用于实时监测凯氏定氮仪收集瓶温度的系统的制作方法

本实用新型涉及检测仪器技术领域，具体来说是一种用于实时监测凯氏定氮仪收集瓶温度的系统。

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背景技术：
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蛋白质含量的测定在食品加工、营养卫生、农业生产、饲料工业等领域均具有重要的意义，并在这些领域的加工、研究、生产和贸易中受到高度重视。目前得到广泛应用的是速度快、成本低的检验含氮量和蛋白量的定氮仪，定氮仪是检测种子、乳制品、饮料、饲料、土壤及其他农副产品中氮含量的专用仪器，其是根据蛋白质中氮的含量恒定的原理，通过测定样品中氮的含量从而计算蛋白质含量的仪器，因其蛋白质含量测量计算的方法叫做凯氏定氮法，故被称为凯氏定氮仪。

目前定氮仪行业中大多数产品暂无用于测氮含量中的温度监测装置，而温度对于测定样品中的蛋白质水解尤为重要，市场中有极少数采用二极管构成温度检测装置，这种检测装置不能在仪器运行界面实时显示温度，更不能显示运行的温度曲线，也不能对收集瓶温度过高进行经行报警提示，更不能根据收集瓶温度做出有效措施对样品进行保护。

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技术实现要素：
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本实用新型是针对定氮仪行业中大多数产品暂无用于测氮含量中的温度监测装置的现象，制作一种通过在收集瓶中插入热电偶，并利用各电路转换控制，并进行数据转换，从而使定氮仪具有温度监测功能的装置。

为了实现上述目的，设计一种用于实时监测凯氏定氮仪收集瓶温度的系统，在定氮仪的收集瓶内插有K型热电偶，K型热电偶经导线连接温度采样放大电路，对热电偶的电压信号进行放大，并将电压信号进行采集换算转化为温度，温度采样放大电路的另一端连接控制电路，控制电路利用串口通信电路及触摸屏接口与触摸显示屏连接，将温度呈现于触摸显示屏，实现凯氏定氮仪中收集瓶的温度的实时监控。

所述的控制电路还包括电源模块、液位信号处理电路、数据存储电路、驱动电路及报警电路。

所述的K型热电偶外层包裹特氟龙后放置于定氮仪的收集瓶内。

所述的温度采样放大电路通过芯片U7实现，芯片U7的1号管脚+IN端接热电偶的H2端，并抽出一端接地，芯片U7的14号管脚-IN端接热电偶的P6端，芯片U7的8号管脚FB端与9号管脚V0端相连，输出的电压信号AD2连接至控制电路的主控芯片U10进行数据处理。

所述的串口通信电路由芯片U1经电平转换实现主控芯片U10和电脑通讯，芯片U1的1号管脚C1+端与3号管脚C1-端之间接有电容C1，2号管脚V+端接电容C2后与16号管脚VCC端并联接低电平电压VCC，芯片U1的4号管脚C2+端与3号管脚C2-端之间接有电容C3，6号管脚V-端接电容C8后与15号管脚GND端并联接地，芯片U1的13号管脚RX-I端、14号管脚TX-O端分别与串行通讯接口连接,11号管脚TX-I端及12号管脚RX-O端连接至控制电路的主控芯片U10的S3及S2端。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：

本装置利用热电偶连接温度采样放大电路及控制电路可以实时观察收集瓶温度，并进行数据处理形成温度曲线，并能在收集瓶温度过高的情况下进行报警，并暂停运行对被测试样品进行保护，避免了因收集瓶温度过高导致的定氮仪收集瓶氨气逃逸的和定氮仪回收率偏低的问题，定氮仪更加稳定，被测试样品准确性和重复性更高。

[附图说明]

