滴定液定量快速灌注的制造方法
【专利摘要】一种滴定液定量快速灌注机，其特征在于试剂瓶通过导管连接试液抽入口，经管道中的下逆止阀与三通管下端相连，三通管的中端口与定容器进出口端连接、上端通过上逆止阀与试液出口端相连，直流伺服电机的转动轴与活塞通过轴连器机械连接；在试液出口端安装的光感应开关，电器盒内有单片机、led数码管、输入旋转开关、声光提示器，整体安装在印刷线路板上，并通过导线与直流伺服电机的电源线及尾部的编码器的信号线相连。电机正向旋转带动活塞完成试液的一次抽入量，抽入到定容器中，之后反方向旋转、将试液等量排出时使光感应开关发出信号，直流伺服电机即停止。本设备加动力排出，克服液体流速慢的缺点，节省时间，提高实验效率、减少试液浪费和降低环境污染。
【专利说明】滴定液定量快速灌注机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于教具，涉及化学实验教学设施，一种滴定液定量快速灌注机，将滴定分析液灌注于滴定管中的分液机械。
【背景技术】
[0002]传统化学分析滴定实验中的设施:试液即标准溶液，用试剂瓶或下口瓶贮存，贮存于试剂瓶内的试液依靠液位差通过导液管注入滴定管；贮存于下口瓶中的试液也是依靠液位差自然注入滴定管中，因此，传统设施都必须将试剂瓶设置在高处，以便与出液口存在势位差。在取液过程中因导液管封闭不严或操作不当等原因，经常出现试液外溅在地面或操作台上，造成腐蚀性污染。由于以上两种试剂瓶上、下口的设置方式，标准溶液都是依靠液位差流入滴定管中，取液过程就必须耗费大量的时间，特别是在大型的教学及考试中，同一时间段内实验人数多，后期取标准溶液的人要损失大量的时间用于等待，挤占了实验时间，必然造成人为的成绩差别，严重影响教学质量评判和对学生的公平检验。另外贮存标准溶液的试剂瓶或下口瓶必须放置于高处，在搬运和取液的过程中必然存在一定的危险性。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种滴定液定量快速灌注机，精准、快速输出试液，既能提高实验操作效率，解决困扰教学质量的主要问题、又解决了设施的安全问题，并且减少标准溶液浪费及降低环境污染。
[0004]本实用新型的滴定液定量快速灌注机，包括电器控制部分、程序控制部分及电器盒和容器设施，其特征在于试剂瓶在地面，通过导管连接试液抽入口，试液抽入口通过管道中设置的下逆止阀与三通管下端相连，三通管的中端口与定容器进出口端连接、上端通过上逆止阀与试液出口端相连，且与中端口在同一垂直面，直流伺服电机的转动轴与活塞通过轴连器机械连接；电器部分:在试液出口端安装的光感应开关，电器盒内有单片机、led数码管、输入旋转开关、声光提示器，整体安装在印刷线路板上，并通过导线与直流伺服电机的电源线及尾部的编码器的信号线相连。
[0005]本设计的优点:本设备是将标准溶液在多人同时试验时的分配用具，具有分液速度快，分液量一致、无渗漏的特点，通过试液出口感应开关启动伺服电机将标准溶液注入滴定管中，提高实验效率、减少试液浪费和降低环境污染，能够满足多人次同量实验操作的技能考核要求。为了克服传统方法依靠液位差使试液流入滴定管中，贮存试液的试剂瓶或下口瓶需放置高位存在的不足，该机增加动力将标准溶液提取至定容器兼暂存容器内。这样，贮存试液的试剂瓶可放置于地面或任何距离的位置，通过联接管与灌注机相接，依靠定容器活塞的往复运动将试液注入于滴定管中。同时通过控制程序操纵伺服电机编码器，能根据实验器皿的规格确定每次注入滴定管中的标准溶液量，并且通过灌注出口的光感应开关启动电机，每次灌注完成后所产生的感应信号便是再次灌注排出的电机启动命令，与传统方法比较减少了需关闭止液阀、避免试液外溢，节省时间，并且加动力排出，克服液体流速慢的缺点，从而提高实验效率、减少试液浪费和降低环境污染。
[0006]本设备设置可选择的量程为l_55mL，因为实验室常用的滴定管的容量为25mL和50mL两种，取用标准滴定液时应多于这个容量值，即取30mL或55mL，再由操作者通过手动调整滴定管的旋塞或挤压玻璃球将管内液体量精确到25mL或50mL，再进行滴定操作。其它的量程值是为了本机可用于不精确取液的用途。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是滴定液定量快速灌注机结构示意图；
[0008]图2a是图1灌注机的电气控制盒壳体前视图；
[0009]图2b是图1灌注机的电气控制盒壳体后视图；
[0010]图3是所述灌注机的电器原理框图；
