一种颗粒自动分拣系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种颗粒自动分拣系统主要包括由步进电机驱动的分离装置，该分离装置一侧连接漏斗，另一侧连接电子秤，电子秤分别连接动力泵、筛选装置、单片机，单片机通过驱动器连接步进电机；所述单片机；由电子秤RS232接口、RS232-TTL电平转换芯片，以及单片机构成的采样电路；由驱动器、步进电机、和单片机构成的驱动电路，泵电路，以及筛选电路构成一套控制系统。本实用新型采用步进电机的进样驱动原理，将分离装置螺杆的旋转运动变成颗粒的直线运动，从而能够通过单片机控制，实现颗粒的开环式无人化自动分离模式，提高了分离的效率，为科学研究节余了时间；用具有传出数据功能的电子秤可以提高分离中人为因素引起的误差，提高了分离的精度。
【专利说明】—种颗粒自动分拣系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动分拣系统，尤其涉及一种颗粒自动分拣系统。
【背景技术】
[0002]如今，科学实验中用到的药物、化学剂很多都是以固体籽粒的形式存在，比如用于诊断检测用的各种微球，药物缓控释技术及靶向给药系统中的药丸，以及用做蛋白质结晶的实验中的硅胶干燥剂等，而这些微球、药丸以及干燥剂不可避免的都需要进行筛选，质量检测等工序，而这些工序大多涉及到颗粒的分拣问题。
[0003]以干燥剂为例，干燥剂粒径一般在1-3_或2-5_之间，大小不等，质量从几克到几百克，重量不一，当其应用于科学研究时，对其粒径和质量有非常严格的要求，目前主要是通过手工的方法用筛子进行筛选，这种方法，不但耗费大量的人力，且分选速度慢，效率低，准确性不高，人工分拣成为调高分拣效率和质量的障碍，基于此，本实用新型设计了一种颗粒自动分拣系统。
实用新型内容
[0004]针对【背景技术】中存在的问题，本实用新型目的是提供一种可以自动、快速分拣颗粒的系统，克服人工分拣带来的低效率的问题。
[0005]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种颗粒自动分拣系统主要包括由步进电机驱动的分离装置，该分离装置一侧连接漏斗，另一侧连接电子秤，所述电子秤分别连接动力泵、筛选装置，单片机，所述单片机通过驱动器连接步进电机；所述电子秤RS232接口电性连接RS232-TTL电平转换芯片，所述RS232-TTL电平转换芯片通过数据线连接单片机构成采样电路；所述驱动器、步进电机、和单片机构成驱动电路，所述动力泵具有泵电路，所述筛选装置具有筛选电路，所述单片机，采集电路、驱动电路，泵电路以及筛选电路构成一套控制系统。
[0006]作为优选地，所述动力泵与单片机之间设有继电器。
[0007]作为优选地，所述泵电路中设有电偶。
[0008]作为优选地，所述控制系统进一步包括时钟电路，所述时钟电路电性连接所述单片机。
[0009]本实用新型与现有技术相比:本系统提高了分离的精度，实现自动的无人控制筛选模式，为科学研究节余了时间。其采用步进电机的进样驱动原理，将分离装置螺杆的旋转运动变成颗粒的直线运动，从而能够通过单片机控制，实现了颗粒的开环式无人化分离，提高了分离的效率；用具有传出数据功能的电子秤可以提高分离中人为因素引起的误差，提高了分离的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本系统的结构示意图；
[0011]图2为本系统的电路图；
[0012]图3-1为漏斗的结构示意图；
[0013]图3-2为步进电机运行示意图；
[0014]图3-3为螺杆的结构示意图；
[0015]图4-1为分叉导管的结构示意图；
[0016]图4-2为铁芯的结构示意图；
[0017]图4-3为电磁体与支架的结构示意图。
[0018]附图标号:
[0019]分离装置1.1动力泵1.2膜1.3电子称1.4
[0020]步进电机1.5驱动器1.6筛选装置1.7单片机1.8
