溫度控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種溫度控制電路，用于對質(zhì)譜儀進樣系統(tǒng)的霧化室的溫度進行控制，霧化室配設(shè)有制冷片，溫度控制電路包括：程控恒流源模塊，用以對制冷片提供恒流電源；溫度傳感器模塊，用以采集霧化室內(nèi)的實時溫度以獲得溫度采樣信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，耦接于溫度傳感器模塊，用以對溫度采樣信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；以及控制模塊，耦接于程控恒流源模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊間，用以根據(jù)溫度采樣信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制程控恒流源模塊的輸出。本實用新型所提出的本溫度控制電路，同時實現(xiàn)了制冷片和溫度傳感器的在線斷路檢測功能，從而可以提高溫度控制的可靠性和自檢能力。
【專利說明】溫度控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及質(zhì)譜儀，特別涉及質(zhì)譜儀中的霧化室溫度控制的溫度控制電路。

【背景技術(shù)】
[0002]電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)(ICP-MS)是20世紀70年代迅速發(fā)展起來的分析測試技術(shù)，其原理是利用電感耦合等離子體將分析樣品中所含的元素離子化為帶電離子，通過離子傳輸系統(tǒng)將帶電離子引入質(zhì)量分析器中，按不同質(zhì)荷比分開，經(jīng)檢測器將離子電流放大后，由測控系統(tǒng)處理給出分析結(jié)果。與其它分析技術(shù)相比，所述的ICP-MS具有檢出限低、線性范圍寬、可快速同時檢測各種元素等優(yōu)點。隨著應(yīng)用范圍的擴大，ICP-MS已發(fā)展成為本領(lǐng)域的一種常規(guī)的分析測試技術(shù)。
[0003]一般來說，質(zhì)譜儀主要由進樣系統(tǒng)、離子源、離子導(dǎo)入和離子傳輸、質(zhì)量分析器、檢測器組成，其中，進樣系統(tǒng)是質(zhì)譜儀的重要組成部分。在電感耦合等離子體質(zhì)譜的進樣系統(tǒng)中，恒溫對儀器分析起到了重要的作用。首先，低溫下進樣時，氧化物就會降低，使得干擾減少，檢測范圍有所改進；其次，在低溫度下，可以降低等離子體上的溶劑負載，并且即使是最具揮發(fā)性的溶劑，仍可對其進行直接ICP-MS分析?；谶@兩點，則需要給ICP-MS進樣系統(tǒng)提供實時的溫度控制。
[0004]進樣系統(tǒng)一般包括霧化器及霧化室,霧化室需采用溫度控制，目前,現(xiàn)有霧化室溫控器采用帕爾貼(peltier)效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷片，并主要采用PWM技術(shù)對溫度進行調(diào)節(jié)，但是，現(xiàn)有的控制方式，是以恒壓源為制冷片供電，缺少對制冷片的過流保護和斷路檢測功能，也缺少對溫度傳感器的斷路檢測功能。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于上述，有必要針對現(xiàn)有的霧化室溫度控制所帶來的不足問題提出了一種溫度控制電路，具體如下:
[0006]一種溫度控制電路，用于對質(zhì)譜儀進樣系統(tǒng)的霧化室的溫度進行控制，所述霧化室配設(shè)有制冷片，包括:
[0007]程控恒流源模塊，用以對所述制冷片提供恒流電源；
[0008]溫度傳感器模塊，用以采集所述霧化室內(nèi)的實時溫度以獲得溫度采樣信號；
[0009]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，耦接于所述溫度傳感器模塊，用以對所述溫度采樣信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；以及
[0010]控制模塊，耦接于所述程控恒流源模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊間，用以根據(jù)所述溫度采樣信號經(jīng)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制所述程控恒流源模塊的輸出。
[0011]在一實施方式中，所述溫度控制電路，還包括:
[0012]電流檢測模塊，用以對所述程控恒流源模塊的輸出電流進行檢測以獲得一檢測電流并傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
[0013]電壓檢測模塊，用以對所述制冷片的供電電壓進行檢測以獲得一檢測電壓并傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；以及
[0014]數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，耦接于所述程控恒流源模塊與所述控制模塊間，其中，所述控制模塊根據(jù)所述檢測電流、所述檢測電壓經(jīng)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，以使所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊為所述程控恒流源的輸出提供參考電壓基準。
[0015]在一實施方式中，所述溫度控制電路，還包括:
[0016]關(guān)斷控制模塊，耦接于所述程控恒流源模塊與所述控制模塊間，其中，所述控制模塊根據(jù)所述檢測電流、所述檢測電壓經(jīng)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制所述關(guān)斷控制模塊，以使所述關(guān)斷控制模塊對所述程控恒流源模塊進行關(guān)斷控制。
