專利名稱：一種用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原子吸收光譜儀器領(lǐng)域，具體的講是一種原子吸收分光光度計(jì)的氖 燈電源控制電路。
背景技術(shù)：
分光光度計(jì)就是利用分光光度法對物質(zhì)進(jìn)行定量定性分析的儀器。分光光度法是通過 測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析 的方法。常用的波長范圍為(1)200 400nrn的紫外光區(qū),(2)400 760nm的可見光 區(qū),(3)2.5 25nm (按波數(shù)計(jì)為4000cm<-l> 400cm<-l>)的紅外光區(qū)。所用儀器為紫外分 光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)(或比色計(jì))、紅外分光光度計(jì)或原子吸收分光光度計(jì)。
原子吸收光譜分析法是利用基態(tài)原子對特征波長的輻射吸收現(xiàn)象的一種測量方法。通 常原子處于基態(tài)，對于每種元素，其原子的基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需能量是一定的，這種特 定的能量稱為特征譜線。在原子吸收光譜分析法中，利用空心陰極燈作為光源，發(fā)射某一 元素特征波長，通過原子蒸汽以后，原子蒸汽對該特征波長光產(chǎn)生吸收，根據(jù)光的吸收程 度計(jì)算元素原子濃度。
當(dāng)光強(qiáng)度為10的光束通過原子濃度為C的媒質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)度減弱至I，它遵循郎伯-
比爾吸收定律
A = lg(IO /I) = KCL
A:吸光度
10 :入射特征譜線輻射光強(qiáng)度 I:出射特征譜線輻射光強(qiáng)度 k:吸收系數(shù)L:特征輻射光經(jīng)過火焰路程 C:原子濃度
這個(gè)方程告訴我們吸光度與原子濃度在一定條件下成線性關(guān)系。利用待測元素的共振 輻射，通過其原子蒸汽，測定其吸光度的裝置稱為原子吸收分光光度計(jì)。它有單光束， 雙光束，雙波道，多波道等結(jié)構(gòu)形式。如圖1所示，其基本結(jié)構(gòu)包括光源，原子化器8，
光學(xué)系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)，空心陰極燈6為光源，陰極燈電源1氘燈電源2及半透半反鏡7 組成了光學(xué)系統(tǒng)，平衡歩進(jìn)馬達(dá)3、波長歩進(jìn)馬達(dá)4、歩進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)5、單色器9、光電倍 增管IO、微處理機(jī)ll、計(jì)算機(jī)12、直流穩(wěn)壓電源13構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)，空心陰極燈6發(fā)射某 一元素特征波長，通過計(jì)算機(jī)12控制微處理機(jī)11控制歩進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)5間接控制平衡歩進(jìn) 馬達(dá)3、波長步進(jìn)馬達(dá)4，使半透半反鏡7進(jìn)行局部調(diào)整，光透過透鏡經(jīng)過原子化器8再 經(jīng)過單色器9及光電倍增管10，從而通過微處理機(jī)ll進(jìn)行計(jì)算。它主要用于痕量元素雜 質(zhì)的分析，具有靈敏度高及選擇性好兩大主要優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于特種氣體，金屬有機(jī) 化合物，金屬醇鹽中微量元素的分析。
在利用氘燈扣背景的原子吸收光譜儀器的設(shè)計(jì)中，給氘燈燈絲加熱的氘燈電源2是一 個(gè)非常重要的問題，因?yàn)榈谝弧㈦疅魺艚z加熱狀態(tài)的穩(wěn)定與否，會(huì)對気燈扣背景的效果產(chǎn) 生非常大的影響，氘燈工作越穩(wěn)定，扣背景效果會(huì)越好，儀器性能也會(huì)得到很大的提高， 而如果氘燈工作不穩(wěn)定，扣背景效果會(huì)很差，甚至?xí)a(chǎn)生錯(cuò)誤；第二，氘燈的使用壽命很 大程度上取決于氘燈加熱燈絲的使用壽命，長時(shí)間加熱會(huì)降低它的壽命，理論上講，如果 降低気燈點(diǎn)燃后的工作電壓，就可以延長氖燈的壽命，但是，気燈在點(diǎn)燃時(shí)又需要比較大 的電壓與電流，從而造成了難以調(diào)和的矛盾。理想的情況應(yīng)該是氘燈電源在氘燈啟動(dòng)時(shí) 能提供一個(gè)較高的電壓，而在氘燈工作時(shí)，則能提供一個(gè)較低的穩(wěn)定電壓，從而延長氘燈 的使用壽命。
