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      用于生物制藥中的多點無線測溫系統(tǒng)

      2011-06-22 07:18:44常小青檀宏杰馮獻彬王春巖
      電氣技術(shù) 2011年9期
      關(guān)鍵詞:光電池生物制藥變送器

      常小青 檀宏杰 馮獻彬 王春巖

      (1.石藥集團維生藥業(yè),石家莊 050035;2.榮信電力電子股份有限公司,遼寧 鞍山 114051)

      生物制藥產(chǎn)業(yè)被公認為是21世紀的朝陽產(chǎn)業(yè),是生物技術(shù)應(yīng)用最廣泛、成效最顯著、發(fā)展最迅速的一個領(lǐng)域。它將生物技術(shù)和制藥產(chǎn)業(yè)合為一體,涉及到化學、基因?qū)W、、生物信息學、病理、物理等各學科,是一個多學科支撐的知識體系。

      所謂生物制藥就是把生物工程技術(shù)應(yīng)用到藥物制造領(lǐng)域的過程,其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù),對 DNA進行切割、插入、連接和重組,從而獲得生物醫(yī)藥制品。廣義的生物制藥包括了基因工程制藥、生化制藥等;而狹義的生物制藥則主要是指基因工程制藥。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為起始材料,采用生物學工藝或分離純化技術(shù)制備并以生物學技術(shù)和分析技術(shù)控制中間產(chǎn)物和成品質(zhì)量制成的生物活化制劑。

      在生物制藥工藝過程中,其溫度的測量及控制一直是重要環(huán)節(jié)之一,它對于生產(chǎn)過程和最終產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著決定性影響。在生物制藥工藝過程中,往往需要多點同時測溫,并且還要按照預(yù)定的溫度規(guī)程進行控制。而生物制藥現(xiàn)場往往連線和供電不便,故多點無線測溫是新興的溫度測量及控制的技術(shù),帶有現(xiàn)場總線的系統(tǒng)更是現(xiàn)代測控技術(shù)的發(fā)展趨勢。

      1 系統(tǒng)組成原理

      1)系統(tǒng)外形

      無線測溫系統(tǒng)外形見圖 1(左為測溫無線發(fā)送模抉,右為測溫無線接收模抉)。

      圖1 無線測溫系統(tǒng)外形

      2)系統(tǒng)電路組成

      系統(tǒng)電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖見圖2。

      圖2 系統(tǒng)電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

      測溫無線發(fā)送模塊,可以1~n個,n小于256個。測溫無線接收模塊與測溫無線發(fā)送模塊之間采用藍牙技術(shù)的無線傳輸方式。測溫無線接收模塊可作成多路,其路數(shù)依據(jù)要求而定,且具有智能控制的現(xiàn)場總線功能。

      3)測溫無線發(fā)送模塊電路組成

      測溫無線發(fā)送模塊電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖見圖3。

      圖3 測溫無線發(fā)送模抉電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

      測溫無線發(fā)送模抉內(nèi)部組成:

      (1)溫度變送器

      溫度變送器采用一線總線制的高度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器,即DS18B20。

      DS18B20基本性能:DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1-Wire,即單總線器件,具有線路簡單,體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng),具有線路簡單,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計,十分方便。

      DS18B20產(chǎn)品的特點:①只要求一個端口即可實現(xiàn)通信;②在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號;③實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫;④測量溫度范圍在-55℃~+125℃之間;⑤數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9位到12位選擇;⑥內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。

      (2)CPU2—微電腦:負責測溫處理,指揮藍牙無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送。

      (3)藍牙無線模塊:藍牙技術(shù)是一種短距(10~15m)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它能將各種通信設(shè)備、計算機及其終端設(shè)備、各種數(shù)字數(shù)據(jù)系統(tǒng)。此處用于無線傳送測溫數(shù)據(jù)。

      (4)供電:采用光電池供電。本供電系統(tǒng)由硅光電池、充電控制電路和可充電電池組成。因此,測溫無線發(fā)送模塊可用于不便提供交流電源供電,或高壓區(qū)測溫及移動體(無電源)測溫等場合。

