CN215414117U - 一种pcr仪温度校准系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PCR仪温度校准系统，主要解决现有PCR仪需要配备多套温度传感器板和数据处理模块的问题。该系统包括多个多通道温度采集板，与每个多通道温度采集板通过信号线对应连接的转接板，以及所有转接板相连的数据处理模块；所述多通道温度采集板上固定多个温度传感器，所述数据处理模块包括依次连接的信号调制电路、模拟开关电路、AD转换电路、微处理器及电源模块，以及与微处理器相连的USB通信模块；所述模拟开关电路也与微处理器相连。本实用新型通过设置转接板，使得PCR仪温度校准系统中的多个多通道温度采集板使用同一个数据处理模块，减少数据处理模块的数量，大幅降低硬件成本，便于使用和维修，适宜推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及PCR仪控制技术领域，具体地说，是涉及一种PCR仪温度校准系统。
背景技术
PCR是聚合酶链反应(polymerase chain reaction)的简称，是在短时间内体外大量扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。自动完成聚合酶链反应，提供 DNA扩增的温度条件而设计的仪器称为PCR仪。
PCR仪的控温精度、升降温速率以及温场的均匀性等直接影响DNA片段扩增的结果。PCR仪经使用后，其温度传感器的计量特性会发生变化，作为计量设备一般须经定期校准后方能继续使用。
温度传感器模块和数据处理模块采用非常薄也很长的信号线固定连接，无法拆卸。在实际校准工作中，由于PCR板的型号较多(如：384孔板，96孔板， 48孔板，32孔板，)对温度传感器板的尺寸和传感器分局都有不同的要求。因此，校准不同的PCR仪需要配备多套温度传感器板和数据处理模块。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种PCR仪温度校准系统，主要解决现有PCR 仪需要配备多套温度传感器板和数据处理模块的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种PCR仪温度校准系统，包括多个多通道温度采集板(例如384孔板、 96孔板、48孔板、32孔板等)，与每个多通道温度采集板通过信号线对应连接的转接板，以及所有转接板相连的数据处理模块；所述多通道温度采集板上固定多个温度传感器，所述数据处理模块包括依次连接的信号调制电路、模拟开关电路、AD转换电路、微处理器及电源模块，以及与微处理器相连的USB通信模块；所述模拟开关电路也与微处理器相连。
进一步地，所述信号调制电路包括与转接板中的电路相连的电容C4，第8 引脚与电容C4的另一端相连的型号为74HCT14D的芯片U1，连接于芯片U1 的第2、3引脚之间的电阻R5，与芯片U1的第6引脚连接并依次串联的电阻 R6、R8、电容C5，一端与电阻R8、电容C5连接处相连且另一端接地的电阻 R9，连接于芯片U1的第7、8引脚之间的电阻R10，串联后一端连接于芯片U1 的第1引脚且另一端连接于芯片U1的第4引脚的电阻R11、R12，串联后一端连接于芯片U1的第1引脚且另一端连接于芯片U1的第4引脚的电阻R13、滑动变阻器RP1、电阻R14，一端与芯片U1的第5引脚相连且另一端接地的电阻 R15，以及一端连接于电阻R6、R8连接点且另一端与芯片U1的第9引脚相连的电阻R7；其中，所述滑动变阻器RP1的滑动端与芯片U1的第10引脚相连，电阻R11、R12、电容C5的一端接地，芯片U1的第1引脚与模拟开关电路相连。
进一步地，所述转接板包括用于与数据处理模块相连的快拔插接头，所述快拔插接头内内置信号放大模块，所述信号放大模块通过信号线与温度传感器相连。
进一步地，所述信号放大模块包括与温度传感器的输出端相连的电感L1，与电感L1另一端相连的电容C1，与电感L1、电容C1的公共端相连的电阻R1、 R3，与电阻R1另一端均相连的电阻R2、电容C2、电容C3，正相输入端与电容C2另一端相连且负相输入端与电阻R3另一端相连的运算放大器A1，以及连接于运算放大器A1的反相输入端与输出端之间的电阻R4；其中，运算放大器 A1的输出端经USB接头后与信号调制电路中电容C4电性相连。
进一步地，所述模拟开关电路包括负极与芯片U1的第1引脚相连的电解电容C6，与电解电容C6的正极相连的电阻R16、R17，正相输入端、反相输入端与电阻R16的另一端、电阻R17的另一端对应连接的运算放大器A2，连接于运算放大器A2的反相输入端与输出端之间的电阻R18，正极与运算放大器A2的输出端相连的电解电容C7，与运算放大器A2的正相输入端相连的电阻R19，集电极与电阻R19另一端相连且发射极接地的三极管VT1，以及一端与三极管 VT1的基极相连且另一端与微处理器的开关控制引脚相连的电阻R20；其中，电解电容C7的负极与AD转换电路相连。
进一步地，所述AD转换电路包括型号为AD651的AD转换芯片U2，串联后正极与AD转换芯片U2的第15引脚相连且另一端接地的二极管D1、D2，一端与AD转换芯片U2的第15引脚相连且另一端接15V电压的电阻R21，连接于AD转换芯片U2的第4、第5引脚之间的电容C8，正极与AD转换芯片U2 的第6引脚相连且负极与AD转换芯片U2的第5引脚相连的二极管D3，一端与AD转换芯片U2的第4引脚和第7引脚相连的电阻R22，以及并联后一端与电阻R22的另一端相连且另一端接地的电容C9、电阻R23；其中，AD转换芯片U2的第14引脚与电解电容C7的负极相连，电阻R22、C9、电阻R23的公共端与微处理器上的对应的IO引脚相连。
