一种摆动实验装置和用于摆动实验的方法与流程

本发明涉及生物和化学实验的技术领域，具体为摆动实验装置。

背景技术：

在生物化学实验教学中，对于一些生物化学实验的反应现象，对试管的操作较为常见，观察试管内部发生的生化变化的过程中，常常需要对试管均匀的进行摇晃，尤其是在加热试管的过程中，很多实验人员初次进行实验，对加热实验材料的状态和时间掌握得不够完善，摇晃的不均匀、甚至洒出试剂，就很容易发生安全上的隐患。

所以，如何设计一种方便安全的摆动实验装置，成为我们当前要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于生物和化学实验的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种摆动实验装置,包括包括底板和弧形脚，所述弧形脚具有相对的连接面和弧形面，所述底板的下表面与弧形脚的连接面固定连接以允许所述摆动实验装置沿所述弧形面摆动。

在本发明一些实施方式中，还包括第一竖架、第二竖架、试管架和扭转振荡器；所述第一竖架和第二竖架垂直固定在所述底板上；试管架固定在第一竖架和第二竖架之间并与底板平行；

所述扭转振荡器与所述底板固定连接使得所述扭转振动器的摆动方向和所述摆动实验装置的摆动方向一致；

所述扭转振荡器包括飞轮、电机、感应器和控制器，所述飞轮与电机固定连接，所述感应器用于感应该摆动实验装置摆动的摆幅和频率；所述电机带动飞轮转动并使飞轮的转动方向在顺时针和逆时针之间切换；所述控制器与感应器和电机通讯连接，用于所述控制器根据摆动实验装置摆动的摆幅和频率，对飞轮的转速和转动方向的切换频率进行调整，以便控制摆动实验装置的摆幅。

在本发明一些实施方式中，底板上还可以设置有摆幅调整器，用来让实验人员自行设定需求的预定摆幅。

在本发明一些实施方式中，所述摆动实验装置还包括平脚，所述平脚具有相对的转动端和平面，所述转动端与底板的一端活动连接，使所述平脚具有平面设置在底板以上和平面平行设置在底板以下两个固定状态；

平脚处于平面平行设置在底板以下的状态时，所述平面到底板的高度不小于弧形脚的高度。

本发明通过转换平脚的状态，使该装置在上发条后能够自动进行摆动，也可以在不需要摆动的时候处于静止状态，节省了实验人员的人力，同时也使实验更加方便安全。

在本发明一些实施方式中，所述试管架包括固定夹板和活动夹板，所述固定夹板固定在第一竖架和第二竖架之间，所述活动夹板与固定夹板通过固定弹簧连接，所述固定夹板和活动夹板的边缘上对应设置有半圆槽，当所述固定夹板和活动夹板通过固定弹簧固定在一起时，固定夹板和活动夹板上的对应的半圆槽拼合成完整的圆形的试管槽。

在本发明一些实施方式中，所述活动夹板具有至少两个带有半圆槽的子夹板，每个子夹板都能够单独通过固定弹簧固定在固定夹板上。

设置活动夹板的子夹板，更加方便了在有多个试管时对每个试管的单独进行的操作。

在本发明一些实施方式中，在该固定夹板上设置有向活动夹板的方向凸起的凸块。

在本实施方式中，相邻的子夹板之间在活动放置试管时，可能会互相影响，甚至导致掉落，通过设置凸块来降低这种影响，使操作更安全。

在本发明一些实施方式中，所述装置还包括加热装置，所述加热装置可移动的固定在需要加热的位置上。

在本发明一些实施方式中，所述第一竖架内部具有内外齿轮带、驱动齿轮、从动齿轮和固定齿轮带，第二竖架内部具有从动齿轮和固定齿轮带，其中固定夹板通过转轴固定连接第一竖架和第二竖架上的从动齿轮，第一竖架与第二竖架与转轴的连接处分别设置有长条形的凹槽；所述凹槽设置在固定齿轮带上，所述从动齿轮连接在固定齿轮带上；第一竖架内的从动齿轮和驱动齿轮都连接在内外齿轮带上；

第一竖架外侧还设有带有卡柱的摇杆以及孔槽，所述孔槽设置在摇杆周围，用于与卡柱卡合固定；所述摇杆连接在驱动齿轮上，用于摆动摇杆时，转轴能够在凹槽中上下滑动。

本实施方式的有益效果是：本发明通过摇杆一端的驱动齿轮转动，带动从动齿轮转动，从而实现对固定夹板和活动夹板的升降，让实验人员根据实验需要摆动摇杆，调节试管固定夹板的高度来进行实验，防止摇杆转动，操作方便，使用简单。

