一種用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于傳統(tǒng)電學(xué)和光電傳感的交叉領(lǐng)域，涉及一種用于相位型表面等離子共振傳感芯片的恒溫控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]表面等離子共振傳感器(surface plasmon resonancesensor，以下簡稱SPR傳感器)是一種利用激光和金屬表面等離子極化子的共振來實(shí)現(xiàn)對金屬表面的樣品進(jìn)行高精度傳感和分析的新型傳感器。根據(jù)檢測的原理和對象不同，可以將SPR傳感器分為強(qiáng)度型、波長型、角度型和相位型。其中，相位型SPR傳感器的傳感精度最高。
[0003]高精度的相位型SPR傳感器是將SPR傳感芯片中樣品的折射率信息轉(zhuǎn)化為SPR相位信息。溫度的波動會弓I起樣品折射率改變，從而引起SPR相位的改變，引入噪聲。溫度波動噪聲是指檢測環(huán)境溫度不穩(wěn)定對提取的SPR相位值附加的影響。當(dāng)水的溫度變化1°C時，對應(yīng)的折射率的改變在10 4RIU左右。而一般的相位型的SPR傳感器的分辨率在10 7RIU左右，這就要求樣品的溫度波動需要保持在0.0orc以內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器。
[0005]本實(shí)用新型包括溫度控制器，鉑探頭傳感器，第一直流繼電器、第二直流繼電器、第三直流繼電器、第四直流繼電器、半導(dǎo)體制冷片TEC，光電耦合器，NPN型三極管、電阻R1和電阻R2。
[0006]鉑探頭傳感器輸出端與溫度控制器的輸入端連接，溫度控制器的正極輸出端分別與第一直流繼電器的正極輸入端、第四直流繼電器的正極輸入端連接；溫度控制器的負(fù)極輸出端分別與第一直流繼電器的負(fù)極輸入端、第四直流繼電器的負(fù)極輸入端連接。
[0007]光電親合器的兩輸入端分別與溫度控制器的兩輸出端連接，光電親合器的一個輸出端接地，另一個輸出端分別與電阻R2的一端、NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地，NPN型三極管的集電極與電阻R1的一端連接；電阻R2的另一端接電源VCC。
[0008]第二直流繼電器的正極輸入端、第三直流繼電器的正極輸入端連接電源VCC;第二直流繼電器的負(fù)極輸入端、第三直流繼電器的負(fù)極輸入端與電阻R1的另一端連接。
[0009]第一直流繼電器的正極輸出端、第二直流繼電器的正極輸出端接電源VCC;第三直流繼電器的負(fù)極輸出端、第四直流繼電器的負(fù)極輸出端接地；第一直流繼電器的負(fù)極輸出端、第三直流繼電器的正極輸出端接半導(dǎo)體制冷片TEC負(fù)極；第二直流繼電器的負(fù)極輸出端、第四直流繼電器的正極輸出端接半導(dǎo)體制冷片TEC正極。
[0010]進(jìn)一步說，溫度控制器型號為MC8809S，其控制精度為0.001°C，光電耦合器型號為TLP521-1 ;半導(dǎo)體制冷片TEC尺寸為20mmX 20mm，緊貼在樣品微流池表面。電阻札的阻值100歐姆，電阻R2的阻值10千歐姆。
[0011]本實(shí)用新型具有的有益效果是:改善了樣品的溫度波動，減小了樣品隨溫度波動引起的折射率的變化，從而極大的減小了相位型SPR傳感器檢測相位信息的誤差，顯著的提高了相位型SPR傳感器的檢測精度。
【附圖說明】
[0012]圖1為用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器系統(tǒng)簡圖；
[0013]圖2為恒溫系統(tǒng)等效簡化，TEC加熱過程；
[0014]圖3為恒溫系統(tǒng)等效簡化，TEC制冷過程。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述:
[0016]如圖1所示，一種用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器包括超高精度的溫度控制器MC8809S、光耦TLP521-1、直流固態(tài)繼電器(A、B、C、D)、半導(dǎo)體制冷片TEC，電阻R1 (阻值100歐姆)，電阻R2 (阻值10千歐姆)，+12V直流電源VCC。
[0017]MC8809S工作面板上設(shè)置一個恒定的工作溫度為25°C，鉑探頭探測微流池的溫度。根據(jù)探測到的傳感溫度可以控制TEC加熱或者制冷。
[0018]該恒溫控制器利用一個超高精度的溫度控制器，一個鉑探頭傳感器，四個固態(tài)直流繼電器，一個光電耦合器，一個半導(dǎo)體制冷片TEC，一個NPN型三極管和若干電阻，使得樣品的溫度波動得到改善，減小了相位型SPR傳感器的傳感噪聲。這種方法成本低廉，穩(wěn)定可靠，能夠顯著的控制檢測樣品的溫度波動，提高相位型SPR傳感器的檢測精度。更進(jìn)一步說明:
[0019](1) TEC加熱過程
[0020]鉑探頭傳感器的傳感溫度低于工作溫度25°C，此時MC8809S的輸出端V+_V =+5V，光耦TLP521-1工作，三極管Q9013不工作，直流固態(tài)繼電器A和D的Vin+_Vin = +5V，直流固態(tài)繼電器C和B的Vin+-Vin = 0V,因此直流固態(tài)繼電器Α和D工作，直流固態(tài)繼電器的B和C不工作。當(dāng)直流固態(tài)繼電器工作時，其ν_+-ν_ = 0V。因此，此時半導(dǎo)體制冷片TEC的負(fù)端連接到12V直流電源VCC，正端連接到地級，即VTEe -VTEC+= +12V，此時電流從TEC的負(fù)端流向正端，TEC進(jìn)入加熱模式。