[0011]图4是电器件连接示意图。
【具体实施方式】
[0012]滴定液定量快速灌注机，包括电器部分、控制程序部分及电器盒和容器设施，见图1，其特征在于在地面或者低位的试液瓶通过导管5连通试液抽入口，试液抽入口通过管道中设置的逆止阀与三通管3下端相连，三通管3的中端口与定容器9进出口端连接、上端与标准溶液出口端2相连，且与中端口在同一垂直面，直流伺服电机7的转动轴与活塞8通过轴连器机械连接。所述电器控制部分的电器件见图2a、2b，电器盒正面有旋转输入开关、电源开关、2位LED数码管。电器盒后面有伺服电机输出插口、伺服电机编码输入口、电源输入插口。电器盒内有线路板，单片机是个很小的单片机，与led数码管、旋转输入开关、声光提示器6整体安装在印刷线路板上，各电器件与直流伺服电机7的电源线及尾部的编码器的信号线相连。
[0013]单片机内存有控制程序，参见图3，电源连接所有电器件，旋转输入开关给单片机内存的控制程序输入数值、出液口光感应开关的信号送入控制程序，单片机的控制状态由LED数码管、声光提示器显示；单片机控制程序得到启动直流伺服电机驱动的信号、使伺服电机推动定容器，并使定容器两端的试液瓶及出液口发生变化；同时编码器把直流伺服电机驱动的状况反馈给单片机控制程序。
[0014]电器部分，参见图4:电源选用成品开关电源，规格是5V/1AU2V/3A。在5V电源正极、接地极之间并联的旋转输入开关SI，通过导线接入单片机Ul的脚12，用于输入量计数。计数上拉电阻Rl与单片机Ul脚12和旋转输入开关SI相连。安装在出液口 2处的出液口光感应开关S2通过导线接于单片机Ul的脚13，用于启动滴定液定量快速灌注机。出液上拉电阻R2与单片机Ul的脚13和出液口光感应开关S2通过线缆相连。在5V电源正极、接地极之间并联的重置电阻R3和重置电容C3与单片机Ul的脚9相连，来完成单片机Ul的复位。2位共阳LED数码管DPYl、DPY2的a、b、c、d、e、f、g段分别接于驱动集成块U3、驱动集成块U2的B1—B8端；驱动集成块U3、U2的A1—A8端通过总线接于单片机Ul的POOP07端；驱动集成块U2的脚I接于单片机Ul的脚24 ;驱动集成块U3的I脚接于单片机Ul的25脚；2位共阳LED数码管DPY1、DPY2的脚3、8分别接入各自限流电阻R7、R8的一端，限流电阻R7、电阻R8的另一端接入5V电源正极；单片机Ul的脚23通过限流电阻R4连接三极管Ql ;三极管Ql集电极驱动蜂鸣器LSI和LED灯Dl来完成声光提示器6的功能；声光提示器6的蜂鸣器一端与提示电阻R5的一端相连接一并接入5V电源正极，另一端接三极管Ql的集电极，提示电阻R5的另一端接LED灯Dl的阳极，LED灯Dl的阴极接三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极接地；直流伺服电机驱动集成块U4的脚5、6分别接于单片机Ul的脚21、22，分别控制直流伺服电机的正转和反转；直流伺服电机驱动集成块U4的脚I接地、脚2接直流伺服电机的一端，直流伺服电机的另一端接电机驱动集成块U4的脚10 ;电机驱动集成块U4的脚3接旁路电容C4的一端，旁路电容器C4的另一端接地；电机驱动集成块U4的脚9接旁路电容C5的一端，旁路电容器C5的另一端接地；稳压二极管D2的阴极接电机驱动集成块U4的脚4，阳极接地；电机驱动集成块U4的脚7接于12V电源正极；电机限流电阻R6的一端接于12V电源正极，电机限流电阻R6的另一端接于电机驱动集成块U4的脚8 ;直流伺服电机7尾部编码器的信号线脚1-8通过电缆接于单片机Ul的P10-P17端子，完成对直流伺服电机的旋转圈数及旋转方向的检测。晶振Xl的两个脚分别接于单片机Ul的脚18和脚19，起振电容Cl和起振电容C2的一脚分别接晶振Xl的一个脚，另一个脚电源负。
[0015]作业控制:单片机内存的控制程序根据旋转输入开关输入数值的脉冲数，来确定每次抽取标准溶液数值，标准溶液最小供给为lmL，最大55mL，并将此输入数值显示在led数码管上，正确则按下确认键。如果此时出液口感应开关被触发，单片机中的作业控制程序根据输入的取液量数值、结合定容器9活塞的直径，计算出直流伺服电机7的旋转圈数，输送指令给直流伺服电动机7的编码器，直流伺服电动机7带动定容器的活塞作往复运动，再经直流伺服电动机尾部的编码器反馈给单片机；直流伺服电机7正向旋转带动活塞使输入量的标准溶液在定溶器9内单向流动，当直流伺服电机7正转带动定容器9的活塞抽取试液瓶中的标准溶液时，与试液瓶一端相连的下逆止阀4因负压作用开启，同时与试液出液口相连的上逆止阀3因自身重量和负压作用关闭；当抽入到定容器中的标准溶液达到设定量时直流伺服电机7反向旋转、将抽取的标准溶液等量向上端的试液出口端2排出。反向旋转与正向旋转圈数相同，同时与试液瓶一端相连的逆止阀4因自身重量和溶液压力作用关闭，试液出液口相连的逆止阀3因溶液的推力作用开启，活塞使标准溶液流向出液口注入滴定管中，完成一次取液过程。每往复运动一次，直流伺服电机7即停止。当试液出液口的声光提示器6和感应开关I再次被触发时、作业控制程序指令驱动直流伺服电机7，重复上次动作。