      4)測溫無線接收模塊

      (1)測溫無線接收模電塊路組成

      測溫無線接收模電塊路組成結(jié)構(gòu)示意框見圖4。

      圖4 測溫無線接收模塊電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

      (2)測溫無線接收模塊內(nèi)部組成

      CPU1—微電腦:負責接收藍牙無線發(fā)送的測溫信息,驅(qū)動顯示。

      藍牙無線模塊:同測溫無線發(fā)送模塊。

      電源:采用通用的開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源。

      顯示單元:采 0.5寸七段LED數(shù)碼管組成顯示單元。

      2 創(chuàng)新點

      2.1 原理創(chuàng)新

      1)采用超小型高度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器DS18B20。

      DS18B20數(shù)字溫度計是 1-Wire,即單總線器件,具有線路簡單,體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng),具有線路簡單,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計,十分方便。

      2)采用藍牙無線測溫系統(tǒng)。

      3)采用光電池供電。

      上述三種技術(shù)組合,實現(xiàn)了超小型、低功耗、多路、無線測溫系統(tǒng),是一項原理創(chuàng)新。

      2.2 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

      1)采用多個藍牙無線測溫發(fā)射模塊,一個集中藍牙無線測溫接收模塊結(jié)構(gòu),是一種多點靈活的無線測溫結(jié)構(gòu)。

      2)采用超小型高度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器,光電池供電的一體化測溫結(jié)構(gòu)。

      上述裝置是一種典型的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

      2.3 技術(shù)創(chuàng)新

      采用超小型高度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器、藍牙無線和光電池供電等技術(shù)屬技術(shù)創(chuàng)新。

      對于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)來講,管理層要轉(zhuǎn)變觀念,認識到員工培訓(xùn)的重要性。同時要對公司全體員工展開宣傳教育,使其明白培訓(xùn)的重要性,不可再令公司的教育培訓(xùn)流于形式。

      2.4 應(yīng)用創(chuàng)新

      采用超小型高度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器、藍牙無線收發(fā)和光電池供電的測溫系統(tǒng),使用靈活,可用于不方便提供交流供電,特別是移動物體和高電壓場合的測溫,多路無線測溫和集中顯示等場合,將本多點無線測溫系統(tǒng)應(yīng)用于生物制藥產(chǎn)業(yè),這是一種應(yīng)用創(chuàng)新。

      3 產(chǎn)品主要技術(shù)指標

      1)測溫范圍:-55~+125℃。

      2)數(shù)字溫度計的分辨率:用戶可以從 9位到12位選擇。

      3)測溫發(fā)送裝置數(shù)據(jù)間隔:約 7s發(fā)送一個數(shù)據(jù),且可預(yù)先設(shè)定。

      4)測溫精度:±0.5℃。

      5)測溫上、下限:可設(shè)定,并記憶,停電不丟,可以控制溫度范圍,也可設(shè)置超限報警。

      6)探頭:不銹鋼管測溫探頭,長度可變,抗腐蝕。

      7)藍牙無線數(shù)據(jù)傳輸:數(shù)據(jù)傳輸短距(10~15m),它能用于各種通信設(shè)備、計算機及其終端設(shè)備、各種數(shù)字數(shù)據(jù)系統(tǒng)。此處用于無線傳送測溫數(shù)據(jù)。

      8)藍牙無線測溫發(fā)射模塊:尺寸為 84mm×104mm×176mm。其中:176mm為溫度變送器尺寸,其尺寸可位實際需要訂制。

      9)測溫無線接收模塊:尺寸為 96mm×96mm×110mm。采5寸七段LED數(shù)碼管組成顯示單元,顯示測溫值。

      10)供電:無線測溫發(fā)射模塊,+5V光電池給充電電池供電,太陽光下,充電8h,可供測溫發(fā)射模塊工作 16h,也可由白熾燈充電。充電狀態(tài)由發(fā)光二管顯示, 也可就用鋰電池供電。無線測溫接收模塊工作電源為220VAC,采用直流開關(guān)電源供電。

      4 結(jié)論

      生物制藥中的溫度檢測是為了控制制藥過程的溫度,對于生物制藥是十分重要的。目前傳統(tǒng)生物制藥中的溫度檢測多采用熱電偶摸擬方式長線傳輸,易受干擾,且可靠性差,測量精度低,影響生物制藥要求。由于摸擬方式測溫,連線多,不方便多點同時測溫。

      用于生物制藥中的多點無線測溫系統(tǒng),是一種現(xiàn)代多點無線測溫裝置,在生物制藥過程中的實際應(yīng)用,它能提高生物制藥的測控水平,保證生物制藥的工藝穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)采用了超小型高度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器DS18B20、藍牙無線收發(fā)技術(shù)和光電池供電,使系統(tǒng)的體積小,重量輕,且低功耗,智能測溫控溫,其使用靈活,在生物制藥中具有實用和推廣價值。

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