[0021]接收皿1.9 驱动电路2.1采集电路2.2 RS232-TTL转换芯片2.3
[0022]电耦2.4 泵电路2.5继电器2.6 时钟电路2.8
[0023]筛选电路2.9漏斗3.1缓冲区一 3.2工作速率3.3
[0024]缓冲区二 3.4进样速率3.5缓冲区三3.6工作速率3.7
[0025]缓冲区四3.8出样速率3.9进样口 3.10 出样口 3.11
[0026]螺杆3.12 金属层3.13分叉导管4.1铁芯4.2
[0027]电磁铁4.3 支架4.4
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029]如附图1、2、3-1、3-2、3-3、4-1、4-2、4-3所不,本实用新型所述的一种颗粒自动分拣系统，主要包括由驱动装置驱动的分离装置1.1，该分离装置1.1 一侧连接漏斗3.1，另一侧连接电子秤1.4，所述电子秤1.4分别连接动力泵1.2、筛选装置1.7，所述筛选装置1.7连接接收皿1.9 ;其中，所述驱动装置包括步进电机1.5、驱动器1.6以及单片机1.8，所述步进电机1.5 一侧连接所述分离装置1.1，另一侧连接所述驱动器1.6，所述驱动器1.6连接所述单片机1.8，所述单片机1.8分别与动力泵1.2、电子秤1.4以及筛选装置1.7电性连接。
[0030]所述漏斗3.1具有一敞开的上锥形仓(未图标)，该上锥形仓下接一输送管(未图标)，所述输送管连通分离装置1.1，将颗粒倒入所述上锥形仓内，颗粒沿着输送管进入所述分离装置1.1内。
[0031]所述分离装置1.1由步进电机1.5驱动，可使颗粒连续排列，按照一定的时间，一定到间距，一个一个的送到电子秤1.4，实现对单个颗粒的分离。其包括一螺杆3.12，所述螺杆3.12长20cm,大径为Icm ;小径为0.6cm,该螺杆3.12的外表面涂设一层金属层；所述螺杆3.12的两端分别设有一进样口 3.11和一出样口 3.12，所述出样口 3.12通过玻璃管连接所述电子秤1.4，为了防止颗粒外泄，所述出样口 3.12 口径小于所述玻璃管口径。
[0032]所述步进电机1.5接收到单片机1.8发送的一个脉冲信号后，就会按照程序设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，故可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度，从而达到调速的目的。由于长20cm左右，大径为Icm的螺杆3.12负载大约两牛顿左右，根据此可选择步进电机1.5的型号，由所需可知，步进电机1.5在一个周期内需变速四次，步进电机1.5最高转速(200-300)R/Min，所需进样速率(假设)120R/Min左右，工作速率(假设)60R/Min左右，所需出样速率(假设)30R/Min左右，由于对颗粒的分离有较高的要求和精度，故选用四相八拍的步进电机，其步距角Θ = 360/(8*5) = 0.9。，转一圈需n = 360/0.9 = 400个脉冲，振晶Fosc = 12MHz，每送一个脉冲信号需时 T (进样)= 60/(400*120) = 0.00125，T (出样)= 60/(400*30) = 0.005T (工作)=60/(400*60) = 0.025,步进电机1.5从出样速率加速到工作速率再加速到进样速率，以及从进样速率减速到工作速率再减速到出样速率，各需(0.04-0.08)S，即发送(8-16)个脉冲，转过角度大约10°左右，为缓冲区角度。故有充足的时间进行速率变换从而满足对进样速率的要求。
[0033]所述电子秤1.4包括一底部秤体，以及位于底部秤体上的秤室，所述颗粒进入所述秤室内，并在所述底部秤体上完成秤重，秤重后，电子秤RS232接口将测得的数据经采集电路传给RS232-TTL电平转换芯片2.4，最终传输给达单片机1.8。
