CN210071059U - 一种单壁进样针液面检测电路及具有该电路的分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单壁进样针液面检测电路及具有该电路的分析仪,电路包括单导电金属壁结构的进样针和单片机，进样针浮地连接并连接有RC振荡电路，RC包括并联的电容C1、电容C2、电阻R1，RC振荡电路的输出端连接有运放整形电路，运放整形电路包括集成运放芯片和周边电阻，运放整形电路的输出端与单片机的信号端相连，分析仪的单片机与主机通信；采用单导电金属壁的进液针和接触液面后与浮地间的电容差异，通过RC震荡电路及运放整形电路行成对应的频率差异，以便由单片机判断液面是否接触，传输数字信号至分析仪主机，有益于降低进样针、样品盘制造难度、简化电路结构，使单片机传输处理稳定性、灵敏度更高，以免堵塞管路，提高测量精确度。

Description

一种单壁进样针液面检测电路及具有该电路的分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种单壁进样针液面检测电路及具有该电路的分析仪,属于分析检测技术领域。

背景技术

液面检测使医学临床自动检测仪器必要的功能组件，高可靠、灵敏度的液面检测系统不仅可降低采样针外表面液体携带量，也可避免分析仪器采用系统的空吸、撞针等现象。目前市场上的分析仪的接触式液面探测结构主要包括械振动法、电阻法和电容法等，然而机械振动法适用于管盖封闭情况、电阻法电极与液体直接接触，交叉污染较大，电容法大都采用双壁进样针，样品杯下面附加接地金属装置，导致进样针加工难度较大、成本较高、样品盘装配复杂度，电容法电路上大都采用频率信号直接送入主机的方法，存在电路结构复杂、液面检测稳定性、灵敏度较差的问题，容易堵塞管路，影响测量精确度。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种单壁进样针液面检测电路及具有该电路的分析仪,采用单导电金属壁的进液针和接触液面后与浮地间的电容差异，通过RC震荡电路及运放整形电路行成对应的频率差异，判断液面接触，有益于降低进样针、样品盘制造难度、简化电路结构，使单片机传输处理稳定性、灵敏度更高，以免堵塞管路，提高测量精确度。

本实用新型是通过如下的技术方案予以实现的：

一种单壁进样针液面检测电路，包括进样针和单片机，其中，所述进样针为单导电金属壁结构，进样针浮地连接并连接有RC振荡电路，所述RC包括并联的电容C1和电容C2，所述电容C1与进样针串联、并串联有电阻R1,所述RC振荡电路的输出端连接有运放整形电路；

所述运放整形电路包括集成运放芯片和周边电阻，所述集成运放芯片选用LM393AN芯片，所述电阻R1与集成运放芯片的1号引脚相连，所述电容C2与集成运放芯片，所述周边电阻位于集成运放芯片的1号引脚与3号引脚之间，所述周边电阻包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R2和电阻R3并联、并与集成运放芯片的3号引脚相连，所述电阻R4两端分别与集成运放芯片的3号引脚和1号引脚相连，所述电阻R5与集成运放芯片的1号引脚相连，所述运放整形电路的输出端与单片机的信号端相连，所述单片机选用ATmega88L-20AI芯片。

一种具有单壁进样针液面检测电路的分析仪，包括机架和主机，所述机架上设有样品盘，其特征为，分析仪上设有上述的单壁进样针液面检测电路，单壁进样针液面检测电路的进样针位于样品盘顶部、且设置在机架上，单壁进样针液面检测电路的单片机、RC振荡电路和运放整形电路设置在主机内，所述单片机通过USART接口与主机通信。

本实用新型的有益效果为：

（1）采用单导电金属壁结构替代传统双壁进样针结构，降低了进样针加工难度及成本；（2）单壁进样针通过浮地连接，即与大地没有导线直接相连，减少样品盘装配复杂度；（3）利用导电材料制作的金属进样针与浮地之间形成的电容、金属进样针接触液面后与浮地之间形成的电容，两者电容存在差异性，通过RC震荡电路将电容差异转换成频率震荡信号差异，再以运放整形电路将RC震荡电路的不规则波形整呈方波，方便单片机判断进样针是否接触液面，简化了电路结构，降低了进样针交叉污染率，提高了单片机处理稳定性和灵敏度；（4）单片机通过USART接口与分析仪主机通信，使主机接收单片机输出的进样针接触液面的数字信号，提高处理灵敏度，以便由主机控制进样针下降步数，避免吸入底部杂质沉淀而堵塞管路，提高测量精确度。

附图说明

图1为实施例1液面检测电路图。

图2为实施例2具有单壁进样针液面检测电路的分析仪结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

实施例1：

一种单壁进样针液面检测电路，包括进样针和单片机，其中，所述进样针P1为单导电金属壁结构，进样针P1浮地连接并连接有RC振荡电路，所述RC包括并联的电容C1和电容C2，所述电容C1与进样针串联、并串联有电阻R1,所述RC振荡电路的输出端连接有运放整形电路；

所述运放整形电路包括集成运放芯片和周边电阻，所述集成运放芯片选用电压比较集成运放芯片，可选用LM393AN芯片、LM393AN芯片的集成电路是一种双电压比较器集成电路，其低功率供电电流消耗与供电电压的幅度互不相干，输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制，满足使用需要。

所述电阻R1与集成运放芯片的1号引脚相连，所述电容C2与集成运放芯片，所述周边电阻位于集成运放芯片的1号引脚与3号引脚之间；

所述周边电阻包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R2和电阻R3并联、并与集成运放芯片的3号引脚相连，所述电阻R4两端分别与集成运放芯片的3号引脚和1号引脚相连，所述电阻R5与集成运放芯片的1号引脚相连。

