34脚，LCD液晶屏U1的13脚接单片机U2的33脚，LCD液晶屏U1的14脚接单片机U2的32脚，排阻RP1的1脚接5V, 2脚接LCD液晶屏U1的7口，3脚接LCD液晶屏U1的8口，4脚接LCD液晶屏U1的9口，5脚接LCD液晶屏U1的10口，6脚接LCD液晶屏U1的11口，7脚接LCD液晶屏U1的12口，8脚接LCD液晶屏U1的13口，9脚接LCD液晶屏U1的14口；AD采样部分包括AD芯片U3，三极管Q1，AD芯片U3的1脚接电源正极5V，2脚接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接5V，集电极分别接AD芯片U3的3脚及电阻R3的一端，电阻R3的另一端接AD芯片U3的4脚，电阻R6的一端接AD芯片U3的4脚，另一端接AD芯片U3的5脚，电容C5的一端接AD芯片U3的3脚，另一端接AD芯片U3的5脚，电容C6的一端接AD芯片U3的5脚，另一端接AD芯片U3的6脚，AD芯片U3的11脚接单片机U2的3脚，AD芯片U3的12脚接单片机U2的4脚，AD芯片U3的13脚悬空，14脚和15脚接在一起，16脚接5V，桥式电阻R4的1脚接AD芯片U3的3脚，桥式电阻R4的3脚接AD芯片U3的6脚，桥式电阻R4的2脚接AD芯片U3的7脚，AD芯片U3的8脚分别接电容C7的一端和电阻R7的一端，电容C7的另一端接桥式电阻R4的2脚，电阻R7的另一端接桥式电阻R4的4脚；桥式电阻R8的1脚接AD芯片U3的3脚，桥式电阻R8的3脚接AD芯片U3的6脚，桥式电阻R8的2脚接AD芯片U3的9脚，AD芯片U3的10脚分别接电容C8的一端和电阻R9的一端，电容C8的另一端接桥式电阻R8的2脚，电阻R9的另一端接桥式电阻R8的4脚。
所述的内筒体底部设置有固定装置，固定装置包括固定条，固定条的侧边上方设有旋转轴，侧边的内侧朝内设置有弹片固定口一，旋转轴铰接设置在压条一端的旋转槽内，压条的另一端朝内，并设置有用于压紧电路板的压头，压头的上方设置有弹片固定口二，所述的弹片设置在弹片固定口一和弹片固定口二之间，压头底部均匀固定有四个吸盘，四个吸盘紧压住罐重测量电路板。罐重量测量电路板通过固定装置来设置在内筒体底部，对反应器进行罐重测量，在需要取下或者更换电路板的时候可以通过固定装置方便的进行拆除。
所述单片机U2连接稳压电路，稳压电路包括稳压芯片U01，电源输入VIN接上拉电阻R01后接稳压芯片U01的1脚，稳压芯片U01的1脚接滤波电容C01后接地，2脚接滤波电容C02后接地，4脚接电容C03后接电阻R02，再接到稳压芯片U01的5脚，稳压芯片U01的5脚接电阻R06后接电源输出VOUT，同时接下拉电阻R07后接地，稳压芯片U01的6脚接地，同时经电容C05后接到稳压芯片U01的7脚，同时接滤波电容C06后接电源输出VOUT，稳压芯片U01的7脚接电阻R04，然后接下拉电阻R05再接地，同时电阻R04的引出端接MOS管Q01接电阻R03再接到稳压芯片U01的8脚，MOS管漏极接稳压管D01的阳极，稳压管D01阴极接电容C06后接地，同时接电源输出VOUT，MOS管漏极再接电感L01后接电源输入VIN，稳压芯片U01的9脚接滤波电容C04后接地，10脚VDD接电源输入VIN。稳压电路的电源输出VOUT提供稳定的+5V电源给单片机的VCC口。
本发明设计了基于单片机和AD转换芯片的罐重测量电路，通过串口通信，使测量电路的信号发送到单片机予以处理，并且在LCD液晶屏上进行重量值的显示，实现高速，稳定计量。
附图说明
图1为本发明的生物反应器的结构示意图。