[0034]所述动力泵1.2，主要用于提供抽取动力，在单片机1.8接收到电子秤1.4的数据之后，经过判断，控制动力泵1.2将电子秤1.4上的颗粒抽出送入筛选装置1.7。所述动力泵1.2设有进气管，所述进气管连接输送管道，且两者连处设有一隔膜，用以防止颗粒被吸入动力泵1.2内。所述输送管道呈倒置的L形，包括一水平部，以及由该水平部竖直延伸的垂直部，所述水平部连通所述电子秤，所述竖直部竖直向下连通筛选装置1.7。
[0035]所述筛选装置1.7，用于将动力泵1.2抽出的颗粒按照质量的不同分别送到不同的接收皿1.9。其主要由多个内含铁芯4.2的分叉导管4.1以及电磁铁4.3组成，其中，所述电磁铁4.3可由具有同类功能的电磁阀等来替换。所述分叉导管4.1的数量可根据需要而定，对于需要精度更高的实验，可以采用增加分叉导管4.1和接收皿1.9的数量来实现。在本实施例中，假设按照颗粒的质量需分成四个不同的等级，就需要设置三个分叉导管4.1，其中一个在上方，另外两个位于下方。每个分叉导管4.1由主管道，以及由所述主管道分叉形成的二个从管道组成。在所述分叉导管4.1的分叉处设有一个铁芯4.2，铁芯4.2两旁各固定一电磁铁4.3，所述电磁铁4.3固定于支架4.4上。位于上方的分叉导管4.1连接所述动力泵1.2的输送管道的垂直部，位于下方的两分叉导管4.1的四个从管道分别连接四个单独设置的接收皿1.9。
[0036]所述单片机1.8输出四路脉冲信号，经过驱动器1.6对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机1.5绕组按一定顺序通电，从而按照既定的循环周期使所述分离装置
1.1内螺杆3.12转动。
[0037]上述步进电机L 5，驱动器1.6，单片机1.8，筛选装置1.7，动力泵1.2作为本系统的电器元件，组成了本系统的控制系统，用以控制分离装置的旋转，颗粒的分离、称重以及筛分。该控制系统包括单片机1.8，驱动电路2.1，采样电路2.2，筛选电路2.9，泵电路
2.5。所述采样电路2.2将颗粒的采样数据(重量或者质量等)传输给单片机1.8，单片机1.8经过分析之后，打开动力泵1.2的开关以及筛选装置1.7的开闭，由于动力泵1.2的电压220V，而单片机1.8输出电压为5V，故需要通过一个继电器2.6来实现低电压控制高电压的开关。为了排除外接的电磁干扰，提高数据传输速率和正确率，需要在泵电路2.5中加一个电偶2.4。
[0038]所述采样电路2.2由电子秤的RS232接口，数据线，RS232-TTL电平转换芯片2.4和单片机1.8构成，所述电子秤RS232接口电性连接RS232-TTL电平转换芯片2.4，所述RS232-TTL电平转换芯片2.4通过数据线连接单片机1.8。所述采样电路2.2功能是采集数据的出入，RS232-TTL电平转换芯片2.4作为电子秤RS232接口和单片机1.8TTL电平之间转换的桥梁。
[0039]所述驱动电路2.1由驱动器1.6、步进电机1.5、和单片机1.8组成。所述单片机1.8输出四路脉冲信号，经过驱动器1.6后对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机1.5绕组按一定顺序通电，从而按照既定的循环周期带动螺杆3.12的转动。所述驱动器1.6，具有升频升压功能，这种接口绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系，利用频率电压变换器，将驱动脉冲的频率转换成直流电平，并用此电平控制开关稳压电源的输入，从而驱动步进电机1.5的正常运转。
[0040]所述控制系统还包括时钟电路2.8，所述时钟电路2.8电性连接所述单片机1.8，其主要由外接晶体以及电容C2和Cl构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，晶振频率12MHz，可以用来提供单片机1.8片内各种微操作的时间基准，引脚XTALl和XTAL2分别是此电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。