而現(xiàn)有技術(shù)中，氘燈燈絲加熱電源都是通過繼電器控制燈絲與變壓器的輸出來實(shí)現(xiàn)加 熱電壓的切換。如圖2所示，在此電路中，接口 P—Powerl與接口 P—Controll為輸入接口， PD1為輸出接口，連至氖燈加熱絲兩端。接口P一Powerl接到電源輸入端，電源電壓范圍11V 15V，電流不小于2.5A; P—Controll接到單片機(jī)輸出口，接口為5V; P_D1接到氘燈 加熱絲兩端。JD1為歐姆龍繼電器，型號(hào)為OMRON-G6B。當(dāng)控制端Heat為高電平時(shí)，繼 電器不工作，P—D1兩端電壓為0V;當(dāng)控制端Heat為低電平時(shí)，繼電器正常工作，3腳與 4腳導(dǎo)通，P一Dl兩端電壓等于輸入電壓Vin，此時(shí)對氘燈加熱絲加熱。這樣気燈一直輸入 恒定電壓，工作狀態(tài)沒法改變，長時(shí)間的加熱肯定會(huì)縮短氘燈壽命；同時(shí)加熱頻率較低， 對背景扣除信號(hào)影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過將DC/DC轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用到原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源的控制 中，通過改變反饋量來適時(shí)變換輸出電壓，從而使氘燈的壽命大為增加，扣背景效果更好。
為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案
一種用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，用于控制給氘燈負(fù)載提供的電源 切換，包括
一電源輸入端，用于為気燈負(fù)載提供電源； 一單片機(jī)接口端，用于為控制電路提供控制信號(hào)；
及一氘燈負(fù)載接口端，連接到氘燈負(fù)載上，所述電容與一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路連接，DC/DC 轉(zhuǎn)換電路再與單片機(jī)接口端連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路由DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，濾波模塊， 輸出電壓控制模塊，電路使能模塊連接組成，所述輸出電壓控制模塊的輸出電壓端與氘燈 負(fù)載接口端連接。
進(jìn)一步地，在電源輸入端連接一用于對輸入電壓進(jìn)行濾波的電容。 進(jìn)一步地，所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊包括一電源管理芯片， 一續(xù)流二極管， 一儲(chǔ)能電感， 一儲(chǔ)能電容，第三電阻及第三電容，所述電源管理芯片的第一腳接電源輸入端，第二、三 腳接地，第四腳接輸出電壓控制模塊，第五腳串接第三電阻及第三電容后接地，第六腳接 電路使能控制模塊，第七、八腳接一續(xù)流二極管后接地，接一儲(chǔ)能電感后連接到氘燈負(fù)載一儲(chǔ)能電容后接地。
進(jìn)一步地，所述濾波模塊包括一第二電感、第五、六電容，所述濾波模塊一端接儲(chǔ)能 電感，另一端接気燈負(fù)載接口端。
進(jìn)一步地，所述輸出電壓控制模塊包括第一、第四、第六、第七、第八電阻及第三光 耦合器，所述第三光耦合器的第三腳接電源管理芯片的第四腳，第三光耦合器的第四腳串 接第八、第六、第一、第四電阻，第三光耦合器的第一腳接第七電阻后接入單片機(jī)接口端， 第三光耦合器的第二腳接數(shù)字地；當(dāng)單片機(jī)接口端的輸入信號(hào)為高電平時(shí)，第三光耦合器 開始工作，山第八、第六、第一、第四電阻組成一電壓反饋回路，當(dāng)單片機(jī)接口端的輸入 信號(hào)為低電平時(shí)，第三光耦合器不工作，由第一、第四電阻組成一電壓反饋回路。
