微量生化检测液体自动进样系统设计

作     者：杨真 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周真

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：自动进样 生化检测 模糊PID 恒温控制 

摘      要：本文研究了用于生化检测的液体自动进样系统，具有自动取样、搅拌稀释和恒温加热的功能。生化检测仪器快速发展，而在检测前对样品的处理还使用人工处理的方式。自动进样系统在生物检测中能够很大程度提升检测精度与工作效率，然而在国内外对其研究却很少。针对上述问题，通过分析相关文献和仪器发现生物检测仪器在检测前对样品的处理过程相似。因此研究设计具有广泛使用性的自动进样系统是可行且十分必要的。 自动进样系统的研究设计，以减小样品气泡、减少死体积、方便配药功能和提高检测精度为目的，设计了取样、搅拌和恒温装置的机械结构。以STC89C52RC作为核心控制芯片，在此基础上设计控制的硬件电路，主要进行恒温控制、固态继电器过程控制与显示。编写软件控制程序使系统实现自动化。 本文主要进行的内容及过程包括以下几个方面： 1．查阅相关文献总结当前的取样方式和生化分析仪器检测前常用的处理方法。以牛奶检测过程为研究对象制定设计方案，选择合适的取样、搅拌和恒温控制方式，选择方案中的泵头取样、加热槽、搅拌池等结构。 2．针对自动进样，搅拌稀释与恒温功能，设计自动进样系统硬件电路与软件程序，来实现系统的自动化。设计了进样过程的控制芯片STC89C52RC最小系统与显示电路;设计蠕动泵的步进电机驱动电路用以提供进样动力与进样精度的控制;设计恒流源电路为PT1000提供电流;设计AD7705模数转换与稳压源电路;使用数据采集装置，对温度槽的水温模型进行测量，分析水槽模型以提升控制精度，使用MATLAB对所得到的模型进行模糊PID控制仿真得到比例参数、积分参数、微分参数的控制决策表，以此决策表为基础实现恒温控制;设计控制整个进样过程的ASSR1611固态继电器控制电路。最后，将蠕动泵、恒温槽、电磁阀、液晶显示与单片机控制模块组合在一起构成完整的进样系统。 3．取样机构和温度控制装置实验分析。通过取样实验分析取样机构的取样精确度、准确度和取样速度。通过温度控制实验，分析温度控制精度。