作为优选，所述微处理器的型号为STM32F407。
作为优选，所述温度传感器采用热敏电阻式温度传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型通过设置转接板，使得PCR仪温度校准系统中的多个多通道温度传感可以使用同一个数据处理模块，减少数据处理模块的数量，大幅降低硬件成本，便于使用和维修。
(2)本实用新型硬件数量减少后大幅减少包装盒体积，使温度校准仪更方便携带，维修也更加方便。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构框图。
图2为本实用新型中的数据处理模块的结构框图。
图3为本实用新型中信号放大模块原理图。
图4为本实用新型中信号调制电路原理图。
图5为本实用新型中模拟开关电路原理图。
图6为本实用新型的AD转换电路原理图。
图7为本实用新型中的微处理器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明和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。
实施例
如图1-7所示，本实用新型公开的一种PCR仪温度校准系统，包括多个多通道温度采集板(例如384孔板、96孔板、48孔板、32孔板等，每个类型的孔板固定温度传感器)，与每个多通道温度采集板通过FPC/FFC信号线对应连接的转接板，以及所有转接板相连的数据处理模块；所述多通道温度采集板上固定多个温度传感器，所述数据处理模块包括依次连接的信号调制电路、模拟开关电路、AD转换电路、微处理器及电源模块，以及与微处理器相连的USB通信模块；所述模拟开关电路也与微处理器相连。所述微处理器的型号为STM32F407，所述温度传感器采用热敏电阻式温度传感器。
在本实施例中，所述转接板包括用于与数据处理模块相连的快拔插接头，所述快拔插接头内内置信号放大模块，所述信号放大模块通过FFC/FPC信号线与温度传感器电性连接。其中，所述信号放大模块包括与温度传感器的输出端相连的电感L1，与电感L1另一端相连的电容C1，与电感L1、电容C1的公共端相连的电阻R1、R3，与电阻R1另一端均相连的电阻R2、电容C2、电容C3，正相输入端与电容C2另一端相连且负相输入端与电阻R3另一端相连的运算放大器A1，以及连接于运算放大器A1的反相输入端与输出端之间的电阻R4；其中，运算放大器A1的输出端经快拔插接头与信号调制电路中电容C4电性相连。
在本实施例中，所述信号调制电路包括与转接板中的电路相连的电容C4，第8引脚与电容C4的另一端相连的型号为74HCT14D的芯片U1，连接于芯片 U1的第2、3引脚之间的电阻R5，与芯片U1的第6引脚连接并依次串联的电阻R6、R8、电容C5，一端与电阻R8、电容C5连接处相连且另一端接地的电阻R9，连接于芯片U1的第7、8引脚之间的电阻R10，串联后一端连接于芯片 U1的第1引脚且另一端连接于芯片U1的第4引脚的电阻R11、R12，串联后一端连接于芯片U1的第1引脚且另一端连接于芯片U1的第4引脚的电阻R13、滑动变阻器RP1、电阻R14，一端与芯片U1的第5引脚相连且另一端接地的电阻R15，以及一端连接于电阻R6、R8连接点且另一端与芯片U1的第9引脚相连的电阻R7；其中，所述滑动变阻器RP1的滑动端与芯片U1的第10引脚相连，电阻R11、R12、电容C5的一端接地，芯片U1的第1引脚与模拟开关电路相连。其中，所述温度传感器采用热敏电阻式温度传感器。首先，温度传感器连接转接板后，采集的信号首先经过电感L1和电容C1构成的电路对采集到的型号进行滤波处理，处理后型号再经过由运算放大器A1、电阻R1～R4及电容C2、 C3构成的放大电路对信号进行放大处理，放大后的信号再经过74HCT14D芯片为主的调制电路进行调制。
在本实施例中，所述模拟开关电路包括负极与芯片U1的第1引脚相连的电解电容C6，与电解电容C6的正极相连的电阻R16、R17，正相输入端、反相输入端与电阻R16的另一端、电阻R17的另一端对应连接的运算放大器A2，连接于运算放大器A2的反相输入端与输出端之间的电阻R18，正极与运算放大器 A2的输出端相连的电解电容C7，与运算放大器A2的正相输入端相连的电阻 R19，集电极与电阻R19另一端相连且发射极接地的三极管VT1，以及一端与三极管VT1的基极相连且另一端与微处理器的开关控制引脚相连的电阻R20；其中，电解电容C7的负极与AD转换电路相连。模拟开关电路主要起到接通信号或断开信号的作用。
在本实施例中，所述AD转换电路包括型号为AD651的AD转换芯片U2，串联后正极与AD转换芯片U2的第15引脚相连且另一端接地的二极管D1、D2，一端与AD转换芯片U2的第15引脚相连且另一端接15V电压的电阻R21，连接于AD转换芯片U2的第4、第5引脚之间的电容C8，正极与AD转换芯片 U2的第6引脚相连且负极与AD转换芯片U2的第5引脚相连的二极管D3，一端与AD转换芯片U2的第4引脚和第7引脚相连的电阻R22，以及并联后一端与电阻R22的另一端相连且另一端接地的电容C9、电阻R23；其中，AD转换芯片U2的第14引脚与电解电容C7的负极相连，电阻R22、C9、电阻R23的公共端与微处理器上的对应的IO引脚相连。AD转换电路主要将模拟信号转换成数字信号并通过微处理器对信号进行处理。
