一种离心机高精度自动配平装置的制作方法

1.本发明涉及一种实验仪器领域，尤其是涉及到一种高精度离心配平装置。


背景技术：

2.实验中我们常需要对离心机的样本进行配平，人工配平操作常常耗时且精度不稳定，现有的离心机配平装置或需要手动操作，或能够自动操作但不实用。目前的离心机配平装置由于机械结构原因无法达到高精度，例如，机械天平的系统误差常达到200微克，其系统误差难以实现高精度，或有相关领域配平所用驱动电机为普通直流电机，难以在需要停止工作时立即停止，造成配平的液体添加过多，同时缺乏有效的算法程序以精准控制液体添加量，有时仍需要手工检查配平结果，且现有配平装置放置样本时需要对准流出配平液体的出液孔，在配平过程中，传统的天平结构左右摇摆，使得用于配平的液体难以准确加入需要配平的容器内，当液体流出目标样本而流到配平装置时，会导致天平两侧的重量不是待配平容器的实际重量，造成误差损坏离心设备。


技术实现要素：

3.本发明提供一种离心机高精度自动配平装置，实现高精度自动配平，解决了相关技术中离心配平装置精度低且不实用的问题，取得了快速配平待离心样本的效果。
4.根据本发明的一个方面，提供了一种离心机配平方法，包括：单片机(10)接收各个输入设备的信号，并驱动步进电机蠕动泵(9)工作，实现对样本进行配平。
5.进一步的，显示压力传感器(1a)和压力传感器(1b)的数值。
6.进一步的，固定样本，具有直径不同的圆形开孔，外圈4个开孔用于放置常见规格的离心样本，包括：外圈开孔1，直径8mm，用于放置0.2ml离心管，外圈开孔2，直径14mm，用于放置2ml离心管，外圈开孔3，直径16mm，用于放置5ml离心管，外圈开孔4，直径13mm，用于放置标准真空采血管，中心两个开孔用于放置未添加样品的离心管，包括：中心第一层，直径31mm，用于放置50ml离心管，中心第二层，直径18mm，用于放置10ml离心管，使用时，样本放置于周围4个孔中，10ml或50ml离心管放置于中心开孔，设备运行时，配平液体从出水管(6)中流入位于中心开孔的离心管中，配平结束后，取出外圈开孔中的样本放入位于中心的离心管中，由样本、位于中心的离心管、配平液共同构成新的样本，以适配不同离心管直径规格的离心机。
7.进一步的，读取压力传感器(1a)和压力传感器(1b)的数值进行比较，如果压力传感器(1a)的数值小于压力传感器(1b)的数值，显示“switch”，提示用户调换两侧样本的位置，如果压力传感器(1a)的数值大于压力传感器(1b)的数值，步进电机蠕动泵(9)开始全功率工作，将用于配平的液体从容器(8)中泵入样本中。当两侧样品重量差值较小，通常设定为小于2g时，步进电机蠕动泵降低至百分之二十功率继续工作，直至两侧液体重量相差小于一滴水的重量，通常为50微克，此时判断如果差值大于25微克，则继续工作泵入一滴水，如果差值小于25微克，立刻停止工作，显示
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balanced !remove sample”，提示用户配平完
成，取下两侧样本。
8.进一步的，复位时，压力传感器(1a)、压力传感器(1b)归零，显示器显示“restart”，提示用户放置下一组样本进行配平。当选用样本槽(12)时，应先将两个样本槽(12)放置在指定位置，再按下复位按钮(3)。
9.根据本发明的另一个方面，提供了一种离心机配平装置，包括：压力传感器(1a)，压力传感器(1b)、开始按钮(2)、复位按钮(3)、电源旋钮(4)、显示器(5)、出水管(6)、蠕动泵管(7)、容器(8)、步进电机蠕动泵(9)、单片机(10)、外壳(11)，样本槽(12)，所述压力传感器(1)共两个，放置并固定于外壳(11)底部，通过导线与单片机(10)连接，所述开始按钮(2)、复位按钮(3)、电源旋钮(4)、显示器(5)固定于外壳(11)前方的面板上，分别通过导线与单片机(11)连接，所述出水管(6)与蠕动泵管(7)连接，并固定于外壳(11)上部，其正下方为压力传感器(1b)，所述蠕动泵管(7)一端放置于容器(8)中，一端连接出水管(6)，中段放置于步进电机蠕动泵(9)中，所述容器(8)放置在外壳(11)的背部，其中放置蠕动泵管(7)的一端，所述步进电机蠕动泵(9)被蠕动泵管(7)穿过，其两个电极与单片机(10)通过导线连接，所述单片机(10)固定于外壳(11)底部，并连接电源，所述样本槽(12)共两个可供备选，分别放置于压力传感器(1a)、压力传感器(1b)上，其上具有凹槽以放置样本。单片机(10)接收各个输入设备的信号，并驱动步进电机蠕动泵(9)工作，实现对样本进行配平。