图2为本发明的罐重测量电路图。
图3为本发明的电路板固定的结构示意图。
图4为图3打开状态的结构示意图。
图5为压头的底部示意图。
图6为本发明的稳压电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1，一种细胞生物反应器，包括内筒体1，内筒体1外设置保温筒体10，内筒体1上设置有加料口2、排气口3、进气口4、补料口5、进水口6、出水口7，内筒体1底部设置罐底阀8，内筒体1上设置罐重测量电路，如图2，罐重测量电路包括单片机控制部分和AD采样部分，单片机控制部分包括STC89C51单片机U2、LCD液晶屏U1，单片机U2的9脚分别接电容C3的一端及电阻R2的一端，电容C3的另一端接电源正极5V,电阻R2的另一端接开关S1的一端，开关S1的另一端接5V端，电阻R5的一端接单片机U2的9脚，另一端接地；单片机U2的40脚接5V，20脚接地；LCD液晶屏U1的1脚接5V端，2脚接地，电阻R1一端接LCD液晶屏U1的3脚，另一端接地，LCD液晶屏U1的4脚接单片机U2的24脚，LCD液晶屏U1的5脚接单片机U2的25脚，LCD液晶屏U1的6脚接单片机U2的26脚，LCD液晶屏U1的7脚接单片机U2的39脚，LCD液晶屏U1的8脚接单片机U2的38脚，LCD液晶屏U1的9脚接单片机U2的37脚，LCD液晶屏U1的10脚接单片机U2的36脚，LCD液晶屏U1的11脚接单片机U2的35脚，LCD液晶屏U1的12脚接单片机U2的34脚，LCD液晶屏U1的13脚接单片机U2的33脚，LCD液晶屏U1的14脚接单片机U2的32脚，排阻RP1的1脚接5V， 2脚接LCD液晶屏U1的7口，3脚接LCD液晶屏U1的8口，4脚接LCD液晶屏U1的9口，5脚接LCD液晶屏U1的10口，6脚接LCD液晶屏U1的11口，7脚接LCD液晶屏U1的12口，8脚接LCD液晶屏U1的13口，9脚接LCD液晶屏U1的14口；AD采样部分包括AD芯片U3，三极管Q1，AD芯片U3的1脚接电源正极5V，2脚接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接5V，集电极分别接AD芯片U3的3脚及电阻R3的一端，电阻R3的另一端接AD芯片U3的4脚，电阻R6的一端接AD芯片U3的4脚，另一端接AD芯片U3的5脚，电容C5的一端接AD芯片U3的3脚，另一端接AD芯片U3的5脚，电容C6的一端接AD芯片U3的5脚，另一端接AD芯片U3的6脚，AD芯片U3的11脚接单片机U2的3脚，AD芯片U3的12脚接单片机U2的4脚，AD芯片U3的13脚悬空，14脚和15脚接在一起，16脚接5V，桥式电阻R4的1脚接AD芯片U3的3脚，桥式电阻R4的3脚接AD芯片U3的6脚，桥式电阻R4的2脚接AD芯片U3的7脚，AD芯片U3的8脚分别接电容C7的一端和电阻R7的一端，电容C7的另一端接桥式电阻R4的2脚，电阻R7的另一端接桥式电阻R4的4脚；桥式电阻R8的1脚接AD芯片U3的3脚，桥式电阻R8的3脚接AD芯片U3的6脚，桥式电阻R8的2脚接AD芯片U3的9脚，AD芯片U3的10脚分别接电容C8的一端和电阻R9的一端，电容C8的另一端接桥式电阻R8的2脚，电阻R9的另一端接桥式电阻R8的4脚。