电容C1、电容C2和电阻R1的参数可分别选用为10uf、20pf和510kΩ；

电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5的参数可分别选用为10kΩ、10kΩ、10kΩ和5kΩ；

进样针P1浮地连接、即与大地没有导线直接连接、之间形成寄生电容，进样针P1接触液面后、与浮地之间形成的电容，两者之间存在差异性，与电容C1串联后与电容C2并联，形成震荡电容，并与电阻R1组成RC振荡电路，将电容差异转换成频率差异；

RC振荡电路产生的波形为不规则的正弦波，单片机难以接受计算，因此采用运放整形电路，LM393AN芯片为双通道比较器，其1号引脚为通道A的输出端、2号引脚为通道A的反相输入端、3号引脚为通道A的同相输入端、4号引脚为接地脚、8号引脚为正电源，通过运放整形电路的集成运放芯片和周边电阻组成方波整形电路，将RC振荡电路产生的波形中高电压波形整形成高电平、低电压波形整形成零V低电平，从而转换成方波-矩形波，以便单片机准确接收并计算。

所述运放整形电路的输出端与单片机的信号端相连；所述单片机选用ATmega88L-20AI芯片，运放整形电路的输出端与ATmega88L-20AI芯片的外部中断引脚的32号引脚相连，所述单片机的电源端和接地端并联有电容C3和电容C4，采用并联的VCC数字电路电源端电容C3和GND地端电容C4保证单片机运行稳定；

ATmega88L-20AI芯片是具有多个I/O口线、USART串行、定时器/计数器（T/C）、RESET复位输入引脚端，比普通CISC微控制器高出10倍数据吞吐率，与运放整形电路的输出端连接32号引脚PD2的I/O口，接收运放整形电路的方波，依据进样针浮地、进样针接触液面浮地两种情形下的运放整形电路形成对应的频率差异，判断进样针是否接触液面，以便与分析仪的主机通过USART接口通信，输出数字信号，主机收到液面信号后再根据样本量控制进样针下降适量步数。

实施例2

一种具有单壁进样针液面检测电路的分析仪，包括机架1和主机2，所述机架上设有样品盘3，其特征为，分析仪上设有实施例1所述的单壁进样针液面检测电路，单壁进样针液面检测电路的进样针P1位于样品盘顶部、且设置在机架上，单壁进样针液面检测电路的单片机、RC振荡电路和运放整形电路设置在主机内；

进样针采用单导电金属壁结构、且浮地连接，避免传统双壁进样针的加工难度和成本，减少样品盘装配复杂度；

电路工作原理为：利用导电材料制作的金属进样针与浮地之间形成的电容、金属进样针接触液面后与浮地之间形成的电容，两者电容存在差异性，通过RC震荡电路将电容差异转换成频率震荡信号差异，再以运放整形电路将RC震荡电路的不规则波形整呈方波，方便单片机接收判断进样针是否接触液面，简化了电路结构，降低了进样针交叉污染率，提高了单片机处理稳定性和灵敏度；

所述单片机通过USART接口与主机通信。通过单片机的USART接口与主机通信，该接口是一个高度灵活的串行通信设备，使单片机判断处理进样针是否接触液面后输出的数字信号，直接被主机接收，以便通过主机控制进样针下降适量步数，使单片机传输处理稳定性、灵敏度更高，以免吸入底部杂质沉淀而堵塞管路，提高测量精确度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。主机控制进样针下降的启停驱动结构是分析仪的熟知结构，这里不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种单壁进样针液面检测电路，包括进样针和单片机，其特征为，所述进样针为单导电金属壁结构，进样针浮地连接并连接有RC振荡电路，所述RC包括并联的电容C1和电容C2，所述电容C1与进样针串联、并串联有电阻R1,所述RC振荡电路的输出端连接有运放整形电路；

所述运放整形电路包括集成运放芯片和周边电阻，所述电阻R1与集成运放芯片的1号引脚相连，所述电容C2与集成运放芯片，所述周边电阻位于集成运放芯片的1号引脚与3号引脚之间，所述运放整形电路的输出端与单片机的信号端相连。

2.如权利要求1所述的一种单壁进样针液面检测电路，其特征为，所述集成运放芯片选用电压比较集成运放芯片。

3.如权利要求2所述的一种单壁进样针液面检测电路，其特征为，所述周边电阻包括电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R2和电阻R3并联、并与集成运放芯片的3号引脚相连，所述电阻R4两端分别与集成运放芯片的3号引脚和1号引脚相连，所述电阻R5与集成运放芯片的1号引脚相连。

4.如权利要求1所述的一种单壁进样针液面检测电路，其特征为，运放整形电路的输出端与单片机外部中断引脚的32号引脚相连。

5.如权利要求4所述的一种单壁进样针液面检测电路，其特征为，所述单片机的电源端和接地端并联有电容C3和电容C4。

6.一种具有单壁进样针液面检测电路的分析仪，包括机架和主机，所述机架上设有样品盘，其特征为，分析仪上设有如权利要求1～5任意一项所述的单壁进样针液面检测电路，单壁进样针液面检测电路的进样针位于样品盘顶部、且设置在机架上，单壁进样针液面检测电路的单片机、RC振荡电路和运放整形电路设置在主机内。

7.如权利要求6所述的一种具有单壁进样针液面检测电路的分析仪，其特征为，所述单片机通过USART接口与主机通信。

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