CN101029898B - 测试杯转盘装置及全自动微量元素分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试杯转盘装置及全自动微量元素分析仪，测试杯转盘装置的转盘安装在机架上并通过传动机构与转盘电机联接，转盘在垂直平面内转动，其圆周体壁均布安装一定数量的固定套，每一个固定套中安装一个测试杯，二者为转动配合，并且测试杯下部套装固定一个齿轮，该齿轮和测试杯转动电机的齿轮联接。全自动微量元素分析仪含有测试杯转盘装置、电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置、计算机控制装置。本发明集机械、电子于一体，具有自动加样、自动加活化液、自动测量、自动记录、自动清洗测试杯、自动干燥测试杯等功能，使检测过程全部自动化，并且设计新颖、测量精度高、经济效益好。

Description

测试杯转盘装置及全自动微量元素分析仪 

(一)、技术领域：本发明涉及一种电化学分析仪，特别是涉及一种测试杯转盘装置及全自动微量元素分析仪。 

(二)、背景技术：我国是使用微量元素历史最悠久的古国，中医中药使用石头、泥沙、贝壳和金属治病早已有之，微量元素锌、铁、铜、锰、铬，分别是中医的金、木、水、火、土五行学说的物质基础；随着工业的快速发展，环境污染使原本在自然条件下不能被人类接触并吸收的有害微量元素变得大量被人类吸收，从而危害人类健康，因此检测水、食品、环境、土壤以及生物材料等样品中的微量元素极其重要，为此国家制定了相关标准，用于控制有害微量元素超标，同时预防有益微量元素降低。 

正是因为有微量元素检测的需求，才促使了电化学分析法的快速发展，电化学分析法是根据电位和溶出原理来检测样品中微量元素含量的，它有灵敏度高、受有机物干扰少、检测快速、操作简便等特点，自80年代以来发展很快，它可应用于药品、食品、环境、医学临床等诸多领域，特别是在医学临床中应用相当广泛。虽然电化学分析法创始较早，但电化学分析仪器发展较为缓慢，最初手工操作较多，可以检测的元素较少，且步骤繁琐，劳动强度大，准确率欠佳，后来逐步发展到半自动微量元素分析仪，但因不能实现自动加样、自动清洗测试杯，虽然减轻了一定的劳动强度，但还没有完全脱离人工，使用起来仍然很不方便，致使其不能广泛被使用者接受。 

(三)、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种设计新颖、结构简单、测量精度高、并且能够实现全自动控制的测试杯转盘装置及全自动微量元素分析仪。 

本发明的技术方案：一种测试杯转盘装置，含有测试杯、转盘、传动机构、动力机构和机架，所述转盘通过转轴和支架安装在机架上，并且所述转盘通过传动机构与安装在机架上的转盘电机联接，所述转轴水平设置，使所述转盘在垂直平面内转动，所述转盘上沿圆周方向均布安装一定数量的固定套，每一个固定套中安装一个测试杯，二者为转动配合，并且所述测试杯下部套装固定一个齿轮，该齿轮和测试杯转动电机的齿轮联接，或者，该齿轮通过齿轮传动机构与转盘电机联接。

所述机架上安装有清洗机构和风干机构，所述清洗机构为清洗水泵，对转到最下方的测试杯进行冲洗；所述风干机构为风机，对转到侧后且经过清洗的测试杯进行风干。 

所述测试杯和固定套之间安装有轴承；所述转盘含有端壁和圆周体壁，所述转盘的截面形状为ㄈ形，所述固定套贯穿并固定在所述转盘的圆周体壁上，所述转盘的端壁上设置有齿轮，该齿轮和转盘电机的齿轮联接；所述测试杯的数量为为六个以上；所述转盘转动定位通过码盘和光耦来控制。 