【权利要求】
1.滴定液定量快速灌注机，包括电器盒和容器设施，其特征在于试剂瓶在地面，通过导管连接试液抽入口(I)，试液抽入口(I)通过管道中设置的下逆止阀(2)与三通管(3)下端相连，三通管(3)的中端口与定容器(9)进出口端连接、上端通过上逆止阀(2')与试液出口(4)相连，且与三通管(3)的中端口在同一垂直面，直流伺服电机(7)的转动轴与活塞(8)通过轴连器机械连接；电器部分:在试液出口(4)处安装的光感应开关(5)，电器盒内有单片机、led数码管、输入旋转开关、声光提示器，整体安装在印刷线路板上，并通过导线与直流伺服电机的电源线及尾部的编码器的信号线相连。
2.根据权利要求1所述的滴定液定量快速灌注机，其特征在于电器部分的电路连接:电源选用成品开关电源，规格是5V/1AU2V/3A ;在5V电源正极、接地极之间并联的旋转输入开关(SI)，通过导线接入单片机(Ul)的脚(12)，用于输入量计数；计数上拉电阻(Rl)与单片机(Ul)脚(12)和旋转输入开关(SI)相连；安装在出液口(2)处的光感应开关(S2)通过导线接于单片机(Ul)的脚(13)，用于启动滴定液定量快速灌注机；出液上拉电阻(R2)与单片机(Ul)的脚(13)和出液口光感应开关(S2)通过线缆相连；在5V电源正极、接地极之间并联的重置电阻(R3)和重置电容(C3)与单片机(Ul)的脚(9)相连，来完成单片机(Ul)的复位；2位共阳LED数码管(DPY1、DPY2)的a、b、c、d、e、f、g段分别接于驱动集成块(U3)、驱动集成块(U2)的B1—B8端；驱动集成块(U3、U2)的A1—A8端通过总线接于单片机(Ul)的POOP07端；驱动集成块(U2)的脚(I)接于单片机(Ul)的脚(24);驱动集成块(U3)的脚(I)接于单片机(Ul)的脚(25) ;2位共阳LED数码管(DPYK DPY2)的脚(3、8)分别接入各自限流电阻(R7、R8)的一端，限流电阻(R7、R8)的另一端接入5V电源正极；单片机(Ul)的脚(23)通过限流电阻(R4)连接三极管(Ql);三极管(Ql)集电极驱动蜂鸣器(LSI)和LED灯(Dl)来完成声光提不器(6)的功能；声光提不器(6)的蜂鸣器一端与提示电阻(R5)的一端相连接一并接入5V电源正极，另一端接三极管(Ql)的集电极，提示电阻(R5)的另一端接LED灯(Dl)的阳极，LED灯(Dl)的阴极接三极管(Ql)的集电极，三极管(Ql)的发射极接地；直流伺服电机驱动集成块(U4)的脚(5、6)分别接于单片机(Ul)的脚(21、22)，分别控制直流伺服电机的正转和反转；直流伺服电机驱动集成块(U4)的脚(I)接地、脚(2)接直流伺服电机的一端，直流伺服电机的另一端接电机驱动集成块(U4)的脚(10);电机驱动集成块(U4)的脚(3)接旁路电容(C4)的一端，旁路电容器(C4)的另一端接地；电机驱动集成块(U4)的脚(9)接旁路电容(C5)的一端，旁路电容器(C5)的另一端接地；稳压二极管(D2)的阴极接电机驱动集成块(U4)的脚(4)，阳极接地；电机驱动集成块(U4)的脚(7)接于12V电源正极；电机限流电阻(R6)的一端接于12V电源正极，电机限流电阻(R6)的另一端接于电机驱动集成块(U4)的脚(8);直流伺服电机(7)尾部编码器的信号线脚(I一8)通过电缆接于单片机(Ul)的端子(P10-P17)，完成对直流伺服电机的旋转圈数及旋转方向的检测；晶振(Xl)的两个脚分别接于单片机(Ul)的脚(18、19)，起振电容(Cl)和起振电容(C2)的一脚分别接晶振(Xl)的一个脚，另一个脚电源负极。
【文档编号】B01L3/02GK203990684SQ201420391056
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】杜春霖, 吴瑶庆, 高友, 洪哲, 陈启凡, 孟昭荣, 张兴悦 申请人:辽东学院