图1是本实用新型的连接示意图；

图2是本实用新型中电路示意图，其中：

图2a’是电源模块示意图1；

图2a”是电源模块示意图2；

图2a’”是电源模块示意图3；

图2b是串口通信电路的示意图；

图2c是液位信号处理电路的示意图；

图2d是触摸屏接口的示意图；

图2e是低压转换回路的示意图；

图2f’是数据存储电路的示意图1；

图2f”是数据存储电路的示意图2；

图2f’”是数据存储电路的示意图3；

图2g’是驱动电路的示意图1；

图2g”是驱动电路的示意图2；

图2h是本实用新型中温度采样放大电路电路图；

图2i是光耦隔离电路的示意图；

图2j是可控硅部分的示意图；

图2k是门位电路的示意图；

图中：1.收集瓶 2.K型热电偶；

指定图1作为本实用新型的摘要附图。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的电路采用空间节点的绘制方式，图中名称相同的节点均通过导线相连。以图2a、图2a’和图2a”为例，图2a”中名称为VCC24的节点与图2a’中名称为VCC24的节点相连接，图2a’中名称为VCC5的节点与图2a’”中名称为VCC5的节点相连接。

本装置是用于凯氏定氮仪，由于定氮仪中的蛋白质水解时温度过高会导致的定氮仪收集瓶氨气逃逸，且影响定氮仪的测定数据，所以本专利的构思是在定氮仪的收集瓶内插有K型热电偶，参见图1，K型热电偶外层包裹特氟龙以防收集瓶中的液体影响检测数据，K型热电偶经导线连接温度采样放大电路，对热电偶的电压信号进行放大，并将电压信号进行采集换算转化为温度，温度采样放大电路的另一端连接控制电路，控制电路利用串口通信电路及触摸屏接口与触摸显示屏连接，将温度呈现于触摸显示屏，实现凯氏定氮仪中收集瓶的温度的实时监控。由温度采样放大电路AD595对热电偶的微弱电压信号进行放大247.3倍，并对温度信号进行采集，经过一定的比例换算(即乘以系数0.1220703125)最终转化为温度。

其中温度采样放大电路通过芯片U7实现，参见图2h，芯片U7的1号管脚+IN端接热电偶的H2端，并抽出一端接地，芯片U7的14号管脚-IN端接热电偶的P6端，芯片U7的8号管脚FB端与9号管脚V0端相连，输出的电压信号AD2连接至控制电路的主控芯片U10进行数据处理。

串口通信电路由芯片U1经电平转换实现主控芯片U10和电脑通讯，见图2b，芯片型号为MAX232，芯片U1的1号管脚C1+端与3号管脚C1-端之间接有电容C1，2号管脚V+端接电容C2后与16号管脚VCC端并联接低电平电压VCC，芯片U1的4号管脚C2+端与3号管脚C2-端之间接有电容C3，6号管脚V-端接电容C8后与15号管脚GND端并联接地，芯片U1的13号管脚RX-I端、14号管脚TX-O端分别与串行通讯接口连接,11号管脚TX-I端及12号管脚RX-O端连接至控制电路的主控芯片U10的S3及S2端。

参见图2，控制电路还包括电源模块、液位信号处理电路、数据存储电路、驱动电路及报警电路等。见图2f、图2f’、图2f”、图2f’”和图2e，控制电路由主控芯片U10控制，U10为嵌入式芯片，负责采集各种信号实现对仪器的控制，和对触摸屏的交互，其中的电源模块是对开关电源的输入的5V用LED发光二极管经行显示，并对输入的24V进行滤波处理，5V电源经低压转换回路利用LM336芯片为外部电路提供2.5V电压。参见图2c，液位信号处理电路是经三极管放大电路利用插入液体的探针构成回路，实现对两路液位的监测。数据存储电路EEPROM是存储仪器运行的参数和仪器的系统参数。参见图2g’和图2g”，驱动电路包括驱动泵和电磁阀，是利用功率二极管BD235实现对于24V隔膜泵和24V电磁的驱动。报警电路根据与主控芯片输出的信号进行报警。该电路还包括外围电路，如：参见图2j，可控硅是实现光耦隔离下的对BAT20可控硅的控制，从而控制仪器的蒸汽发生器的开启关闭和功率大小的调节；参见图2k，门位电路是通过采集外部开关量，并将开关量转换为0V或者5V的数字信号。参见图2i，光耦隔离电路是实现泵和电磁阀驱动和嵌入式芯片的信号隔离以免大电流对于嵌入式芯片的损伤。由于电源模块、液位信号处理电路、数据存储电路、驱动电路及报警电路与现有公知技术相同，在本专利文件中不做赘述。