技术领域
本发明涉及精密量取技术领域，具体涉及一种自动量取器及量取方法，特别适用于粉末、颗粒状物料的取料和量取。
背景技术：
在化学试验中，称量粉末、颗粒状化学药品都是用药匙，纸槽等取药工具配合天平等称量工具一起完成的，这种技术耗时长，精度低。在其他方面，例如在做菜时，厨师们习惯于以经验加调料，这会产生味道的偏差，不利于大型连锁式餐饮业经营。现今已有各种各样的自动量取装置，但大部分适用于工业生产而非化学实验室，精度不够高，结构复杂不利于清洗，而且对于物料的密度及颗粒大小等要求较严格通用性差。
技术实现要素：
为了解决化学药品量取慢，精度低，做菜调料施加量不准等问题，本发明提出了一种自动量取器及量取方法，该自动量取器能够快速，精确地量取粉末、颗粒状固体，适用于各种粉末颗粒状物料，结构简单，体积小，不失化学实验所要求的易清洁等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自动量取器，包括容器、衔接装置、取料装置和底座，
容器放置于底座上，容器与底座能够分离，容器下底中央为矩形出料口；
衔接装置固定在容器下部，所述衔接装置包括2个固定块、1个固定板、1个弹簧、1个阻挡块和1个活动块；衔接装置的2个固定块和1个阻挡块固定在容器底部，活动块位于容器底部中央；活动块夹在2个固定块之间，紧靠容器底部，一端通过弹簧与一固定板相连，另一端受弹力顶住阻挡块；所述活动块为一五棱柱，五棱柱的两个底面朝向2个固定块，活动块与固定块相接触的面上分别有凸棱和凹棱形成滑动轨道；五棱柱由长方体截去一个靠近阻挡块下方的三棱柱形成，使活动块下面为一平面和一向上的斜面组成；
取料装置包括取料轮和与之相连的传动装置、单片机，单片机连接传动装置；取料轮通过两个底座固定块固定于底座上表面，取料轮的轴水平，轴两端穿入两个底座固定块，底座固定块固定于底座上表面。
而且，取料轮为一个圆柱体，侧面设置偶数个凹槽形成，圆柱的高小于半径；取料轮静止时，通过单片机控制使其有一个凹槽朝向正上方。
而且，出料口长等于取料轮的直径，宽等于取料轮的高。
而且，底座固定块侧面的长等于取料轮的直径，底座固定块的高等于衔接装置的固定块的高且等于阻挡块的高。
而且，五棱柱靠近阻挡块的一面的底面边长要大于取料轮的轴距底座固定块上表面的距离。
而且，活动块的斜面的下边与上边的水平距离大于取料轮的直径。
而且，所述五棱柱的高大于取料轮的高。
而且，固定块与阻挡块相对的面之间的距离等于取料轮的直径。
而且，底座设置输入输出装置、称量装置和接料装置；输入输出装置包括显示屏、键盘和蜂鸣器，称量装置为一电子称；接料装置为接料皿；显示屏、键盘、蜂鸣器、步进电机、电子秤分别与单片机相连；电子秤位于座体内部的下部，接料皿的下方。
本发明还提供根据上述自动量取器实现的量取方法，当用户从输入输出装置的键盘输入要量取的质量并确定开始量取，通过单片机控制步进电机转动使得取料轮转动；电子秤持续传给单片机所称物体的质量，当达到所要量取的质量时，通过单片机使取料轮有一凹槽朝向正上方，封住出料口；量取结束后，单片机通过蜂鸣器和显示屏提示用户取出接料皿。
本发明所提出自动量取器的有益效益是，结构简单易于清洗，容器可与底座分离，易于加料；采用相应量取方法能够快速、精确量取所需物料，且装置体积小，易清洁，适用于各种粉末颗粒物料的量取。
附图说明
图1本发明实施例所提供自动量取器的整体示意图。
图2本发明实施例所提供移动瓶的瓶体示意图。
图3本发明实施例所提供衔接装置安装的立体图。
图4本发明实施例所提供瓶体的立体图。
图5本发明实施例所提供衔接装置的立体图。
图6本发明实施例所提供胶塞的示意图。
图7本发明实施例所提供底座的示意图。
图8本发明实施例所提供取料轮的立体图。
图9本发明实施例所提供取料轮的主视图。
图10本发明实施例所提供取料轮的侧视图。
图11本发明实施例所提供接料皿的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
