一种用于提取气‑液界面膜的设备的制作方法

本发明属于自动化控制技术领域，尤其是涉及一种用于提取气-液界面膜的设备。

背景技术：

目前在实验中，提取气-液界面小球膜时，通常会采用人工的方式，即用镊子夹住一片硅片浸入液体中将其“捞”上来。这个方法具有很大的缺陷，首先，人工的速度不好控制，容易出现动作太快而使脆弱的小球膜破裂，其次，人工的方法还会存在抖动等不稳定因素，造成实验的失败。随着科技发展的需求，快速、精确的提取气-液界面小球膜已经成为亟需解决的难题。

中国专利cn1880953a公开了一种基于电阻率差值的多种液体分界面检测方法及装置。装置由两根探针电极和检测电路组成,检测电路主要由正弦波发生电路、检波电路、微分电路、放大电路、全波整流电路、电压比较电路、稳压电路、单稳态电路、边沿触发电路组成。检测方法是两根探针电极以一定的速度插入液体中,将正弦交流信号通过电极加在液体和一固定电阻值的电阻上,使液体阻抗和固定电阻值的电阻分压,提取固定电阻值电阻的分压信号,经过一系列处理后,最终当电极在不同液体层面中时会输出高低变化的电平信号,并且当电极通过分界面时输出电平信号发生翻转,每一个翻转点对应一个分界面。该发明虽然能够实现精确检测，但是仍然无法速、精确的提取气-液界面小球膜。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以精确控制升降速率、不会发生抖动的提取气-液界面膜的设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于提取气-液界面膜的设备，包括机架、朗谬尔水槽、控制机构和执行机构，

所述的朗谬尔水槽设置在机架的下方，

所述的执行机构吊设在机架上，经控制机构控制升降的速率。

所述的控制机构采用单片机stc12c4052ad作为主控，用a4988步进电机专用驱动芯片来驱动步进电机。

所述的步进电机控制升降速率为2.0-99.9mm/min，按照0.1mm/min速率进行调节，并且支持执行机构上升到顶部自动停机，满足实验使用需求。

所述的步进电机带有由数码管及按键组成的人机交互界面。

所述的步进电机采用usb接口供电。

所述的步进电机为小型两相四线丝杆步进电机。

所述的执行机构包括滑块、挂钩及燕尾夹，所述的滑块经步进电机带动升降，所述的挂钩与滑块连接，所述的燕尾夹挂设在挂钩的下方。

所述的朗谬尔水槽的两侧设置有推杆，在朗谬尔水槽的推紧液面上排列较松散的小球，利用推杆使其形成膜。

在操作本设备时，主要步骤为：首先给本设备上电，数码管点亮显示初始设定值2.0mm/min。此时按下stop/set键，数码管最后一位小数点点亮表示进入设置模式，按下up/+按钮增加，down/-按钮减小，再次按下stop/set按钮退出设定模式，小数点最后一位熄灭。然后，按下up/+按钮，设备开始向上提拉，若按下down/-按钮，滑块下降，按下stop/set按钮则停止运行。需要注意的是只有在设备停机的时候按下stop/set按钮才能进入设置模式。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、功耗低，采用usb供电，接口通用，且在无电源的情况下可以使用移动电源供电，使用方便。

2、操作简便，数码管显示提拉速率，直观清晰。

3、运行过程中提拉到顶自动停机无需照看。

4、工作平稳，解放实验人员双手。

5、步进速率小至0.1mm/min，可以精确控制提拉速度。

6、调速区间广，可满足大部分实验需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为执行机构的结构示意图；

图3为控制面板的结构示意图。

图中，1-机架、2-朗谬尔水槽、3-控制机构、31-数码管显示屏、32-操作按钮、4-执行机构、41-步进电机、42-滑块、43-挂钩、5-推杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

一种用于提取气-液界面膜的设备，其结构如图1所示，包括机架1、朗谬尔水槽2、控制机构3和执行机构4。朗谬尔水槽2设置在机架1的下方，执行机构4吊设在机架1上，经控制机构3控制升降的速率。

控制机构3采用单片机stc12c4052ad作为主控，用a4988步进电机专用驱动芯片来驱动步进电机。该驱动器可支持16细分，使步进电机运转更平滑，供电则采用usb接口供电。控制面板的人机交互界面如图3所示，由数码管显示屏31及操作按钮32组成。程序方面支持最低2.0mm/min最高99.9mm/min的提拉速率，0.1mm/min调节，支持滑块上升到顶部自动停机，满足实验使用需求。执行机构4的结构如图2所示，采用的是步进电机41带动滑块42、挂钩43及燕尾夹，滑块42经步进电机41带动升降，挂钩43与滑块42连接，燕尾夹挂设在挂钩的下方。本实施例中采用的步进电机41为小型两相四线丝杆步进电机。

朗谬尔水槽2的两侧设置有推杆5，在朗谬尔水槽的推紧液面上排列较松散的小球，利用推杆使其形成膜。

在操作本设备时，主要步骤为：首先给本设备上电，数码管点亮显示初始设定值2.0mm/min。此时按下stop/set键，数码管最后一位小数点点亮表示进入设置模式，按下up/+按钮增加，down/-按钮减小，再次按下stop/set按钮退出设定模式，小数点最后一位熄灭。然后，按下up/+按钮，设备开始向上提拉，若按下down/-按钮，滑块下降，按下stop/set按钮则停止运行。需要注意的是只有在设备停机的时候按下stop/set按钮才能进入设置模式。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于提取气‑液界面膜的设备，包括机架、朗谬尔水槽、控制机构和执行机构，朗谬尔水槽设置在机架的下方，执行机构吊设在机架上，经控制机构控制升降的速率。与现有技术相比，本发明运行过程中提拉到顶自动停机无需照看，步进速率小至0.1mm/min，可以精确控制提拉速度，并且调速区间广，可满足大部分实验需求。

技术研发人员：刘锋;曹峻;赵炎亮;何晓勇
受保护的技术使用者：上海师范大学
技术研发日：2017.03.27
技术公布日：2017.08.18