Σχεδιασμός Και Κατασκευή Ψηφιακού-αναλογικού Συστήματος Για Σταθεροποίηση Θερμοκρασίας Σε Κυτταρική Κυψέλη

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική σχεδιάστηκε ένα ψηφιακό-αναλογικό σύστημα, το οποίο διατηρεί σε σταθερή θερμοκρασία βιολογικά δείγματα για τις ανάγκες του εργαστηρίου Βιοϊατρικής Οπτικής και Εφαρμοσμένης Βιοφυσικής.Το σύστημα που σχεδιάστηκε στηρίζεται σε ένα θερμοηλεκτρικό στοιχείο, το οποίο δίνει τη δυνατότητα διατήρησης της θερμοκρασίας με έλεγχο του ρεύματος που το διαρρέει. Για τον έλεγχο του ρεύματος κατασκευάστηκε ένας dc σε dc παλμικός μετατροπέας υποβιβασμού τάσης (buck converter). Το κύκλωμα του ελέγχου κλείνει μέσω ενός αισθητήρα RTD συνδεδεμένου σε ένα αναλογικό κύκλωμα που ως έξοδο δίνει διαφορά τάσης. Για την μετατροπή αυτής της τάσης σε θερμοκρασία και τον έλεγχο του duty cycle του παλμικού τροφοδοτικού χρησιμοποιήθηκε ο μικροεπεξεργαστής C8051F411. Ο χρήστης της εφαρμογής που κατασκευάσαμε έχει την δυνατότητα να επικοινωνεί με τον μικροεπεξεργαστή μέσω μιας οθόνης αφής (ulcd32pt_gfx2). Μέσω της οθόνης, ο χρήστης λαμβάνει δεδομένα σε μορφή γραφικής παράστασης και εισάγει την επιθυμητή θερμοκρασία. Επομένως δεν απαιτείται σύνδεση του συστήματος με υπολογιστή στοιχείο που καθιστά την εφαρμογή εύχρηστη και αυτόνομη. Ο μικροεπεξεργαστής C8051F411 προγραμματίστηκε ώστε να συγχρονίζει τα επιμέρους κυκλώματα, να επικοινωνεί με την οθόνη αφής μέσω του UART και να πραγματοποιεί τον έλεγχο της θερμοκρασίας. Ο έλεγχος της γίνεται με έναν ευριστικό αλγόριθμο κατάλληλο για τον 8-bit μικροεπεξεργαστή μας. Απεδείχθη με βάση τις μετρήσεις που έγιναν, ότι η ακρίβεια της θερμοκρασίας είναι της τάξης του 0,3οC.Τέλος αξίζει να αναφερθεί ότι ο μικροεπεξεργαστής προγραμματίστηκε σε γλώσσα c και η οθόνη αφής στην γλώσσα που την συνόδευε.