本发明实施例提出一种自动量取器，包括容器，衔接装置，取料装置，底座；衔接装置包括2个固定块、1个固定板、1个弹簧、1个阻挡块和1个活动块；取料装置包括取料轮和与之相连的传动装置（可采用步进电机）以及单片机，单片机连接传动装置；衔接装置固定在容器下部；衔接装置的2个固定块和1个阻挡块固定在容器底部，活动块夹在2个固定块之间，紧靠容器底部，一端通过一弹簧与一固定板相连，另一端受弹力顶住阻挡块，此时活动块位于容器底部中央；活动块为一五棱柱，五棱柱的两个底面朝向2个固定块，活动块与固定块相接触的面上分别有凸棱和凹棱形成滑动轨道；五棱柱由长方体截去一个靠近阻挡块下方的三棱柱形成的，使活动块下面为一平面和一向上的斜面组成；取料轮通过两个底座固定块固定于底座上表面，取料轮的轴水平（默认和底座相比处于水平），轴两端穿入两个底座固定块，底座固定块固定于底座上表面。
容器可与底座分离，容器下底中央为矩形出料口。使用时，将容器放置于底座上；
本发明的设计为，取料轮为一个圆柱体，在侧面挖出偶数个凹槽，转动时会把存在凹槽内的物料投入到下方的接料皿中，当取料轮静止时，处于水平的直径两端没有凹槽，这样就能封住出料口。具体实施时，本领域技术人员可以自行指定凹槽的个数。实施例的取料轮由一个圆柱体在侧面以60度为夹角挖出六个凹槽形成，圆柱的高小于半径；取料轮静止时，通过单片机控制使其有一个凹槽朝向正上方。
进一步地，实施例有以下设置：
出料口长等于取料轮的直径，宽等于取料轮的高。
取料轮的轴处于底座固定块的左右中央，且底座固定块侧面的长等于取料轮的直径，底座固定块的高等于衔接装置的固定块的高且等于阻挡块的高。
五棱柱靠近阻挡块的一面的底面边长要大于取料轮的轴距底座固定块上表面的距离。这样可以保证当底座和移动瓶衔接完毕的时候，取料轮前后两段有平面与之相切，保证了当取料轮静止时出料口封闭。
所述活动块的斜面的下边与上边的水平距离大于取料轮的直径。这样可以保证取料轮或者底座固定块在与移动瓶接触的时候能够首先接触到斜面，并给斜面一个压力，使活动块向后移动。
所述五棱柱的高大于取料轮的高。这样可以保证活动块最终顶在底座固定块上而不是取料轮上，减小了对取料轮的摩擦力。
固定块与阻挡块相对的面之间的距离等于取料轮的直径。这样可以保证当底座与移动瓶衔接完毕的时候，底座固定块刚好插入固定块和阻挡块之间，对移动瓶起到固定的作用。
为了便于实现取料控制，本发明实施例进一步提出底座包括输入输出装置、称量装置、接料装置；输入输出装置包括显示屏，键盘和蜂鸣器。称量装置为一高精度电子称；接料装置为接料皿；采用取料装置中的单片机和步进电机实现控制。显示屏、键盘、蜂鸣器、步进电机、电子秤都与单片机相连；显示屏、键盘和蜂鸣器固定于底座的前表面。底座前表面中部有一矩形开口，内部放有接料皿，接料皿为一圆台形容器，上粗下细，侧面有环形把手，接料皿位置和取料轮相应。电子秤位于座体内部的下部，接料皿的下方。
具体实施时，容器中可采用一带胶塞的瓶体（移动瓶），且因为化学药品有的对玻璃具有腐蚀性，所以用胶塞盖住瓶口不易使瓶盖和瓶体连在一起，盖住瓶口可以隔绝空气，避免药品受潮或风化。
其使用方法如下：当用户从输入输出装置的键盘输入要量取的质量并确定开始量取，单片机控制步进电机转动使得取料轮转动。具体实施时，本领域技术人员可自行预设转动速度调整方式，例如速度先快后慢，对剩余物料质量呈梯度变化，到最后剩余1克要量取时速度接近于零。具体梯度可依据取料轮的大小凹槽的个数、容积、自动量取器的高度等因素决定。当停止取料时，单片机将立即使取料轮转到初始状态，即有一凹槽朝向正上方，封住出料口。当有一个凹槽朝上的时候，有一个完整的直径处于水平，这样就可以封住取料口。而其他情况下，会有凹槽导通上下两部分，使物料漏出。电子秤每毫秒都传给单片机一次所称物体的质量，当质量增加达到了所要量取的质量时，单片机则执行停止取料命令。量取结束后，蜂鸣器和显示屏提示用户取出接料皿。
参见图1~11，实施例中自动量取器具体设计如下：
如图1，自动量取器包括容器——移动瓶（图3）和底座（图7）两部分。如图2，移动瓶包括胶塞，瓶体1和衔接装置2。如图5衔接装置包括2个固定块6、1个阻挡块7、1个固定板8、1个弹簧和1个活动块5。如图7，底座包括座体、输入输出装置、取料装置、称量装置、接料装置和控制装置。输入输出装置包括显示屏9，15健的键盘10和蜂鸣器。具体实施时也可采用其他类型的键盘。取料装置包括取料轮13和与之相连的步进电机等传动装置。称量装置为一电子称，精确度为千分之一克。接料装置为一接料皿11。控制装置为单片机。
从图中可以看出各结构的空间关系，下面将详细介绍各结构位置的约束条件，以及尺寸。
图4瓶体：瓶体外壁3为70mm长70mm宽80mm高的长方体。瓶颈为8mm高的圆柱体，瓶口外翻，瓶颈内壁为17mm半径圆柱体。瓶体内壁为32mm半径的圆柱体，下部分为由圆形过渡到矩形出料口4的曲面。矩形出料口4长12mm，宽5mm。瓶体材料为玻璃。
