一种光学显微镜温度控制系统与方法与流程

本发明涉及光学显微镜，尤其涉及一种光学显微镜温度控制系统与方法。

背景技术：

传统的光学显微镜缺少温度控制系统，无法满足实验要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种光学显微镜温度控制系统与方法。

本发明提供了一种光学显微镜温度控制系统，包括微控制器、pwm调压模块、加热制冷单元、温度传感器和显示器，所述微控制器的输出端与所述pwm调压模块的输入端连接，所述微控制器向所述pwm调压模块输入触发信号，所述pwm调压模块的输出端与所述加热制冷单元的输入端连接，通过所述pwm调压模块实现电压的调控，达到控制所述加热制冷单元加热功率或者制冷功率，所述温度传感器的输出端与所述微控制器的输入端连接，所述温度传感器实时采集所述加热制冷单元的温度并向所述微控制器输入反馈信号，所述微控制器与所述显示器连接。

作为本发明的进一步改进，所述加热制冷单元包括热源、冷源、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一三通阀、第二三通阀和换热铜块，所述换热铜块上设有第一接口和第二接口，当所述第一接口为入口时，则所述第二接口为出口，当所述第二接口为入口时，则所述第一接口为出口，所述热源的输出端依次通过所述第一电磁阀、第一三通阀与所述换热铜块的第一接口连接，所述热源的输入端依次通过所述第二电磁阀、第二三通阀与所述换热铜块的第二接口连接，所述冷源的输出端依次通过所述第三电磁阀、第二三通阀与所述换热铜块的第二接口连接，所述冷源的输入端依次通过所述第四电磁阀、第一三通阀与所述换热铜块的第一接口连接。

作为本发明的进一步改进，所述温度传感器的传感部分与所述换热铜块相配合。

作为本发明的进一步改进，所述热源、冷源内均设有换热介质。

作为本发明的进一步改进，所述光学显微镜温度控制系统还包括计算机，所述微控制器通过串口与所述计算机连接，所述微控制器将数据实时传入计算机并保存，供后期数据分析。

作为本发明的进一步改进，所述微控制器的型号为stm32。

作为本发明的进一步改进，所述温度传感器为热电偶。

本发明还提供了一种光学显微镜温度控制方法，通过微控制器将pwm波输入到pwm调压模块，通过控制pwm波的占空比实现电压的调控，达到控制加热制冷单元的加热功率或制冷功率，通过热电偶将实时温度采集并传到微控制器内，实现温度的闭环控制，微控制器将实时信息显示到lcd屏幕上，同时通过触摸屏，实现不同实验参数的设定并传入到微控制器中，通过对设定温度和实时温度对比，开启热源或冷源对应的水泵和对应的电磁阀，通过串口将微控制器与计算机相连，将数据实时传入计算机内并保存，供后期数据分析。

作为本发明的进一步改进，实验参数的设定过程如下：

s1、开始；

s2、选择是否使温度调节具有周期性变化；

s3、设定温度；

s4、选择是否设定时间，如果否，则设定温度改变速度，如果是，则设定由上一温度或者室温到该设定温度所需时间；

s5、选择是否加设下一温度，如果是，则返回步骤s3，如果否，则结束。

本发明的有益效果是：通过上述方案，为光学显微镜提供了专用的温度控制系统，有利于满足实验要求。

附图说明

图1是本发明一种光学显微镜温度控制系统的原理框图。

图2是本发明一种光学显微镜温度控制方法的实验参数的设定过程图。

图3是本发明一种光学显微镜温度控制方法的加热制冷单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，一种光学显微镜温度控制系统，包括微控制器（mcu）1、pwm调压模块3、加热制冷单元4、温度传感器5和显示器，所述微控制器1的输出端与所述pwm调压模块3的输入端连接，所述微控制器1向所述pwm调压模块3输入触发信号，所述pwm调压模块3的输出端与所述加热制冷单元4的输入端连接，通过所述pwm调压模块3实现电压的调控，达到控制所述加热制冷单元4加热功率或者制冷功率，所述温度传感器5的输出端与所述微控制器1的输入端连接，所述温度传感器5实时采集所述加热制冷单元4的温度并向所述微控制器1输入反馈信号，所述微控制器1与所述显示器连接，显示器优选为lcd屏8。