10.进一步的，当设备开机时，压力传感器数值归零，显示器显示压力传感器(1a)和压力传感器(1b)的数值。
11.进一步的，所述样本槽(12)为可选使用，用于固定样本的作用，具有直径不同的圆形开孔，外圈4个开孔用于放置常见规格的离心样本，包括：外圈开孔1，直径8mm，用于放置0.2ml离心管，外圈开孔2，直径14mm，用于放置2ml离心管，外圈开孔3，直径16mm，用于放置5ml离心管，外圈开孔4，直径13mm，用于放置标准真空采血管，中心两个开孔用于放置未添加样品的离心管，包括：中心第一层，直径31mm，用于放置50ml离心管，中心第二层，直径18mm，用于放置10ml离心管，使用时，样本放置于周围4个孔中，10ml或50ml离心管放置于中心开孔，设备运行时，配平液体从出水管(6)中流入位于中心开孔的离心管中，配平结束后，取出外圈开孔中的样本放入位于中心的离心管中，由样本、位于中心的离心管、配平液共同构成新的样本，以适配不同离心管直径规格的离心机。
12.进一步的，当开始按钮(2)按下时，单片机读取压力传感器(1a)和压力传感器(1b)的数值进行比较，如果压力传感器(1a)的数值小于压力传感器(1b)的数值，显示器显示“switch”，提示用户调换两侧样本的位置，如果压力传感器(1a)的数值大于压力传感器(1b)的数值，步进电机蠕动泵(9)开始全功率工作，将用于配平的液体从容器(8)中泵入样本中。当两侧样品重量差值较小，通常设定为小于2g时，步进电机蠕动泵降低至百分之二十功率继续工作，直至两侧液体重量相差小于一滴水的重量，通常为50微克，此时判断如果差值大于25微克，则继续工作泵入一滴水，如果差值小于25微克，立刻停止工作，显示器显示
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balanced !remove sample”，提示用户配平完成，取下两侧样本。
13.进一步的，当复位按钮(3)按下时，压力传感器(1a)，压力传感器(1b)归零，显示器显示“restart”，提示用户放置下一组样本进行配平。当选用样本槽(12)时，应先将两个样本槽(12)放置在指定位置，再按下复位按钮(3)。
14.本发明通过使用步进电机有效控制加入配平液体的流量，防止因为普通直流电机
在停止工作时无法立刻降低转速而导致的加入配平液体过量导致的配平不准确。通过使用高精度压力传感器，减少称量误差，解决机械天平结构误差较高的问题。通过使用判断算法，在实现快速配平的同时提高精度，在两样本接近平衡时降低电机功率，减慢液体加入速度，防止液体加入过量。通过本发明提供的离心机配平方法和装置，解决了现在离心配平装置精度低且不实用的问题，提供了一种快速配平待离心样本的方式，提高了用户体验。
附图说明
15.图1是根据本发明实施例所述离心配平装置的等距视图。
16.图2是根据本发明实施例所述离心配平装置的左视图。
17.图3是根据本发明实施例所述离心配平装置去掉后盖的后视图。
18.图4是根据本发明实施例所述样本槽(12)的等距视图。
具体实施方式
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和”具有“以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.