本实用新型通过设置转接板，使得PCR仪温度校准系统中的多个多通道温度传感可以使用同一个数据处理模块，减少数据处理模块的数量，大幅降低硬件成本，便于使用和维修。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。
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。
Claims (8)
1.一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，包括多个多通道温度采集板，与每个多通道温度采集板通过信号线对应连接的转接板，以及所有转接板相连的数据处理模块；所述多通道温度采集板上固定多个温度传感器，所述数据处理模块包括依次连接的信号调制电路、模拟开关电路、AD转换电路、微处理器及电源模块，以及与微处理器相连的USB通信模块；所述模拟开关电路也与微处理器相连。
2.根据权利要求1所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述信号调制电路包括与转接板中的电路相连的电容C4，第8引脚与电容C4的另一端相连的型号为74HCT14D的芯片U1，连接于芯片U1的第2、3引脚之间的电阻R5，与芯片U1的第6引脚连接并依次串联的电阻R6、R8、电容C5，一端与电阻R8、电容C5连接处相连且另一端接地的电阻R9，连接于芯片U1的第7、8引脚之间的电阻R10，串联后一端连接于芯片U1的第1引脚且另一端连接于芯片U1的第4引脚的电阻R11、R12，串联后一端连接于芯片U1的第1引脚且另一端连接于芯片U1的第4引脚的电阻R13、滑动变阻器RP1、电阻R14，一端与芯片U1的第5引脚相连且另一端接地的电阻R15，以及一端连接于电阻R6、R8连接点且另一端与芯片U1的第9引脚相连的电阻R7；其中，所述滑动变阻器RP1的滑动端与芯片U1的第10引脚相连，电阻R11、R12、电容C5的一端接地，芯片U1的第1引脚与模拟开关电路相连。
3.根据权利要求2所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述转接板包括用于与数据处理模块相连的快拔插接头，所述快拔插接头内内置信号放大模块，所述信号放大模块通过信号线与温度传感器相连。
4.根据权利要求3所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述信号放大模块包括与温度传感器的输出端相连的电感L1，与电感L1另一端相连的电容C1，与电感L1、电容C1的公共端相连的电阻R1、R3，与电阻R1另一端均相连的电阻R2、电容C2、电容C3，正相输入端与电容C2另一端相连且负相输入端与电阻R3另一端相连的运算放大器A1，以及连接于运算放大器A1的反相输入端与输出端之间的电阻R4；其中，运算放大器A1的输出端经USB接头后与信号调制电路中电容C4电性相连。
5.根据权利要求4所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述模拟开关电路包括负极与芯片U1的第1引脚相连的电解电容C6，与电解电容C6的正极相连的电阻R16、R17，正相输入端、反相输入端与电阻R16的另一端、电阻R17的另一端对应连接的运算放大器A2，连接于运算放大器A2的反相输入端与输出端之间的电阻R18，正极与运算放大器A2的输出端相连的电解电容C7，与运算放大器A2的正相输入端相连的电阻R19，集电极与电阻R19另一端相连且发射极接地的三极管VT1，以及一端与三极管VT1的基极相连且另一端与微处理器的开关控制引脚相连的电阻R20；其中，电解电容C7的负极与AD转换电路相连。
6.根据权利要求5所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述AD转换电路包括型号为AD651的AD转换芯片U2，串联后正极与AD转换芯片U2的第15引脚相连且另一端接地的二极管D1、D2，一端与AD转换芯片U2的第15引脚相连且另一端接15V电压的电阻R21，连接于AD转换芯片U2的第4、第5引脚之间的电容C8，正极与AD转换芯片U2的第6引脚相连且负极与AD转换芯片U2的第5引脚相连的二极管D3，一端与AD转换芯片U2的第4引脚和第7引脚相连的电阻R22，以及并联后一端与电阻R22的另一端相连且另一端接地的电容C9、电阻R23；其中，AD转换芯片U2的第14引脚与电解电容C7的负极相连，电阻R22、C9、电阻R23的公共端与微处理器上的对应的IO引脚相连。
7.根据权利要求6所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述微处理器的型号为STM32F407。
8.根据权利要求7所述的一种PCR仪温度校准系统，其特征在于，所述温度传感器采用热敏电阻式温度传感器。
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