[0017]在一實施方式中，所述程控恒流源模塊包括:
[0018]恒流源調(diào)節(jié)單元，耦接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、所述關(guān)斷控制模塊，用以比較所述參考電壓基準與所述檢測電流以產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓控制信號；
[0019]電壓轉(zhuǎn)換單元，耦接于所述恒流源調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)所述調(diào)節(jié)電壓控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換；
[0020]第一級電流放大單元，耦接于所述電壓轉(zhuǎn)換單元，用以對所述電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出信號進行電流放大以產(chǎn)生第一電流信號；
[0021]第二級電流放大單元，耦接于所述第一級電流放大單元，用以對所述第一電流信號進行電流放大以產(chǎn)生第二電流信號；
[0022]限流單元，耦接于所述第二級電流放大單元，用以對所述第二電流信號進行限流以廣生第二電流/[目號；
[0023]濾波單元，耦接于所述限流單元，用以對第三電流信號進行濾波處理以產(chǎn)生第四電流信號；
[0024]電源輸出端，其一端耦接于所述濾波單元，另一端耦接于所述制冷片，用以將所述第四電流信號輸出至所述制冷片；以及
[0025]電源返回端，其一端耦接于所述制冷片，另一端通過所述電流檢測模塊耦接于所述恒流源調(diào)節(jié)單元。
[0026]在一實施方式中，所述程控恒流源還包括保護單元，耦接于所述濾波單元，用以對所述濾波單元進行放電。
[0027]在一實施方式中，所述溫度控制電路，還包括:
[0028]恒流源模塊，用以對所述溫度傳感器模塊供電；
[0029]斷路檢測模塊，耦接于所述溫度傳感器模塊與所述恒流源模塊間，用以檢測所述溫度傳感器模塊是否斷路。
[0030]在一實施方式中，所述溫度控制電路，還包括:
[0031]溫度信號調(diào)理模塊，耦接于所述溫度傳感器模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊間，用以對所述溫度采樣信號進行處理并將處理后信號傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0032]在一實施方式中，所述溫度傳感器模塊為熱電阻溫度傳感器。
[0033]在一實施方式中，所述熱電阻溫度傳感器為四線鉬熱電阻溫度傳感器。
[0034]在一實施方式中，所述制冷片為帕爾貼制冷片。
[0035]由上可知，本實用新型所提出的溫度控制電路中，控制模塊根據(jù)檢測電流、檢測電壓來控制程控恒流源模塊的輸出，從而可以達成對制冷片工作電流的精細控制，使得制冷片處于恒流源模式，則可以避免過電流損壞制冷片。同時，對電流和電壓實時檢測，可以實現(xiàn)制冷片的斷路檢測功能。此外，關(guān)斷控制模塊可以及時關(guān)斷程控恒流源模塊，以防止制冷片意外受損。進一步地，
[0036]還實現(xiàn)了溫度傳感器的斷路檢測功能，由此使得本溫度控制電路同時實現(xiàn)了制冷片和溫度傳感器的在線斷路檢測功能，從而可以提高溫度控制的可靠性和自檢能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1繪示了本實用新型一實施方式的溫度控制電路的模塊示意圖；
[0038]圖2繪示了本實用新型另一實施方式的溫度控制電路的模塊示意圖；
[0039]圖3繪示了本實用新型又一實施方式的溫度控制電路的模塊示意圖；以及
[0040]圖4繪示了圖1、圖2、圖3中的程控恒流源模塊的一實施方式的模塊示意圖。

【具體實施方式】
[0041]為了使本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實用新型實施方式的附圖，對本實用新型實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本實用新型一部分實施方式，而不是全部的實施方式。
[0042]關(guān)于本文中所出現(xiàn)的“耦接”，可以指兩模塊(或單元、元件)的直接連接，也可以指兩模塊(或單元、元件)的間接連接，即兩模塊(或單元、元件)間還存在其它模塊(或單元、元件)。
[0043]參照圖1，圖1繪示了本實用新型一實施方式的溫度控制電路的模塊示意圖。
[0044]本實施方式中，溫度控制電路1，用于對質(zhì)譜儀進樣系統(tǒng)的霧化室的溫度進行控制，霧化室配設(shè)有制冷片，此制冷片為半導(dǎo)體制冷片，如，帕爾貼制冷片。
[0045]如圖1所示，溫度控制電路I包括程控恒流源模塊11、溫度傳感器模塊12、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13、控制模塊14。
[0046]程控恒流源模塊11，用以對制冷片(未繪示)提供恒流電源，即，對制冷片供應(yīng)恒流電。
[0047]溫度傳感器模塊12，用以采集霧化室內(nèi)的實時溫度以獲得溫度采樣信號。
[0048]模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊13，耦接于溫度傳感器模塊12，用以對溫度采樣信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0049]控制模塊14，耦接于程控恒流源模塊11與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13間，用以根據(jù)溫度采樣信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13轉(zhuǎn)換后值控制程控恒流源模塊11的輸出。
[0050]本實施方式中，由于程控恒流源模塊11對制冷片提供恒流電源，使得制冷片可以處于恒流源模式。