[0021]根據(jù)上述TEC加熱過程的分析，可將整個恒溫系統(tǒng)等效簡化，如圖2所示，即當(dāng)傳感溫度低于工作溫度時，電流從TEC的負(fù)端流向正端，使得TEC進(jìn)入加熱模式。
[0022](2) TEC制冷過程
[0023]鉑探頭傳感器的傳感溫度高于工作溫度25 °C，此時MC8809S的輸出端V+-V = -2.8V，光耦TLP521-1不工作，三極管Q9013工作，直流固態(tài)繼電器A和D的Vin+-Vin = -2.8V，直流固態(tài)繼電器C和B的V in+-Vin = +5V，因此直流固態(tài)繼電器A和D不工作，直流固態(tài)繼電器的B和C工作。當(dāng)直流固態(tài)繼電器工作時，其ν_+-ν_ = 0V。因此，此時半導(dǎo)體制冷片TEC的正端連接到12V直流電源VCC，負(fù)端連接到地極，即VTEe+-VTEC =+12V，此時電流從TEC的正端流向負(fù)端，TEC進(jìn)入制冷模式。
[0024]根據(jù)上述TEC降溫過程的分析，可將整個恒溫系統(tǒng)等效簡化，如圖3所示，即當(dāng)傳感溫度高于工作溫度時，電流從TEC的正端流向負(fù)端，使得TEC進(jìn)入制冷模式。
[0025]本實(shí)施例中的超高精度的溫度控制器MC8809S，其控制精度為0.001 °C。半導(dǎo)體制冷片TEC尺寸為20mmX 20mm，緊貼在樣品微流池表面。電阻札(阻值100歐姆)，電阻R2 (阻值10千歐姆)，可以實(shí)現(xiàn)限流并保護(hù)電路的功能。通過TEC的加熱和制冷的調(diào)節(jié)，可以控制樣品的溫度精確地維持在工作溫度25 °C。
[0026]本實(shí)用新型陳述了一種用于相位型表面等離子共振傳感芯片的恒溫控制器。通過溫度控制器MC8809S和光耦TLP521-1的選擇控制，可以選擇固態(tài)繼電器A和D工作或者固態(tài)繼電器B和C工作，從而可以控制TEC的電流是由正端流向負(fù)端(制冷)或者由負(fù)端流向正端(加熱)。該恒溫控制器可以同時實(shí)現(xiàn)加熱和制冷的功能，結(jié)合超高精度的溫度控制器MC8809S，可以使得相位型表面等離子共振傳感芯片的工作溫度恒定在設(shè)定的工作溫度，大大降低了溫度波動對于相位型表面等離子共振傳感探測的噪聲，有利于提高相位型表面等離子共振傳感的精度。
【主權(quán)項】
1.一種用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器，包括溫度控制器，鉑探頭傳感器，第一直流繼電器、第二直流繼電器、第三直流繼電器、第四直流繼電器、半導(dǎo)體制冷片TEC，光電耦合器，NPN型三極管、電阻R1和電阻R2 ； 其特征在于:鉑探頭傳感器輸出端與溫度控制器的輸入端連接，溫度控制器的正極輸出端分別與第一直流繼電器的正極輸入端、第四直流繼電器的正極輸入端連接；溫度控制器的負(fù)極輸出端分別與第一直流繼電器的負(fù)極輸入端、第四直流繼電器的負(fù)極輸入端連接; 光電親合器的兩輸入端分別與溫度控制器的兩輸出端連接，光電親合器的一個輸出端接地，另一個輸出端分別與電阻R2的一端、NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地，NPN型三極管的集電極與電阻R1的一端連接；電阻R2的另一端接電源VCC ; 第二直流繼電器的正極輸入端、第三直流繼電器的正極輸入端連接電源VCC ;第二直流繼電器的負(fù)極輸入端、第三直流繼電器的負(fù)極輸入端與電阻R1的另一端連接； 第一直流繼電器的正極輸出端、第二直流繼電器的正極輸出端接電源VCC ;第三直流繼電器的負(fù)極輸出端、第四直流繼電器的負(fù)極輸出端接地；第一直流繼電器的負(fù)極輸出端、第三直流繼電器的正極輸出端接半導(dǎo)體制冷片TEC負(fù)極；第二直流繼電器的負(fù)極輸出端、第四直流繼電器的正極輸出端接半導(dǎo)體制冷片TEC正極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器，其特征在于:溫度控制器型號為MC8809S，其控制精度為0.001°C，光電耦合器型號為TLP521-1 ;半導(dǎo)體制冷片TEC尺寸為20mmX 20mm，緊貼在樣品微流池表面；電阻札的阻值100歐姆，電阻&的阻值10千歐姆。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于相位型表面等離子共振傳感器的恒溫控制器。本實(shí)用新型利用一個超高精度的溫度控制器，一個鉑探頭傳感器，四個固態(tài)直流繼電器，一個光電耦合器，一個半導(dǎo)體制冷片TEC，一個NPN型三極管和若干電阻，使得樣品的溫度波動得到改善，減小了相位型SPR傳感器的傳感噪聲。該控制器成本低廉，穩(wěn)定可靠，能夠顯著的控制檢測樣品的溫度波動，提高相位型SPR傳感器的檢測精度。
【IPC分類】G01N21/01, G05D23/32
【公開號】CN205068197
【申請?zhí)枴緾N201520835172
【發(fā)明人】江麗, 吳勝楠, 何賽靈
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月26日