在本实施例中提供了一种离心机配平装置，图1、图2、图3、图4是根据本发明实施例所述离心配平装置的装置图，如图所示，该装置包括：压力传感器(1a)，压力传感器(1b)、开始按钮(2)、复位按钮(3)、电源旋钮(4)、显示器(5)、出水管(6)、蠕动泵管(7)、容器(8)、步进电机蠕动泵(9)、单片机(10)、外壳(11)，样本槽(12)，所述压力传感器(1)共两个，放置并固定于外壳(11)底部，通过导线与单片机(10)连接，所述开始按钮(2)、复位按钮(3)、电源旋钮(4)、显示器(5)固定于外壳(11)前方的面板上，分别通过导线与单片机(11)连接，所述出水管(6)与蠕动泵管(7)连接，并固定于外壳(11)上部，其正下方为压力传感器(1b)，所述蠕动泵管(7)一端放置于容器(8)中，一端连接出水管(6)，中段放置于步进电机蠕动泵(9)中，所述容器(8)放置在外壳(11)的背部，其中放置蠕动泵管(7)的一端，所述步进电机蠕动泵(9)被蠕动泵管(7)穿过，其两个电极与单片机(10)通过导线连接，所述单片机(10)固定于外壳(11)底部，并连接电源，所述样本槽(12)共两个可供备选，分别放置于压力传感器(1a)、压力传感器(1b)上，其上具有凹槽以放置样本。单片机(10)接收各个输入设备的信
号，并驱动步进电机蠕动泵(9)工作，实现对样本进行配平。
24.使用设备时，首先旋转电源旋钮(4)，当设备开机后，压力传感器数值进行归零，显示器显示压力传感器(1a)和压力传感器(1b)的数值。
25.当放置样品时，样本槽(12)为可选使用，用于固定常用规格样本的作用，具有直径不同的圆形开孔，外圈4个开孔用于放置常见规格的离心样本，包括：外圈开孔1，直径8mm，用于放置0.2ml离心管，外圈开孔2，直径14mm，用于放置2ml离心管，外圈开孔3，直径16mm，用于放置5ml离心管，外圈开孔4，直径13mm，用于放置标准真空采血管，中心两个开孔用于放置未添加样品的离心管，包括：中心第一层，直径31mm，用于放置50ml离心管，中心第二层，直径18mm，用于放置10ml离心管，使用时，样本放置于周围4个孔中，10ml或50ml离心管放置于中心开孔，设备运行时，配平液体从出水管(6)中流入位于中心开孔的离心管中，配平结束后，取出外圈开孔中的样本放入位于中心的离心管中，由样本、位于中心的离心管、配平液共同构成总重量相同的新样本，以适配不同离心管直径规格的离心机，在实际工作中，为了配平两个样本，通常将样本放入更大的离心管中，再将配平液加入到所述的大离心管中，整体组合供离心机使用。
[0026] 由于配平液出水管位于压力传感器(1b)正上方，所以用户应当将两样本中重量较大的一个放在压力传感器(1a)上，重量较小的一个放在压力传感器(1b)上，当开始按钮(2)按下时，单片机读取压力传感器(1a)和压力传感器(1b)的数值进行比较，如果压力传感器(1a)的数值小于压力传感器(1b)的数值，显示器显示“switch”，提示用户调换两侧样本的位置，如果压力传感器(1a)的数值大于压力传感器(1b)的数值，步进电机蠕动泵(9)开始全功率工作，将用于配平的液体从容器(8)中泵入压力传感器(1b)正下方的样本中。步进电机蠕动泵(9)开始全功率工作后，当两侧样品重量差值较小，通常设定为小于2g时，步进电机蠕动泵降低至百分之二十功率继续工作，直至两侧液体重量相差小于一滴水的重量，通常为50微克，此时判断如果差值大于25微克，则继续工作泵入一滴水，如果差值小于25微克，立刻停止工作，显示器显示
ꢀ”
balanced !remove sample”，提示用户配平完成，取下两侧样本。
[0027]
配平结束后，当用户需要配平下一组样本时，按下复位按钮以继续，当复位按钮(3)按下时，压力传感器(1a)，压力传感器(1b)归零，显示器显示“restart”，提示用户放置下一组样本进行配平。当选用样本槽(12)时，应先将两个样本槽(12)放置在指定位置，再按下复位按钮(3)。
[0028]
通过上述步骤，通过判断两个压力传感器的数值大小，控制步进电机蠕动泵工作，从而快速精确的使得待离心的两个样本达到相同重量，配平了离心机，解决了现有离心配平装置精度低且不实用的问题，提供了一种快速配平待离心样本的方式，提高了用户体验。
[0029]
对于离心配平装置的各个组件及其组合方式，可以根据实际的需要来决定，也就是说硬件的选择和组合是可以预先配置的，这种配置的方式有很多种，无论预先配置了哪种硬件及其组合，显示器显示何种文字，只要是采用压力传感器，配合高精度电机，如步进电机、伺服电机等，或在一定时机改变电机工作功率，配合可选的具有一定直径的开孔的样本槽，并采用一种形式的外壳将其组装成为一个完整的装置，都可以解决现有技术中的问题，并取得相应效果。