图5衔接装置:固定块6为长方体，长29mm，宽26mm，高15mm。阻挡块7为长方体，长70mm，宽29mm，高15mm。活动块5为五棱柱，五边形的5边依次为25mm、15mm、13mm、17mm、3mm，与17mm边相邻的两个角均为135°，其余角为直角。五棱柱高为18mm。活动块5可在2个固定块6之间贴瓶体1底部移动，移动到一端就被阻挡块7顶住，此时刚好封住矩形出料口4；另一端通过一弹簧与一固定板8相连，使其受弹力顶住阻挡块7，封住出料口4。五棱柱的两个底面分别贴着2个固定块6，活动块5与固定块6相接触的面上分别有凸棱和凹棱形成滑动轨道。固定板厚2mm长18mm宽15mm。衔接装置除弹簧为金属外，其余部分均为玻璃。
图6胶塞:胶塞为一橡胶圆台，上底半径为19mm，下底半径为13mm，高16mm。胶塞材料橡胶。
图8取料轮：由一个圆柱体在侧面以60度为夹角挖出六个凹槽14形成。圆柱体半径6mm，高5mm。凹槽14半径2.5mm。取料轮材料为玻璃，可参见图9、图10。
图7底座：底座固定块12为一个长方体，长32.5mm，宽12mm，高15mm。与之对称的另一个底座固定块12尺寸相同。座体为两个长方体拼接成，一前一后。前长方体长70mm，宽6mm，高100mm。后长方体长70mm，宽70mm，高50mm。取料轮的轴两端穿入两个底座固定块12的侧面，穿入点距底座固定块12的上表面3mm，距底座固定块12的前表面6mm。底座固定块12固定于座体上表面，底座固定块12的后表面距座体的后表面29mm。两个底座固定块12中间，取料轮13下方有一长方体空洞用来传输物料。该长方体空洞长12mm，宽5mm，高20mm。此空洞称为空洞a，联通了下方放接料皿11的空洞，称为空洞b，空洞b从底座前表面开口水平向内延伸，也为一长方体。空洞b的前表面开口为长50mm，宽16mm的矩形。空洞b向内延伸深度为60mm。空洞b内放有接料皿11。接料皿11为一圆台形容器，上底半径22mm，下底半径14mm，侧面有环形把手。空洞b的下表面即是电子秤的上表面。电子秤的精确度为千分之一克。座体内部还安装有单片机、步进电机。显示屏9、键盘10和蜂鸣器固定于底座的前表面。显示屏9、键盘10、蜂鸣器、步进电机、电子秤都与单片机相连。15键的键盘有3行5列，上面的标记依次为：7、8、9、delete、power、4、5、6、.、C、1、2、3、0、ok。其中，1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、.11个键是用来输入数字的。Delete是删除数字。C是清除所有数字。power是开关机。ok是确定。接料皿11材料为玻璃或陶瓷，座体材料为表面光滑的塑料或金属，可参见图11。
单片机内可存储量取器所需的程序，具体实施时该程序可依据其工作过程编写。其工作过程如下：用户按power键开机，输入要量取的质量，如果输错可按C键重新输入，或者按delete健删除一个字符，输入完毕后按ok键开始量取。取料轮13初始状态是处于一个特定的角度的（任意一个凹槽朝上的角度），称其为初始态，此时必有一个凹槽14朝向正上方。单片机控制步进电机转动使得取料轮13转动，取料轮13转动会使药品以凹槽14为单位下到接料皿11中。电子秤每毫秒都传给单片机一次所称物体的质量，当质量不再增加但质量的增量仍未达到预定的量取质量时，蜂鸣器发出警告音，显示屏显示：“物料不足，请加料后按ok键”，取料轮13停止转动并停在初始状态下，这样可以避免在停止取料的时间内有药品从取料轮13的缝隙露入接料皿11。用户此时可以取下移动瓶添加药品也可以直接添加药品。按ok键后，量取器将继续工作。当质量增加了所要量取的质量时，单片机则执行停止取料命令，立即使取料轮13转到初始状态。量取结束，蜂鸣器和显示屏9提示用户取出接料皿11。
至此已对本发明的实施例陈述完毕。
应当理解的是，其中未详尽阐述的部分如单片机与步进电机等的连接等等为现有技术，具体实施时，本领域技术人员可使用本发明所提供装置、方法，自行实现。
应当理解的是，上文中具体实施方式中的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，在不脱离本发明权利要求的保护的范围情况下，做出相应的替换或变形，均属于发明的保护范围之内，本发明权利要求的保护的范围应以所附权利要求为准。