一种土壤颗粒分析的自动化测定装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种土壤颗粒分析的自动化测定装置。
【背景技术】
[0002]颗粒分析试验是土工试验中重要组成部分，明确土的颗粒组成和粒度分布对于评判土的工程特性具有重要的意义。目前可以用于进行颗粒分析的方法主要有:筛析法、密度计法、移液管法和激光法。而对于粒径小于0.075mm的土而言，则只能用密度计法、移液管法和激光法进行分析。用密度计测定粒径小于0.075mm的土壤时，由于该粒径土壤沉降快，对于刚刚放入悬液内的比重计，由于时间短，稳定性差，影响读数的因素较多，因此准确读出弯液面的数值，也就很难精确求得该粒径土所占该土壤的百分比。移液管法是将移液管深入一定深度吸取悬液，然后将悬液中的水分蒸发求得每一级干土颗粒质量，借以计算所占全土质量的百分比。移液管法所得实验结果为土壤颗粒的质量百分比，其计算方法简单，精确度高，对于土壤质地评判及土壤定名具有决定性意义，但由于其操作程序繁琐，耗时耗力，实验效率极低，给科研工作带来极大的不便，急需进行改进，以利于对土壤颗粒的分析测定。
【发明内容】
[0003]鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种土壤颗粒分析的自动化测定装置。该装置在无人监控的情况下，能够通过控制系统，进行土壤颗粒分析试验，自动化程度较高，吸样时间准确。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种土壤颗粒分析的自动化测定装置，是由底座1、称量瓶2、移液管3、量筒4、气压缸5、3 #步进电机6、吸液的气压缸7、1 #齿轮8、1 #步进电机9、移液管移动的气压缸10、支杆11、搅拌叶片的气压缸12、2 #齿轮13、2 #步进电机14、控制箱15、导线16、计算机17、空压机18、放水瓶19、温度探头搅拌器20、2 #齿条21和I #齿条22组成，其特征是:在底座I上，置有称量瓶2、量筒4和放水瓶19，量筒4内，移液管3与吸液的气压缸7连接，移液管口为喇叭状，管壁有孔23 ;吸液的气压缸7上部通过移液管移动的气压缸10与支杆11相连，支杆11两侧有卡槽，底部装有3 #步进电机6，并置放在控制箱15内；2 #齿条21和I #齿条22分别嵌入卡槽内，I #步进电机9相连的I #齿轮8和2 #步进电机14相连的2 #齿轮13分别与I #齿条22和2 #齿条21啮合，2 #齿轮13连有搅拌叶片的气压缸12，搅拌叶片的气压缸12带有内置温度探头搅拌器20，控制箱15内单片机通过导线16分别与计算机17和空压机18连接。
[0005]
本发明的优点和有益效果是:
1、本发明通过控制箱内单片机对步进电机、齿条、齿轮和支杆的控制，完成本装置的吸液、放液、冲洗、放液的试验过程，并反馈至上位机计算机能够精确控制吸样时间，对土壤颗粒进行精确的测定。该装置简单、使用灵活方便；
2、本发明利用自动化控制装置，能够由吸样系统自动吸样，避免因人为手动快慢而造成的测量误差。以便在确定时间内更精确进行吸样。
[0006]3、本发明利用自动控制系统及底座的布置，能够同时进行多组试验，极大提高了土壤颗粒分析试验的试验效率。同时通过程序控制时间，提高了试验的精确度。
【附图说明】
[0007]图1为本发明结构示意图。
[0008]图2是图1支架与齿条配合截面图。
[0009]图3是图1搅拌器示意图。
[0010]图4是图1移液管口示意图。
[0011]图5是图1底座示意图。
[0012]图6是自动化试验系统框图。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]本发明采用上位机选择使用计算机，下位机采用单片机及控制电路板，上位机与下位机配合使用来完成颗粒分析试验工作。
[0015]下面结合附图对本发明的技术方案再作进一步说明:
如图1-图6所示，一种土壤颗粒分析的自动化测定装置，是由动力系统、控制系统和执行系统三部分组成，动力系统包括空气压缩机18及气压管路5 ;控制系统包括控制箱15、I #步进电机9，2 #步进电机14和计算机17组成；执行系统包括样品搅拌装置、批量吸液装置、支杆转动装置，样品搅拌装置包括控制搅拌叶片移动的搅拌叶片的气压缸12，搅拌器20,2 #齿轮13和2 #齿条21 ;批量吸液装置由移液管3，吸液的气压缸7，I #齿轮8和I#齿条22组成；支杆转动装置由支杆11、步进电机三6组成。底座I上置有称量瓶2、量筒4和放水瓶19，量筒4内移液管3与吸液的气压缸7连接，移液管口为喇叭状，管壁有孔23 ;吸液的气压缸7上部通过移液管移动的气压缸10与支杆11相连，支杆11两侧有卡槽，底部装有3 #步进电机6，并置放在控制箱15内。控制箱15中有集成的控制电路、步进电机伺服控制器，断路器、单片机、及气压伺服阀等控制元件。2 #齿条21和I #齿条22分别嵌入卡槽内，I #步进电机9相连的I #齿轮8和2 #步进电机14相连的2 #齿轮13分别与I #齿条22和2 #齿条21啮合，2 #齿轮13连有气搅拌叶片的气压缸12，搅拌叶片的气压缸12带有内置温度探头搅拌器20，控制箱15内单片机通过导线16分别与计算机17和空压机18连接。