晶振Y1，电容C1，电容C2组成单片机晶振电路，电容C3，电阻R2，电阻R5，开关S1组成单片机复位电路，LCD液晶屏显示重量值，和AD芯片U3相接的5V电压作用为给AD转换芯片U3供电，PD_SCK脚实现断电控制及串口时钟输入，DOUT实现串口数据输出，单片机U2和AD芯片U3通过串口通信发送数据，使测量电路的信号发送到单片机予以处理，并且在LCD液晶屏上进行重量值的显示。桥式电阻R4，桥式电阻R8均通过AD转换芯片U3的模拟电源端AVDD及模拟地端AGND端供电，当外部压力变化时，桥式电阻R4，R8的电阻值发生变化，导致电压发生变化，经过AD转换芯片U3的通道A、通道B传输到AD转换芯片U3上进行AD转换，使模拟量转换为单片机可以处理的信号。电容C4，电容C5的作用为滤波，电容C7及电阻R7组成RC滤波，电容C8及电阻R9组成RC滤波。
内筒体底部设置有固定装置，如图3，固定装置包括固定条14,，固定条14的侧边上方设有旋转轴17，侧边的内侧朝内设置有弹片固定口一18，旋转轴17铰接设置在压条12一端的旋转槽16内，压条12的另一端朝内，并设置有用于压紧电路板11的压头19，压头19的上方设置有弹片固定口二110，弹片13设置在弹片固定口一18和弹片固定口二110之间，压头19底部均匀固定有四个吸盘191（如图5），四个吸盘191紧压住罐重测量电路板11。罐重量测量电路板通过固定装置来设置在内筒体底部，对反应器进行罐重测量，在需要取下或者更换电路板的时候，只需要从前部掰开压条12，压头19从电路板11上移开，弹片13弹开，旋转轴17绕着旋转槽16旋转，如图4，整个固定装置被打开，可以很轻松的取出电路板，非常的方便。
如图6，单片机U2连接稳压电路，稳压电路包括稳压芯片U01，采用TPS40210-Q1芯片，电源输入VIN接上拉电阻R01后接稳压芯片U01的1脚，稳压芯片U01的1脚接滤波电容C01后接地，2脚接滤波电容C02后接地，4脚接电容C03后接电阻R02，再接到稳压芯片U01的5脚，稳压芯片U01的5脚接电阻R06后接电源输出VOUT，同时接下拉电阻R07后接地，稳压芯片U01的6脚接地，同时经电容C05后接到稳压芯片U01的7脚，同时接滤波电容C06后接电源输出VOUT，稳压芯片U01的7脚接电阻R04，然后接下拉电阻R05再接地，同时电阻R04的引出端接MOS管Q01接电阻R03再接到稳压芯片U01的8脚，MOS管漏极接稳压管D01的阳极，稳压管D01阴极接电容C06后接地，同时接电源输出VOUT，MOS管漏极再接电感L01后接电源输入VIN，稳压芯片U01的9脚接滤波电容C04后接地，10脚VDD接电源输入VIN。稳压电路的电源输出VOUT提供稳定的+5V电源给单片机的VCC口。
Claims (3)
1.一种细胞生物反应器，包括内筒体，内筒体外设置保温筒体，内筒体上设置有加料口、排气口、进气口、补料口、进水口、出水口，内筒体底部设置罐底阀，其特征在于，内筒体上设置罐重测量电路，罐重测量电路包括单片机控制部分和AD采样部分，单片机控制部分包括单片机U2、LCD液晶屏U1，单片机U2的9脚分别接电容C3的一端及电阻R2的一端，电容C3的另一端接电源正极5V，电阻R2的另一端接开关S1的一端，开关S1的另一端接5V端，电阻R5的一端接单片机U2的9脚，另一端接地；单片机U2的40脚接5V，20脚接地；LCD液晶屏U1的1脚接5V端，2脚接地，电阻R1一端接LCD液晶屏U1的3脚，另一端接地，LCD液晶屏U1的4脚接单片机U2的24脚，LCD液晶屏U1的5脚接单片机U2的25脚，LCD液晶屏U1的6脚接单片机U2的26脚，LCD液晶屏U1的7脚接单片机U2的39脚，LCD液晶屏U1的8脚接单片机U2的38脚，LCD液晶屏U1的9脚接单片机U2的37脚，LCD液晶屏U1的10脚接单片机U2的36脚，LCD液晶屏U1的11脚接单片机U2的35脚，LCD液晶屏U1的12脚接单片机U2的34脚，LCD液晶屏U1的13脚接单片机U2的33脚，LCD液晶屏U1的14脚接单片机U2的32脚，排阻RP1的1脚接5V， 