滲透壓儀是一種輔助檢測的科研工具，檢測人體、動物體、植物體的滲透壓。滲透壓儀彌補了傳統(tǒng)檢測方法的不足，具有體積小、精度高、重復性好、操作簡便等優(yōu)點。在醫(yī)藥、生物和食品衛(wèi)生等領域具有廣闊的應用前景。

滲透壓儀設計技術方案

　　滲透壓儀可分為機械結構和控制電路兩部分，儀器整體是一個典型的機電一體化裝置，整個系統(tǒng)的設計遵循機電一體化系統(tǒng)設計原則。其中，機械結構部分包括一套探針攪拌機構、兩套制冷機構和兩套傳動及定位機構?？刂齐娐凡糠职ü╇婋娐?、單片機電路、通信電路、傳動控制電路、制冷控制電路、高精度溫度檢測電路、按鍵及顯示電路等，控制電路結構如下圖所示。

　?、?a href="http://m.sdczts.cn/daogou/shentouyayi.html" target="_self">滲透壓儀采用AC220V供電，通過內(nèi)部的供電電路，轉換成+5V，±15V，+12V等控制電源供儀器使用;

　?、趩纹瑱C選用STC12C芯片，實現(xiàn)鍵盤讀入、LCD顯示、高精度溫度測量、制冷和傳動控制等功能。STC12C是一款gao效微控制器，內(nèi)部集成了10位ADC模塊，轉換速度可達250K/S，具有技術成熟可靠、靈活方便、價格低廉等優(yōu)點，其軟硬件資源可以滿足設計要求;

　?、廴芤罕c溫度測量采用負溫度系數(shù)熱敏電阻SP60A實現(xiàn)。該型號的熱敏電阻采用玻璃封裝形式，能夠實現(xiàn)液體溫度的高精度測量，誤差為±5%;

　?、馨雽w制冷元件采用單級溫差電制冷組件TEC1-12706設計，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實現(xiàn)對樣品和探針的制冷控制;

　?、轁B透壓儀還設計有按鍵、液晶顯示、EEPROM存儲等電路，用于完成標定和測量參數(shù)顯示等功能。

滲透壓儀的設計方法

　　1、滲透壓儀機械結構設計

　　滲透壓儀的機械結構主要包括3部分(如下圖所示)。

　　①探針攪拌機構

　　由直流電動機、曲柄滑塊機構和探針組成，該機構利用電機轉動，帶動探針做上下直線運動，從而實現(xiàn)對溶液的攪動并觸發(fā)其立刻結晶。

　　②制冷機構

　　滲透壓儀有兩套制冷機構，分別負責對被測溶液和探針的制冷控制。每套制冷機構包括制冷半導體、制冷銅塊、溫度傳感器和絕熱填充材料等。

　　③傳動和定位機構

　　滲透壓儀有兩套傳動和定位機構，分別負責對制冷機構的平移控制和探針攪拌機構的升降控制。每套傳動和定位機構由直流電動機、齒形帶傳動機構、光耦開關等組成。

　　2、滲透壓儀關鍵電路設計

　　①冰點溫度檢測電路

　　溶液冰點溫度的檢測由NTC溫度傳感器SP60A完成。滲透壓儀檢測電路如下圖所示。NTC插入樣品，與被測溶液充分接觸，當溶液溫度發(fā)生變化時，NTC的阻值也隨之變化，利用圖中所示的電路可以測得阻值的變化，從而測得溶液溫度。根據(jù)結冰曲線，可以分析出溶液的冰點溫度。

　　②傳動控制電路

　　傳動控制電路是設計的重要組成部分，是整個電路系統(tǒng)的一個有機整體。滲透壓儀中有2套傳動機構，分別由2個12V供電的直流電機控制，實現(xiàn)制冷機構的平移控制和探針機構的升降控制。電機控制由LMD18200完成。電機控制電路原理如下圖所示，LMD18200所接收的轉向信號由單片機的P1.1輸出，而PWM信號由P1.2模擬輸出，實現(xiàn)直流電動機的轉速和轉向控制，進而實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的控制。

　　③制冷控制電路

　　滲透壓儀在工作過程中，探針和被測溶液需要通過半導體制冷使其達到規(guī)定的溫度范圍。滲透壓儀中半導體制冷元件采用單級溫差電制冷組件TEC1-12706設計，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實現(xiàn)對樣品和探針的制冷控制，電路圖如下圖所示。當P2.1為低電平時，Q1導通，制冷半導體得電，開始制冷;當溫度達到規(guī)定值時，P2.1變?yōu)楦唠娖?，Q1截止，制冷半導體失電，停止制冷。

滲透壓儀的設計結論

　　滲透壓儀采用冰點下降法設計，融合了機電一體化系統(tǒng)設計理論。該滲透壓儀克服了傳統(tǒng)檢測方法的不足，具有體積小、精度高、重復性好、操作簡便等優(yōu)點。