[0051]參照圖2，圖2繪示了本實用新型另一實施方式的溫度控制電路的模塊示意圖。
[0052]如圖2所示，溫度控制電路I相對于圖1還包括了電流檢測模塊15、電壓檢測模塊16、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊17、關(guān)斷控制模塊18。
[0053]電流檢測模塊15，用以對程控恒流源模塊11的輸出電流進行檢測以獲得一檢測電流并傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13。
[0054]電壓檢測模塊16，用以對制冷片的供電電壓進行檢測以獲得一檢測電壓并傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13。
[0055]數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)模塊17，耦接于程控恒流源模塊11與控制模塊17間，其中，控制模塊17根據(jù)檢測電流、檢測電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13轉(zhuǎn)換后值控制數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊17，以使數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊17為程控恒流源11的輸出提供參考電壓基準。
[0056]關(guān)斷控制模塊18，耦接于程控恒流源模塊11與控制模塊14間，其中，控制模塊14根據(jù)檢測電流、檢測電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13轉(zhuǎn)換后值控制關(guān)斷控制模塊18，以使關(guān)斷控制模塊18對程控恒流源模塊11進行關(guān)斷控制。
[0057]本實施方式中，控制模塊14還根據(jù)檢測電流、檢測電壓來控制程控恒流源模塊11的輸出，從而可以達成對制冷片工作電流的精細控制，避免了過電流損壞制冷片。同時，對電流和電壓實時檢測，可以實現(xiàn)制冷片的斷路檢測功能。此外，關(guān)斷控制模塊18可以及時關(guān)斷程控恒流源模塊11，以防止制冷片意外受損。
[0058]參照圖3，圖3繪示了本實用新型又一實施方式的溫度控制電路的模塊示意圖。如圖3所示，溫度控制電路I進一步包括了恒流源模塊19、斷路檢測模塊20及溫度信號調(diào)理模塊21。
[0059]恒流源模塊19，用以對溫度傳感器模塊12供電，恒流源供電可以在溫度傳感器模塊12端取得線性的溫度-電壓值，方便溫度的采集與實時控制。
[0060]斷路檢測模塊20，耦接于溫度傳感器模塊12與恒流源模塊19間，用以檢測溫度傳感器模塊12是否斷路，并將檢測結(jié)果發(fā)送至控制模塊14。
[0061]在一實施例中，溫度傳感器模塊12可以是熱電阻溫度傳感器，較佳地，為四線鉬熱電阻溫度傳感器，通過選用四線鉬熱電阻，可以有效減小引線對溫度采集的影響，相應(yīng)地，通過切換鉬熱電阻四線連接方式，實現(xiàn)溫度傳感器模塊12的斷路檢測，具體地說，通過將兩組線交替接至恒流源模塊19回路，檢測恒流源模塊19精密電阻端的電壓，實現(xiàn)對溫度傳感器模塊12的斷路檢測。
[0062]參照圖4，圖4繪示了圖1、圖2、圖3中的程控恒流源模塊的一實施方式的模塊示意圖。
[0063]如圖4所示，程控恒流源模塊11包括恒流源調(diào)節(jié)單元111、電壓轉(zhuǎn)換單元112、第一級電流放大單元113、第二級電流放大單元114、限流單元115、濾波單元116、電源輸出端117、電源返回端118及保護單元119。
[0064]恒流源調(diào)節(jié)單元111，耦接于數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊17、關(guān)斷控制模塊18，用以比較參考電壓基準與檢測電流以產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓控制信號。
[0065]電壓轉(zhuǎn)換單元112，耦接于恒流源調(diào)節(jié)單元111，用以根據(jù)調(diào)節(jié)電壓控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換。
[0066]第一級電流放大單元113，耦接于電壓轉(zhuǎn)換單元112，用以對電壓轉(zhuǎn)換單元112的輸出信號進行電流放大以產(chǎn)生第一電流信號。
[0067]第二級電流放大單元114，耦接于第一級電流放大單元113，用以對第一電流信號進行電流放大以產(chǎn)生第二電流信號。
[0068]限流單元115，耦接于第二級電流放大單元114，用以對第二電流信號進行限流以廣生第二電流/[目號。
[0069]濾波單元116，耦接于限流單元115，用以對第三電流信號進行濾波處理以產(chǎn)生第四電流信號，此濾波單元116，可以是電解電容，如并聯(lián)一定的電解電容來實現(xiàn)濾波。
[0070]電源輸出端117，其一端耦接于濾波單元116，另一端耦接于制冷片(未繪示)，用以將第四電流信號輸出至制冷片。
[0071]電源返回端118，其一端耦接于制冷片(未繪示)，另一端通過電流檢測模塊15耦接于恒流源調(diào)節(jié)單元111。
[0072]保護單元119，耦接于濾波單元116，用以對濾波單元116進行放電，如對電解電容進行放電。
[0073]由上可知，本實用新型所提出的溫度控制電路中，控制模塊根據(jù)檢測電流、檢測電壓來控制程控恒流源模塊的輸出，從而可以達成對制冷片工作電流的精細控制，使得制冷片處于恒流源模式，則可以避免過電流損壞制冷片。同時，對電流和電壓實時檢測，可以實現(xiàn)制冷片的斷路檢測功能。此外，關(guān)斷控制模塊可以及時關(guān)斷程控恒流源模塊，以防止制冷片意外受損。進一步地，還實現(xiàn)了溫度傳感器的斷路檢測功能，由此使得本溫度控制電路同時實現(xiàn)了制冷片和溫度傳感器的在線斷路檢測功能，從而可以提高溫度控制的可靠性和自檢能力。