如图1至图3所示，所述加热制冷单元包括热源41、冷源42、第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第一三通阀43、第二三通阀44和换热铜块45，所述换热铜块45上设有第一接口451和第二接口452，当所述第一接口451为入口时，则所述第二接口452为出口，当所述第二接口452为入口时，则所述第一接口451为出口，所述热源41的输出端依次通过所述第一电磁阀71、第一三通阀43与所述换热铜块45的第一接口451连接，所述热源41的输入端依次通过所述第二电磁阀72、第二三通阀44与所述换热铜块45的第二接口452连接，所述冷源42的输出端依次通过所述第三电磁阀73、第二三通阀44与所述换热铜块45的第二接口452连接，所述冷源42的输入端依次通过所述第四电磁阀74、第一三通阀43与所述换热铜块45的第一接口451连接，第一电磁阀71、第二电磁阀72为热源41对应的电磁阀，而第三电磁阀73、第四电磁阀74则为冷源42对应的电磁阀，第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74构成电磁阀组件7，可通过微控制器1来分别控制。

如图1至图3所示，所述温度传感器5的传感部分与所述换热铜块45相配合。

如图1至图3所示，所述热源41、冷源42内均设有换热介质，换热介质优选为水，在热源41内设置加热片用于加热，产生热水，在冷源42内设置制冷片，用于制冷，产生冷水，热源41对应安装有第一水泵，用于向热源41注水，冷源42对应安装有第二水泵，用于向冷源42注水，第一水泵、第二水泵构成水泵组件6，可通过微控制器1来分别控制。

如图1至图3所示，所述光学显微镜温度控制系统还包括计算机2，所述微控制器1通过串口与所述计算机2连接，所述微控制器1将数据实时传入计算机2并保存，供后期数据分析。

如图1至图3所示，所述微控制器1的型号为stm32。

如图1至图3所示，所述温度传感器5为热电偶。

如图1至图3所示，本发明还提供了一种光学显微镜温度控制方法，通过微控制器1将pwm波输入到pwm调压模块3，通过控制pwm波的占空比实现电压的调控，达到控制加热制冷单元4的加热功率或制冷功率，通过热电偶将实时温度采集并传到微控制器1内，实现温度的闭环控制，微控制器1将实时信息显示到lcd屏幕8上，同时通过触摸屏，实现不同实验参数的设定并传入到微控制器1中，通过对设定温度和实时温度对比，开启热源41或冷源42对应的水泵和对应的电磁阀，通过串口将微控制器1与计算机2相连，将数据实时传入计算机2内并保存，供后期数据分析。

实验参数的设定过程如下：

s1、开始；

s2、选择是否使温度调节具有周期性变化；

s3、设定温度；

s4、选择是否设定时间，如果否，则设定温度改变速度，如果是，则设定由上一温度或者室温到该设定温度所需时间；

s5、选择是否加设下一温度，如果是，则返回步骤s3，如果否，则结束。

用户可按需求设定一个至多个目标温度，变温速率或者变温时间长短，是否周期性控温。

本发明提供的一种光学显微镜温度控制系统与方法，采用stm32作为微控制器1，将pwm波输入pwm调压模块3，通过控制pwm波的占空比实现电压的调控，达到控制加热或制冷功率。通过热电偶（max6675）将实时温度采集并传到微控制器1内，实现温度的闭环控制。通过对设定温度和实时温度对比，开启热源41或冷源42对应的水泵和对应的电磁阀。微控制器1将实时信息显示到lcd屏幕8上，同时通过触摸屏，实现不同实验参数的设定并传入到微控制器1中。通过串口将微控制器1与计算机2相连，将数据实时传入计算机1内并保存，供后期数据分析。

本发明提供的一种光学显微镜温度控制系统与方法，通过加热制冷单元4保障实验所要的温度变化速率。通过微控制器1打开第一电磁阀71和第二电磁阀72，关闭第三电磁阀73和第四电磁阀74，此时热源41中热水将流经换热铜块45，最后流入热源41，与加热片进行热交换，达到样品快速升温目的。同理，通过打开第三电磁阀73和第四电磁阀74，关闭第一电磁阀71和第二电磁阀72实现冷源42中的冷水流经换热铜块45，实现与制冷片的冷交换，达到快速降温的目的。

本发明提供的一种光学显微镜温度控制系统与方法，具有以下优点：

1、采用stm32作为主控芯片，程序开源。可以根据实验要求，灵活改变程序，进而可以满足不同实验要求的目的。同时具有成本低，性价比高的优点；

2、通过串口打印的方式，可以实时将采集和处理的数据（例如实时温度、加热功率等）发送到电脑上，便于后期处理加工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。