2脚接LCD液晶屏U1的7口，3脚接LCD液晶屏U1的8口，4脚接LCD液晶屏U1的9口，5脚接LCD液晶屏U1的10口，6脚接LCD液晶屏U1的11口，7脚接LCD液晶屏U1的12口，8脚接LCD液晶屏U1的13口，9脚接LCD液晶屏U1的14口；AD采样部分包括AD芯片U3，三极管Q1，AD芯片U3的1脚接电源正极5V，2脚接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接5V，集电极分别接AD芯片U3的3脚及电阻R3的一端，电阻R3的另一端接AD芯片U3的4脚，电阻R6的一端接AD芯片U3的4脚，另一端接AD芯片U3的5脚，电容C5的一端接AD芯片U3的3脚，另一端接AD芯片U3的5脚，电容C6的一端接AD芯片U3的5脚，另一端接AD芯片U3的6脚，AD芯片U3的11脚接单片机U2的3脚，AD芯片U3的12脚接单片机U2的4脚，AD芯片U3的13脚悬空，14脚和15脚接在一起，16脚接5V，桥式电阻R4的1脚接AD芯片U3的3脚，桥式电阻R4的3脚接AD芯片U3的6脚，桥式电阻R4的2脚接AD芯片U3的7脚，AD芯片U3的8脚分别接电容C7的一端和电阻R7的一端，电容C7的另一端接桥式电阻R4的2脚，电阻R7的另一端接桥式电阻R4的4脚；桥式电阻R8的1脚接AD芯片U3的3脚，桥式电阻R8的3脚接AD芯片U3的6脚，桥式电阻R8的2脚接AD芯片U3的9脚，AD芯片U3的10脚分别接电容C8的一端和电阻R9的一端，电容C8的另一端接桥式电阻R8的2脚，电阻R9的另一端接桥式电阻R8的4脚。
2.根据权利要求1所述的一种细胞生物反应器，其特征在于，所述的保温筒体底部设置有固定装置，固定装置包括固定条（14），固定条（14）的侧边上方设有旋转轴（17），侧边的内侧朝内设置有弹片固定口一（18），旋转轴（17）铰接设置在压条（12）一端的旋转槽（16）内，压条（12）的另一端朝内，并设置有用于压紧电路板（11）的压头（19），压头（19）的上方设置有弹片固定口二（110），所述的弹片（13）设置在弹片固定口一（18）和弹片固定口二（110）之间，压头（19）底部均匀固定有四个吸盘（191），四个吸盘（191）紧压住罐重测量电路板（11）。
3.根据权利要求1所述的一种细胞生物反应器，其特征在于，所述单片机U2连接稳压电路，稳压电路包括稳压芯片U01，电源输入VIN接上拉电阻R01后接稳压芯片U01的1脚，稳压芯片U01的1脚接滤波电容C01后接地，2脚接滤波电容C02后接地，4脚接电容C03后接电阻R02，再接到稳压芯片U01的5脚，稳压芯片U01的5脚接电阻R06后接电源输出VOUT，同时接下拉电阻R07后接地，稳压芯片U01的6脚接地，同时经电容C05后接到稳压芯片U01的7脚，同时接滤波电容C06后接电源输出VOUT，稳压芯片U01的7脚接电阻R04，然后接下拉电阻R05再接地，同时电阻R04的引出端接MOS管Q01接电阻R03再接到稳压芯片U01的8脚，MOS管漏极接稳压管D01的阳极，稳压管D01阴极接电容C06后接地，同时接电源输出VOUT，MOS管漏极再接电感L01后接电源输入VIN，稳压芯片U01的9脚接滤波电容C04后接地，10脚VDD接电源输入VIN。
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