[0074]以上僅表達了本實用新型的部分實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種溫度控制電路，用于對質(zhì)譜儀進樣系統(tǒng)的霧化室的溫度進行控制，所述霧化室配設(shè)有制冷片，其特征在于，包括: 程控恒流源模塊，用以對所述制冷片提供恒流電源； 溫度傳感器模塊，用以采集所述霧化室內(nèi)的實時溫度以獲得溫度采樣信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，耦接于所述溫度傳感器模塊，用以對所述溫度采樣信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；以及 控制模塊，耦接于所述程控恒流源模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊間，用以根據(jù)所述溫度采樣信號經(jīng)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制所述程控恒流源模塊的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于，還包括: 電流檢測模塊，用以對所述程控恒流源模塊的輸出電流進行檢測以獲得一檢測電流并傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 電壓檢測模塊，用以對所述制冷片的供電電壓進行檢測以獲得一檢測電壓并傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，耦接于所述程控恒流源模塊與所述控制模塊間，其中，所述控制模塊根據(jù)所述檢測電流、所述檢測電壓經(jīng)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，以使所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊為所述程控恒流源的輸出提供參考電壓基準。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度控制電路，其特征在于，還包括: 關(guān)斷控制模塊，耦接于所述程控恒流源模塊與所述控制模塊間，其中，所述控制模塊根據(jù)所述檢測電流、所述檢測電壓經(jīng)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后值控制所述關(guān)斷控制模塊，以使所述關(guān)斷控制模塊對所述程控恒流源模塊進行關(guān)斷控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度控制電路，其特征在于，所述程控恒流源模塊包括: 恒流源調(diào)節(jié)單元，耦接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、所述關(guān)斷控制模塊，用以比較所述參考電壓基準與所述檢測電流以產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓控制信號； 電壓轉(zhuǎn)換單元，耦接于所述恒流源調(diào)節(jié)單元，用以根據(jù)所述調(diào)節(jié)電壓控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換； 第一級電流放大單元，耦接于所述電壓轉(zhuǎn)換單元，用以對所述電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出信號進行電流放大以產(chǎn)生第一電流信號； 第二級電流放大單元，耦接于所述第一級電流放大單元，用以對所述第一電流信號進行電流放大以產(chǎn)生第二電流信號； 限流單元，耦接于所述第二級電流放大單元，用以對所述第二電流信號進行限流以產(chǎn)生第二電流號； 濾波單元，耦接于所述限流單元，用以對第三電流信號進行濾波處理以產(chǎn)生第四電流信號; 電源輸出端，其一端耦接于所述濾波單元，另一端耦接于所述制冷片，用以將所述第四電流信號輸出至所述制冷片；以及 電源返回端，其一端耦接于所述制冷片，另一端通過所述電流檢測模塊耦接于所述恒流源調(diào)節(jié)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度控制電路，其特征在于，所述程控恒流源還包括保護單元，耦接于所述濾波單元，用以對所述濾波單元進行放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于，還包括: 恒流源模塊，用以對所述溫度傳感器模塊供電； 斷路檢測模塊，耦接于所述溫度傳感器模塊與所述恒流源模塊間，用以檢測所述溫度傳感器模塊是否斷路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于，還包括: 溫度信號調(diào)理模塊，耦接于所述溫度傳感器模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊間，用以對所述溫度采樣信號進行處理并將處理后信號傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于，所述溫度傳感器模塊為熱電阻溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度控制電路，其特征在于，所述熱電阻溫度傳感器為四線鉬熱電阻溫度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制電路，其特征在于，所述制冷片為帕爾貼制冷片。
【文檔編號】G05D23/20GK203965967SQ201420390607
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】劉召貴, 李林, 丁志國, 粟舜地, 周立 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司