[0016]在土壤颗粒的测定过程中，先通过计算机软件选择测试标准，选择各样品比重和数量，识别试管中液体温度，选择等待吸液时间，控制软件将相应的指令发送到控制箱15内的控制系统，控制系统将指令以电信号的方式顺序转输给动力装置，尔后，计算机17和控制箱15中的单片机联合控制精确各步进电机的转动及控制箱15中的气压伺服阀的动作，使2 #步进电机14的转动控制2 #齿轮13的转动，从而精确控制2 #齿条21的上下移动，2 #齿轮13带动搅拌叶片的气压缸12上下移动，3 #步进电机6的转动可以精确控制支杆11转动。支杆11带有卡槽，2 #齿条21和I #齿条22可被控制沿卡槽上下移动。通过2 #步进电机14、2 #齿条21、2 #齿轮13、3 #步进电机6、支杆11和I #齿条22的控制，使得控制搅动叶片20移至放水瓶19内，温度探头搅拌器20探测试样温度，反馈至上位机计算机17，通过程序控制调出相应的测试程序，然后进行试样的搅拌过程。I #步进电机9的转动控制I #齿轮8的转动，从而精确控制I #齿条22的上下移动，I #齿轮8带动移液管移动的气压缸10上下移动，精确控制移液管3上下移动，通过控制I #步进电机9、I#齿条22、I #齿轮8从而控制移液管移动的气压缸10，使移液管3根据测定程序在相应的时间内伸入液面以下相应位置吸取25ml 土壤悬浊液。同理，吸液的气压缸7使移液管移动的气压缸10上移及通过3 #步进电机6的转动控制支杆11转动，使移液管3移动至底盘I上的称量瓶2上方进行试样的放出过程。再通过动力系统控制移液管3吸取放水瓶19中内纯净水冲洗移液管3后，冲洗溶液亦放入称量瓶2内，完成一次吸样过程。各种试验数据(包括试验类型、标准名称、试验参数、试验时间、分析序列、样品号的光)自动存储，通过相应的数据接口直接传输到计算机17 ;按照计算机控制设置的有关时间间隔参数，系统自动进行下一次吸样过程，直到完成所有预设批量样品的操作过程。每一批样品完成上述操作后，试验人员将盛样皿按编号顺序转移到烘箱内烘干，然后将样品转移到电子天平上称重，其结果自动转输到计算机17 ;当所有批次的样品全部完成后，操作人员对试验结果进行自动化计算和分析。
【主权项】
1.一种土壤颗粒分析的自动化测定装置，是由底座(1)、称量瓶(2)、移液管(3)、量筒(4)、气压缸(5)、3 #步进电机(6)、吸液的气压缸(7)、1 #齿轮(8)、1 #步进电机(9)、移液管移动的气压缸(10)、支杆(11)、搅拌叶片的气压缸(12)、2 #齿轮(13)、2 #步进电机(14)、控制箱(15)、导线(16)、计算机(17)、空压机(18)、放水瓶(19)、温度探头搅拌器(20),2 #齿条(21)和I #齿条(22)组成，其特征是:在底座(I)上，置有称量瓶(2)、量筒(4 )和放水瓶(19 )，量筒(4 )内，移液管(3 )与吸液的气压缸(7 )连接，移液管口为喇叭状，管壁有孔(23);吸液的气压缸(7)上部通过移液管移动的气压缸(10)与支杆(11)相连，支杆(11)两侧有卡槽，底部装有3 #步进电机(6)，并置放在控制箱(15)内；2 #齿条(21)和I #齿条(22)分别嵌入卡槽内，I #步进电机(9)相连的I #齿轮(8)和2 #步进电机(14)相连的2 #齿轮(13)分别与I #齿条(22)和2 #齿条(21)啮合，2 #齿轮(13)连有搅拌叶片的气压缸(12 )，搅拌叶片的气压缸(12 )带有内置温度探头搅拌器(20 )，控制箱(15 )内单片机通过导线(16)分别与计算机(17)和空压机(18)连接。
【专利摘要】本发明涉及一种土壤颗粒分析的自动化测定装置，其结构特征是由操作人员通过计算机，根据试验方法标准选择相应的测试标准，控制系统将控制动力装置，动力装置通过控制空压机、步进电机、气压缸、齿轮、齿条，从而控制搅拌叶片、移液管及枝干的转动及移动，从而进行吸液、放液、冲洗、放液的试验过程，实现各项试验技术操作的顺序、批量完成。本发明利用控制系统进行土壤颗粒分析的自动化测定，操作简单，可靠，大大的提高了实验的测试效率和精度。
【IPC分类】G01N15/02, G01N15/00
【公开号】CN105136624
【申请号】CN201510622007
【发明人】明姣, 杜玉霞, 张泽, 陈辉
【申请人】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月25日