本发明还提供一种用于试管实验的方法，该方法的步骤为：

s100，提供上述的摆动实验装置；

s200，将需要摆动的实验用具放置在试管架或者底板上；

s300，令所述摆动实验装置的弧形面接触实验台，使该摆动实验装置在桌面上进行摆动。

在本发明一些实施方式中，在s300中，还包括步骤310：将摆动实验装置的扭转振荡器接通电源，使电机以设定的初始速率带动飞轮进行首次顺时针转动，当感应器感应到摆动实验装置到达预定摆幅时，控制器控制飞轮变为以初始速率逆时针转动，通过飞轮首次顺时针和逆时针的转动，带动实验装置的弧形面在实验台上摆动。

在本发明一些实施方式中，在步骤说300中的步骤s310结束后，还包括s320：当感应器感应到摆动实验装置的摆动摆幅大于或等于预定摆幅时，控制器控制飞轮停止转动；

当感应器感应到摆动实验装置的摆动摆幅小于预定摆幅时，飞轮继续以初始速率速度转动，当摆动实验装置的该次单向摆动结束，开始向反方向摆动时，控制器同时控制飞轮向反方向转动。

在该方法中，飞轮设置为固定转速，极为简单便利，同时也能节省电力，减少消耗，同时能够使摆动均匀，避免摆幅过大。

在本方法一些实施方式中，所述感应器还能够感并记录摆动实验装置摆动的相位d，在所述摆动实验装置的一次单向摆动中，根据感应器感应到相位d的变化，控制器控制飞轮的转速v同时发生变化，设反比系数为k，预定摆幅为f，最大转速为vmax，则所述相位d与飞轮转速v的关系为：

当d＜f时，v＝k/d；

当d≥f时，v＝0；

当d＝0时，v＝vmax。

通过上述方法，能够最大程度的节省电力，减少消耗，通过飞轮转速的变化，使摆动更加均匀。

在本发明一些实施方式中，其中，在步骤s200中，放置试管时，将多个试管分别放置于固定夹板半圆槽和活动夹板上的子夹板的半圆槽拼合形成的试管槽内。

在本发明一些实施方式中，在步骤s200中，在对试管进行加热时，实验人员摆动摇杆，使固定夹板在第一竖架和第二竖架的凹槽上滑动，当固定夹板滑动合适位置时，通过所述遥杆上的卡柱与所述孔槽进行卡合固定。

本方法解决了如何在节省人力的情况下，保证试管能够均匀摇晃的问题，同时提高了安全性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的仰视图。

图3是本发明底板、弧形脚、平脚的侧视图。

图4是本发明固定夹板的示意图。

图5是本发明第一竖架剖视图。

图6是本发明第二竖架剖视图。

附图标记

1底板2第一竖架3第二竖架4酒精灯

5摇杆6卡柱7孔槽8固定夹板

9固定弹簧10活动夹板11转轴12凹槽

13内外齿轮带14驱动齿轮15从动齿轮16固定齿轮带

17试管槽18弧形脚19平脚20摆幅调整器21飞轮

22电机23电源24控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种用于加热试管的装置,请参阅图1-图6，在本实施例中，该装置的结构包括底板1、第一竖架2、第二竖架3、酒精灯4、摇杆5、卡柱6、孔槽7、固定夹板8、固定弹簧9、活动夹板10、转轴11、凹槽12、内外齿轮带13、驱动齿轮14、从动齿轮15、固定齿轮带16、试管槽17、弧形脚18、平脚19、摆幅调整器20，飞轮21、电机22、电源23以及控制器24，

如图1所示，第一竖架2和第二竖架3垂直的固定在底板1上，所述固定夹板8固定在第一竖架2与第二竖架3之间，该固定夹板8与底板1平行；

所述固定夹板8和活动夹板10通过固定弹簧9固定连接，所述固定夹板8和活动夹板10的边缘上对应设置有半圆槽，当所述固定夹板8和活动夹板10贴合在一起时，固定夹板8和活动夹板10上对应的半圆槽能够紧密拼合成完整的圆形的试管槽17，所述试管槽17用于放置试管。

本实施例中，第一竖架2使用不锈钢材质，防止生锈，增加使用寿命。

如图1所示，所述活动夹板具有四个子活动夹板，所述四个子活动夹板都具有半圆槽，其中每个子活动夹板都能够单独通过固定弹簧9与固定夹板8固定，紧密拼合形成一个圆形的试管槽；