進(jìn)一步地，所述電路使能模塊由第二、第五電阻，第二電容、第二光耦合器組成，第 二光耦合器的第一腳接第五電阻后接入單片機(jī)接口端，第二腳接數(shù)字地，第三腳接電源管 理芯片的第六腳，第四腳接電源輸入端，第二電阻、第二電容與第二光耦合器組成反饋網(wǎng) 絡(luò)為電源管理芯片提供工作使能信號(hào)。
DC/DC轉(zhuǎn)換電路DC (Direct Current)表示的是直流電源，DC/DC轉(zhuǎn)換電路是指直 流/直流轉(zhuǎn)換電路。主要目的是進(jìn)行電壓的變換，先將直流變成交流，變成交流后通過整流、 濾波、穩(wěn)壓等變回直流。DC/DC轉(zhuǎn)換電路一般由控制芯片，電感線圈，二極管，三極管， 電容器構(gòu)成。
由于在檢測儀器領(lǐng)域，大家固定俗成的沿用原有的技術(shù)思路， 一直都將繼電器作為 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行使用，本發(fā)明將DC/DC轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用到氘燈電源的控制中，采用的DC/DC轉(zhuǎn) 換電路是工作狀態(tài)及工作輸出電壓均可以控制的電源電路。DC/DC轉(zhuǎn)換電路由DC/DC轉(zhuǎn) 換模塊，濾波模塊，輸出電壓控制模塊，電路使能模塊連接組成，電源輸入為12V,電流不 小于1.5A，通過由單片機(jī)輸出的一個(gè)電平信號(hào)來控制整個(gè)電路是否工作，以決定是否讓気 燈工作；通過由單片機(jī)輸出的另外一個(gè)電平信號(hào)來對輸出電壓進(jìn)行選擇(可選擇7V或 10V),從而決定氘燈的工作電壓大小。當(dāng)單片機(jī)的控制端口PD2EN為低電平時(shí)，電源控 制芯片不工作，電路輸出電壓為OV，此時(shí)氘燈不工作。當(dāng)PD2EN為高電平時(shí)，電源控制芯片開始工作，輸出電壓則取決于電壓選擇信號(hào)PD2CH。若PD2CH為低電平，輸出電壓 為10V，此時(shí)是對氘燈進(jìn)行加熱，可以很快地點(diǎn)亮氘燈；若PD2CH為高電平，輸出電壓 為7V，此時(shí)可以維持氖燈點(diǎn)亮的狀態(tài)，但燈絲不會(huì)很熱，可以延長気燈壽命。濾波模塊使 得輸出的電壓非常穩(wěn)定，噪聲很小，從而使扣背景效果更好。通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)此 電路很好的解決了氘燈電源的問題。長時(shí)間實(shí)際使用結(jié)果表明，此電路結(jié)構(gòu)比較簡單，占 用PCB板面積小，輸出電壓穩(wěn)定，對氖燈的壽命起了很大的延長作用，對提高儀器性能起 到很大的幫助。


圖1為原子吸收分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中氘燈電源控制電路； 圖3為本發(fā)明氖燈電源控制電路； 圖4為本發(fā)明的濾波模塊的等效電路圖； 圖5為本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊等效電路圖； 附圖標(biāo)號(hào)說明
1、陰極燈電源 2、 D2燈電源3、平衡步進(jìn)馬達(dá) 5、步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)6、空心陰極燈7、半透半反鏡 9、單色器 10、光電倍增管11、微處理機(jī)
13、直流穩(wěn)壓電源
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合

及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
如圖3、圖4、圖5所示，在此電路中，接口 P_Powerl與接口 P—Controll為輸入接口， P_D1為気燈負(fù)載輸出接口。接口 P一Powerl接到電源輸入端，電源電壓范圍11V 15V，電 流不小于2.5A; P_Controll接到單片機(jī)輸出口，可接3.3V或5V; P一D1接到氘燈加熱絲