[0041]下面将对分离装置1.1、筛选装置1.7以及本系统的工作原理做具体描述:
[0042]分离装置1.1的工作原理:电源接通之后,将步进电机1.5复位，步进电机1.5运行周期进入缓冲区一 3.2以工作速率3.3从静止加速到工作速率，此时颗粒于进样口 3.10背面滚动，随后进缓冲区二 3.4以进样速率3.5加速至进样区3.10达到进样速率3.5，(进样速率3.5 =颗粒刚好掉下一颗时的轴承转动速率)，到缓冲区三3.6，以工作速率减速至工作区达到工作速率3.3，到缓冲区四3.8以出样速率3.9减速至出样区达到出样速率
3.9，于出样口 3.11释放出颗粒。(工作区完成颗粒质量的测定，数据传输，动力泵1.2的提取及筛选)。
[0043]所述筛选装置1.7的工作原理:颗粒经过电子秤秤重后，将数据传送给单片机1.8，单片机1.8按照所采集的数据将依次打开动力泵1.2的电磁铁4.3的开关，由于与动力泵1.2进气口相连的的管道明显要粗于分叉导管4.1的直径，故将在电子秤和分叉导管
4.1之间产生很强的气压差，只需要适当调节动力泵1.2的吸气量的大小就可以轻松地将颗粒抽上来，随后进入分叉导管4.1，单片机1.8根据颗粒的质量和重量要求，控制各个电磁铁4.3的偏向，使颗粒相近进入不同的接收皿1.9内。
[0044]本系统的工作原理:本系统通过步进电机1.5控制分离装置1.1，使颗粒按照一定的时间和顺序排列依次进入电子秤，之后电子秤电子RS232接口将测得的数据经采集电路传给RS232-TT1点评转换芯片2.4，最终到达单片机1.8，单片机1.8分析判断后，控制打开动力泵1.2的开关，动力泵1.2打开后，在电子秤1.4与分叉导管4.1之间产生很强的气压差，就可以将电子秤内的颗粒抽上来，随后进入分叉导管4.1，分叉导管4.1到分叉处。通过动力泵1.2以及筛选装置1.7中电磁铁4.3开关的通断将颗粒按照所要求的质量分到不同的接收皿1.9中，形成一完整的自动分拣系统，从而实现颗粒的分离和精确的筛选
[0045]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种颗粒自动分拣系统，其特征在于:主要包括由步进电机(1.5)驱动的分离装置(1.1)，该分离装置(1.1) 一侧连接漏斗(3.1)，另一侧连接电子秤(1.4)，所述电子秤(1.4)分别连接动力泵(1.2)、筛选装置(1.7)，单片机(1.8)，所述单片机(1.8)通过驱动器(1.6)连接步进电机(1.5);所述电子秤RS232接口电性连接RS232-TTL电平转换芯片(2.3)，所述RS232-TTL电平转换芯片(2.3)通过数据线连接单片机(1.8)构成采样电路(2.2);所述驱动器(1.6)、步进电机(1.5)、和单片机(1.8)构成驱动电路(2.1)，所述动力泵(1.2)具有泵电路(2.5)，所述筛选装置(1.7)具有筛选电路(2.9)，所述单片机(1.8)，采集电路(2.2)、驱动电路(2.1)，泵电路(2.5)以及筛选电路(2.9)构成一套控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒自动分拣系统，其特征在于:所述动力泵(1.2)与单片机(1.8)之间设有继电器。
3.根据权利要求1或者2所述的一种颗粒自动分拣系统，其特征在于:所述泵电路(2.5)中设有电偶(2.6)。
4.根据权利要求3所述的一种颗粒自动分拣系统，其特征在于:所述控制系统进一步包括时钟电路(2.8)，所述时钟电路(2.8)电性连接所述单片机(1.8)。
【文档编号】B07C5/38GK204182592SQ201420562116
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】赵勇成, 冉香坤, 朱永迪, 万超, 方生涛, 白昆 申请人:赵勇成