其中，固定弹簧9通过螺栓连接，可对活动夹板10进行拆卸，便于清洁使用。

优选的，在本实施例中，为了降低每个子活动夹板在放置试管时对相邻的子活动夹板的影响，在该固定夹板8上设置有向活动夹板10的方向凸起的凸块22。

如图2所示，本实施例中底板的底部设置有飞轮扭转振荡器，所述飞轮扭转振荡器包括飞轮21、电机22、电源23和控制器24，其中控制器24上还设置有能够感应摆动实验装置相位和摆动的频率，以及扭转振荡器扭转的频率的陀螺仪；所述电机22与飞轮21电连接，电机22用于带动飞轮的扭转；所述电机22与控制器24电连接，所用于控制器根据陀螺仪感应到的摆动实验装置的摆动相位和摆动频率，对飞轮的扭转频率进行调整。

如图1所示，本发明还设置有摆幅调整器20，该摆幅调整器设置在底板1上，实验人员可以通过摆幅调整器来设定该装置的预定摆幅。

如图1和图3所示，实施例中使用两个弧形脚18，所述弧形脚18具有相对的连接面和弧形面，所述底板1的的下表面与弧形脚18的连接面以扭转振荡器的摆动的方向固定连接，该两个弧形脚18平行的固定在底板1的下表面，在底板1的两端还分别连接有矩形的平脚19，所述平脚19具有旋转端和支撑端，所述旋转端通过合页与底板1连接，当该平脚在底板1的上方时，本发明的装置以弧形脚18的弧形面接触桌面，当该平脚19垂直翻转到底板1的下方时，则以该平脚19接触桌面，该装置则固定在桌面上不动。

装置在摆动时，为了防止酒精灯4倾倒，酒精灯上还粘有固定的魔术贴用于贴在底板上。

如图3-图5所示，第一竖架2与第二竖架3与固定夹板8连接的一侧分别设置有凹槽12，所述凹槽12内部设置有所述固定齿轮带16，所述固定齿轮带16的一侧设置有所述从动齿轮15；

在第一竖架内，所述从动齿轮15还与所述内外齿轮带13连接，同时所述内外齿轮带13内部的底端设置有所述驱动齿轮14；

如图1-图5所示，所述第一竖架2的外侧设置有所述摇杆5，该摇杆5上固定有卡柱6，该第一竖架2的外侧还设置有孔槽7，所述孔槽7均匀分部在摇杆5的周围，在本实施例中，所述孔槽7均匀分布在所述摇杆5与第一竖架2的交点为圆心的圆形轨迹上，用于当摇杆5被实验人员摆动时，摇杆5带动卡柱6旋转，摇杆5上的卡柱6能够卡合固定在孔槽7中；

所述第一竖架2和第二竖架3上设置有用于调节固定夹板8的高度的条形的凹槽12，固定夹板8通过转轴11与第一竖架2和第二竖架3的凹槽12连接，摇杆5与驱动齿轮14固定连接；实验人员使用时，操作者根据需要摆动所述摇杆5，通过连接所述摇杆5的驱动齿轮14转动，通过内外齿轮带，带动所述从动齿轮15在固定齿轮带上进行上下滑动，从而带动所述固定夹板8与所述活动夹板10升降，从而达调整高度的效果。

本实施例中，卡柱6的直径略小于孔槽7的直径，便于卡柱6与孔槽7的结合，使固定更准确；其中摇杆5使用防滑材质，防止使用者使用时摇杆5滑动影响实验结果。

本方法实施的具体步骤为：提供所述的摆动实验装置；

提供所述的摆动实验装置；

将需要摆动的实验用具放置在试管架或者底板上；

令所述摆动实验装置的弧形面接触桌面，接通电源，设置摆幅，使该摆动实验装置以设置的预定摆幅在桌面上进行摆动。

在所述摆动实验装置的一次单向摆动中，当感应器感应到摆动实验装置的摆动摆幅大于或等于预定摆幅时，控制器控制飞轮停止转动；

当感应器感应到摆动实验装置的摆动摆幅小于预定摆幅时，飞轮继续以固定速度转动，当摆动实验装置的该次单向摆动结束，开始向反方向摆动时，控制器同时控制飞轮向反方向转动。

在本方法中，所述感应器还能够感并记录摆动实验装置摆动的相位d，在所述摆动实验装置的一次单向摆动中，根据感应器感应到相位d的变化，控制器控制飞轮的转速v同时发生变化，设反比系数为k，预定摆幅为f，最大转速为vmax，则所述相位d与飞轮转速v的关系为：

当d＜f时，v＝k/d；

当d≥f时，v＝0；

当d＝0时，v＝vmax。

其中，在对试管进行加热时，实验人员摆动摇杆，使固定夹板在第一竖架和第二竖架的凹槽上滑动，当固定夹板滑动合适位置时，通过所述遥杆上的卡柱与所述孔槽进行卡合固定。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。