4、波長步進(jìn)馬達(dá) 8、原子化器 12、計(jì)算機(jī)兩端。在電源輸入端P一Powerl連接一用于對輸入電壓進(jìn)行濾波的電容Cl， Vin_12V為DC-DC 轉(zhuǎn)換電路的輸入電源， 電源輸入端P一Powerl與一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路連接，DC/DC轉(zhuǎn)換 電路再與單片機(jī)接口端連接，DC/DC轉(zhuǎn)換電路由DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，濾波模塊，輸出電壓 控制模塊，電路使能模塊連接組成。
DC/DC轉(zhuǎn)換模塊由U1，L1,D1,C4,R3,C3組成。其中Ul為電源管理芯片，Dl為續(xù)流二 極管，Ll為儲(chǔ)能電感，C4為儲(chǔ)能電容,電阻R3、電容C3為電源管理芯片的補(bǔ)償電路。電 源管理芯片型號(hào)為AOZ10104，是alpha半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，輸入電源電壓為4.5V~16V， 輸出電壓最低為0.8V，電流可達(dá)5A，電源轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%，其中，電源管理芯片的第l 腳接電源輸入端，第2、 3腳接地，第4腳接輸出電壓控制模塊，第5腳為補(bǔ)償端，串接 第三電阻R3及第三電容C3后接地，第6腳接電路使能控制模塊，第7、 8腳為輸出端， 接一續(xù)流二極管D1后接地，接一儲(chǔ)能電感L1后連接到氖燈負(fù)載接口端P一D1，儲(chǔ)能電感L1 同時(shí)連接一儲(chǔ)能電容C4后接地。
濾波模塊由電感L2、電容C5、 C6組成，這是一個(gè)典型的n型濾波電路。濾波模塊一 端接儲(chǔ)能電感L1，另一端接氖燈負(fù)載接口端P一D1。
輸出電壓控制模塊由電阻R1、 R4、 R6、 R7、 R8和光耦合器U3組成。第三光耦合器 U3的第3腳接電源管理芯片U1的第4腳，第4腳串接電阻R1、 R4、 R6、 R8，第1腳接 第七電阻R7后接入單片機(jī)接口端P_Controll,第2腳接數(shù)字地；當(dāng)單片機(jī)接口端P—Contrail 的輸入信號(hào)PD2CH為高電平時(shí)，第三光耦合器U3開始工作，此時(shí)電壓反饋回路由R1、R4、 R6、 R8組成，輸出電壓為
Vout=VrefX[ (R6+R8)脂)/R4+l] 式中Vref為電源管理芯片的輸出基準(zhǔn)電壓,為0.8V。 當(dāng)單片機(jī)接口端P—Controll的輸入信號(hào)為低電平時(shí)，第三光耦合器U3不工作，此時(shí) 電壓反饋回路由R1、 R4組成，輸出電壓為
Vout=VrefX (Rl/R4+1) 電阻R7為限流電阻，起到保護(hù)芯片U3的作用。這樣，我們實(shí)現(xiàn)了通過PD2CH來改
9變輸出電壓的功能。
電路使能模塊由電阻R2、R5,電容C2，第二光耦合器U2組成。第二光耦合器U2的第 l腳接電阻R5后接入單片機(jī)接口端P一Contro11，第2腳接數(shù)字地，第3腳接電源管理芯片 Ul的第6腳，第4腳接電源輸入端P一Powerl，電阻R5為限流電阻，起到保護(hù)芯片U2的 作用，電阻R2、 R5,電容C2組成反饋網(wǎng)絡(luò)為電源管理芯片U1提供工作使能信號(hào)。
如圖3所示，在各個(gè)接口連接完畢的條件下，控制端口 PD2EN為低電平，此時(shí)第一 光耦U2 (PC817系列)不工作，芯片AOZ1014的6腳為低電平，芯片不工作，輸出電壓 Vout為0;當(dāng)PD2EN為高電平時(shí)，第一光耦U2正常工作，芯片U1的6腳為高電平，芯 片正常工作，輸出電壓Vout由PD2CH來決定，當(dāng)PD2CH為低電平時(shí)，由電阻第一電阻 Rl、第四電阻R4組成的反饋網(wǎng)絡(luò)輸出電壓Vout為10V;當(dāng)PD2CH為高電平時(shí)，由第一 電阻R1、第四電阻R4、第六電阻R6、第八電阻R8組成的反饋網(wǎng)絡(luò)輸出電壓Vout為6V。
權(quán)利要求
