色谱柱温度控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种色谱柱温度控制电路，包括：加热模块，用于对色谱柱进行加热；温度测量模块，用于测量所述色谱柱的当前温度；主控模块，用于从所述温度测量模块获取所述色谱柱的当前温度，当所述当前温度为第一温度时，进行低温恒温调节，当所述当前温度为第二温度时，进行高温恒温调节，当所述当前温度介于第一温度和第二温度之间时，进行程序升温调节，本发明专利技术对色谱柱施加连续的电压加热，实现了快速线性升温和高低温控温，减少了分析时间，降低了加热功耗，实现气相色谱仪的现场分析、检测。

Temperature control circuit for chromatographic column

The invention relates to a column temperature control circuit includes a heating module for heating column; temperature measurement module, current temperature measurement for the column; the main control module, used to obtain the column current temperature from the temperature measurement module, when the current temperature is the first temperature, low temperature thermostat, when the current temperature is second when the temperature of high temperature thermostat, when the current temperature is between the first temperature and the second temperature, regulated by temperature programmed, the invention is applied to continuous voltage heating column, to achieve a rapid and high linear temperature temperature. Reduce the analysis time, reduce the heating power, to achieve on-site detection analysis, gas chromatograph.

【技术实现步骤摘要】
色谱柱温度控制电路
本专利技术涉及电子电路领域，尤其涉及一种色谱柱温度控制电路。
技术介绍
气相色谱法是常见类型的色谱法，它用于分离并分析能够蒸发而不分解的化合物，在分析化学中用来对混合物进行分析。使用过程中，载气将进样口中已经气化的样品推入色谱柱中，对色谱柱进行程序升温，可以保证样品较好的分离度，并且降低色谱图中的噪声。根据色谱柱长度的不同，色谱柱的控温方式可分为直接加热和间接加热。如在专利申请号201310754095.1中专利技术的色谱柱加热方法是通过加热铝锭，然后使用风扇将热量传送到色谱柱；专利申请号201110033116.1中专利技术的色谱柱加热方法是通过加热体将内嵌的色谱柱加热；专利申请号201310145577.7中专利技术的色谱柱加热方法是通过加热绕在圆筒上的电阻丝从而加热同样绕在圆筒上的色谱柱；专利申请号2013103572135中专利技术的色谱柱加热方法是通过加热一个高热导率容器并使热量传导至色谱柱。间接加热色谱柱的方法存在升温速度慢(小于2℃/S)、加热功耗大、分析时间长、温度不均匀等缺点。间接加热适用于色谱柱较长的仪器。色谱柱的直接加热技术是在色谱柱两端施加一定的电压，利用色谱柱的金属外壳作为发热体，实现快速、低热容和低功耗的程序升温。中国科学院大连化学物理研究所在文章《一种直热式快速气相色谱快速升温装置的设计》中发表了一种直热式快速气相色谱快速升温装置。该装置采用脉冲间隔PID调节的方式进行加热，升温速度最高可达5℃/s。浙江大学在文章《直热式毛细管柱升温系统的设计》中发表了一种直热式色谱柱的升温系统。该系统采用铂电阻测温，升温时的加热方式采用脉冲宽度调制技术，通过负反馈调节加热功率，升温速度最高可达10℃/s。以上加热方案存在四个问题。首先，升温过程使用PID调节或者负反馈调节，在较高的升温速率下，如图1所示，图1为现有技术中色谱柱升温温度时间-曲线图，在图1中，升温曲线呈锯齿状。影响气相色谱仪的性能。体现在保留时间不稳定，色谱图杂乱，易出现畸形的峰。其次，以上装置的升温速度较慢，不适合快速分析和微量检测的场合。第三，脉冲加热方式会导致施加在色谱柱两端的电压不连续，从而导致色谱柱温度不均匀。第四，该装置由多个仪器组装而成，没有实现系统集成和自动控制，不适用于便携式仪器。
技术实现思路
本专利技术的目的是对色谱柱进行程序控温。通过设计合理的加热补偿方案，对色谱柱施加连续的电压加热,进行快速线性升温和高低温控温，可以减少分析时间，降低加热功耗，实现气相色谱仪的现场分析、检测。本专利技术的最高升温速度可达20℃/s.。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种色谱柱温度控制电路，所述电路包括：加热模块，用于对色谱柱进行加热；温度测量模块，用于测量所述色谱柱的当前温度；主控模块，用于从所述温度测量模块获取所述色谱柱的当前温度，当所述当前温度为第一温度时，进行低温恒温调节，当所述当前温度为第二温度时，进行高温恒温调节，当所述当前温度介于第一温度和第二温度之间时，进行程序升温调节。