1、一種用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，用于控制給氘燈負(fù)載提供的電源切換，包括一電源輸入端，用于為氘燈負(fù)載提供電源；一單片機(jī)接口端，用于為控制電路提供控制信號(hào)；及一氘燈負(fù)載接口端，連接到氘燈負(fù)載上，其特征在于所述電源輸入端與一DC/DC轉(zhuǎn)換電路連接，DC/DC轉(zhuǎn)換電路再與單片機(jī)接口端連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路由DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，濾波模塊，輸出電壓控制模塊，電路使能模塊連接組成，所述輸出電壓控制模塊的輸出電壓端與氘燈負(fù)載接口端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，其特 征在于在電源輸入端連接一用于對輸入電壓進(jìn)行濾波的電容。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，其特 征在于所述DC/DC轉(zhuǎn)換模塊包括一電源管理芯片， 一續(xù)流二極管，一 儲(chǔ)能電感， 一儲(chǔ)能電容，第三電阻及第三電容，所述電源管理芯片的第一 腳接電源輸入端，第二、三腳接地，第四腳接輸出電壓控制模塊，第五腳 串接第三電阻及第三電容后接地，第六腳接電路使能控制模塊，第七、八 腳接一續(xù)流二極管后接地，接一儲(chǔ)能電感后連接到氘燈負(fù)載接口端，儲(chǔ)能 電感同時(shí)連接一儲(chǔ)能電容后接地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，其特 征在于所述濾波模塊包括一第二電感、第五、六電容，所述濾波模塊一 端接儲(chǔ)能電感，另一端接氘燈負(fù)載接口端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，其特 征在于所述輸出電壓控制模塊包括第一、第四、第六、第七、第八電阻 及第三光耦合器，所述第三光耦合器的第三腳接電源管理芯片的第四腳， 第三光耦合器的第四腳串接第八、第六、第一、第四電阻，第三光耦合器的第一腳接第七電阻后接入單片機(jī)接口端，第三光耦合器的第二腳接數(shù)字 地；當(dāng)單片機(jī)接口端的輸入信號(hào)為高電平時(shí)，第三光耦合器開始工作，由第八、第六、第一、第四電阻組成一電壓反饋回路，當(dāng)單片機(jī)接口端的輸 入信號(hào)為低電平時(shí)，第三光耦合器不工作，由第一、第四電阻組成一電壓 反饋回路。
6、根據(jù)權(quán)利要求3所述用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，其特 征在于所述電路使能模塊由第二、第五電阻，第二電容、第二光耦合器組成，第二光耦合器的第一腳接第五電阻后接入單片機(jī)接口端，第二腳接 數(shù)字地，第三腳接電源管理芯片的第六腳，第四腳接電源輸入端，第二電 阻、第二電容與第二光耦合器組成反饋網(wǎng)絡(luò)為電源管理芯片提供工作使能 信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于原子吸收分光光度計(jì)的氘燈電源控制電路，用于控制給氘燈負(fù)載提供的電源切換，包括一電源輸入端，用于為氘燈負(fù)載提供電源；一單片機(jī)接口端，用于為電路提供控制信號(hào)及一氘燈負(fù)載接口端，連接到氘燈負(fù)載上，所述電源輸入端與一DC/DC轉(zhuǎn)換電路連接，DC/DC轉(zhuǎn)換電路再與單片機(jī)接口端連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路由DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，濾波模塊，輸出電壓控制模塊，電路使能模塊連接組成，所述輸出電壓控制模塊的輸出電壓端與氘燈負(fù)載接口端連接。本發(fā)明通過將DC/DC轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用到氘燈電源的控制中，通過改變反饋量來適時(shí)變換輸出電壓，從而使氘燈的壽命大為增加，扣背景效果更好。
文檔編號(hào)G01N21/31GK101521975SQ20091002981
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者劉召貴, 剛 應(yīng), 李勝輝, 胡曉斌, 韋大綸 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司