优选地，所述主控模块包括：第一集成电路IC1，第二集成电路IC2，晶体振荡器X1、第一电解电容C1、第二电解电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7,第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10；所述第一集成电路IC1包括I2C总线，并通过所述I2C总线控制所述第三集成电路IC3的输出电压。优选地，所述加热模块包括：第三集成电路IC3，第四集成电路IC4，第十一电解电容C11，第十二电解电容C12，第十三电解电容C13，第十四电容C14,第十五电容C15,第十六电容C16,第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，电感L1，二极管D1。优选地，所述温度测量模块包括：第五集成电路IC5，第七点解电容C7，第十八电容C18，第十九电容C19,热电偶K1，第五电阻R5。优选地，所述热电偶K1具体为温度传感器。优选地，所述主控模块利用增量式PID算法进行低温恒温调节。优选地，所述主控模块利用增量式PID算法进行高温恒温调节。优选地，所述主控模块利用功率补偿算法进行程序升温调节。优选地，所述主控模块对升温速度进行程序升温调节。优选地，所述主控模块对升温曲线形状进行程序升温调节。本专利技术通过加热模块，用于对色谱柱进行加热；温度测量模块，用于测量所述色谱柱的当前温度；主控模块，用于从所述温度测量模块获取所述色谱柱的当前温度，当所述当前温度为第一温度时，进行低温恒温调节，当所述当前温度为第二温度时，进行高温恒温调节，当所述当前温度介于第一温度和第二温度之间时，进行程序升温调节，对色谱柱施加连续的电压加热，实现了快速线性升温和高低温控温，减少了分析时间，降低了加热功耗，实现气相色谱仪的现场分析、检测，本专利技术的最高升温速度可达20℃/s。附图说明图1为现有技术中色谱柱升温温度时间-曲线图；图2为本专利技术实施例提供的色谱柱温度控制电路原理框架图；图3为本专利技术实施例提供的色谱柱温度控制电路图；图4为本专利技术实施例提供的程序升温温度时间-曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方法做进一步的详细描述。图2为本专利技术实施例提供的色谱柱温度控制电路原理框架图。如图2所示，本实施例包括：色谱柱11，加热模块12，温度测量模块13，主控模块14；加热模块12，用于对色谱柱11进行加热；温度测量模块13，用于测量所述色谱柱11的当前温度；主控模块14，用于从所述温度测量模块13获取所述色谱柱11的当前温度，当所述当前温度为第一温度时，进行低温恒温调节，当所述当前温度为第二温度时，进行高温恒温调节，当所述当前温度介于第一温度和第二温度之间时，进行程序升温调节。其中，第一温度和第二温度是预先设置的温度，可以根据需要设置不同的值，在下文中将进行相关说明。在一个具体的实施例中，如图3所示，图3为本专利技术实施例提供的色谱柱温度控制电路图。在图3中，主控模块14包括：第一集成电路IC1，第二集成电路IC2，晶体振荡器X1、第一电解电容C1、第二电解电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7,第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10。其中，主控模块14中，需要进行模数转换(缩写:ADC)，第二集成电路IC2为ADC提供2.5V参考电压，其中，ADC集成在第一集成电路IC1中。加热模块12包括：第三集成电路IC3，第四集成电路IC4，第十一电解电容C11，第十二电解电容C12，第十三电解电容C13，第十四电容C14,第十五电容C15,第十六电容C16,第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，电感L1，二极管D1。其中，主控模块14通过I2C总线(包括SDA和SCL)控制第三集成电路IC3的输出电压，通过第四集成电路IC4的使能端控制加热的启动和关断。温度测量模块13包括，第五集成电路IC5，第七点解电容C7，第十八本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色谱柱温度控制电路，其特征在于，所述电路包括：加热模块，用于对色谱柱进行加热；温度测量模块，用于测量所述色谱柱的当前温度；主控模块，用于从所述温度测量模块获取所述色谱柱的当前温度，当所述当前温度为第一温度时，进行低温恒温调节，当所述当前温度为第二温度时，进行高温恒温调节，当所述当前温度介于第一温度和第二温度之间时，进行程序升温调节。

【技术特征摘要】
1.一种色谱柱温度控制电路，其特征在于，所述电路包括：加热模块，用于对色谱柱进行加热；温度测量模块，用于测量所述色谱柱的当前温度；主控模块，用于从所述温度测量模块获取所述色谱柱的当前温度，当所述当前温度为第一温度时，进行低温恒温调节，当所述当前温度为第二温度时，进行高温恒温调节，当所述当前温度介于第一温度和第二温度之间时，进行程序升温调节。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主控模块包括：第一集成电路IC1，第二集成电路IC2，晶体振荡器X1、第一电解电容C1、第二电解电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7,第八电容C8，第九电容C9，第十电容C10；所述第一集成电路IC1包括I2C总线，并通过所述I2C总线控制所述第三集成电路IC3的输出电压。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述加热模块包括：第三集成电路IC3，第四集成电路IC4，第十一电解电容C11，第十二电解电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明华，孔银鸽，何世堂，李顺洲，刘鑫璐，郝俊杰，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11