一种含有上述测试杯转盘装置的全自动微量元素分析仪，还含有电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置、计算机控制装置，所述测试杯转盘装置的转盘通过转轴和支架安装在机架中间的隔板上，所述电极装置含有电极和电极支架，其中，电极支架安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架通过电极支架传动机构和电极支架转动及升降机构联接，电极支架上端的电极架上安装有电极，所述电极包括工作电极、参比电极和对电极，电极支架通过升降、转动使电极测试样品和电极清洗；所述样品盘和自动加样装置含有样品盘、样品盘支座、样品盘转动电机、取样针和取样针支架，其中，样品盘支座安装在转盘一侧的机架中间隔板上，所述样品盘支座的转动由样品盘转动电机控制，取样针支架安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架通过取样针支架传动机构和取样针支架转动及升降机构联接，所述取样针与蠕动吸样泵连接，取样针支架通过升降、转动使取样针将样品盘中的测试样品加到转盘上固定的测试杯中；所述底液或活化液加液装置含有圆转盘、蠕动泵和试剂瓶，其中，所述圆转盘通过转轴安装在机架中间的隔板上，并且与圆转盘转动电机联接，所述圆转盘上安装有一定数量的加液头，该加液头通过安装在机架下部体壁上的蠕动泵与放置在机架底部的试剂瓶连通，所述圆转盘通过转动将不同的底液或活化液加入到测试杯中，使底液与测试样品混合；所述清洗装 置含有一定数量的清洗泵和清洗池，其中，所述清洗池安装在机架中间隔板上，分别对取样针、电极进行清洗；所述测试杯转盘装置、电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置均通过计算机控制装置控制。 

所述电极支架含有电极支架底座、电极支架升降支撑杆、电极支架顶架，其中所述电极支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架底座通过齿轮传动与电极支架转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦控制，所述电极支架升降支撑杆下端通过电极支架丝杠和电极支架丝母与所述电极支架底座连接，上端与电极支架顶架连接，电极固定在电极支架顶架上，电极支架升降电机与所述电极支架丝杠联接，使所述电极支架升降支撑杆实现升降；所述参比电极为甘汞电极，所述工作电极为玻碳电极，所述对电极为铂电极；所述取样针支架含有取样针支架底座、取样针支架升降支撑杆、取样针支架顶架，其中所述取样针支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架底座通过齿轮传动与取样针转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦控制，所述取样针支架升降支撑杆下端通过取样针支架丝杠和取样针支架丝母与取样针支架底座连接，上端与所述取样针支架顶架连接，取样针固定在所述取样针支架顶架上，取样针升降电机与所述取样针支架丝杠联接，使所述取样针支架升降支撑杆实现升降；所述机架上安装有温度控制器，所述温度控制器和电源联接。 

所述蠕动泵为活化液蠕动泵和底液蠕动泵，所述清洗泵为电极清洗泵和取样针清洗泵；所述计算机控制装置含有计算机、串口电平转换电路、电机控制电路、电化学信号采样电路、电源转换电路，所述计算机为主控制器，它的一个RS232串口信号通过串口电平转换电路转换成第一TTL电平信号，该第一TTL电平信号进入一定个数的电机控制电路，各电机控制电路再分别与样品盘转动电机、转盘电机、取样针转动电机、取样针升降电机、电极支架升降电机、电极支架转动电机、圆转盘转动电机、风机、活化液蠕动泵、清洗水泵、底液蠕动泵、电极清洗泵、取样针清洗泵和蠕动吸样泵连接，所述计算机还有一个RS232串口信号通过另一个串口电平转换电路转换成第二TTL电平信号，该第二TTL电平信号进入电化学信号采样电路，所述电化学信号采样电路再与所述测试杯转动电机和所述电极连接，所述电源转换电路给各控制电路和各电机提 供电源。 

所述串口电平转换电路采用光电耦合器对第一TTL电平信号、第二TTL电平信号和RS232串口信号进行转换、隔离；所述电机控制电路采用微处理器来接收所述码盘的定位信号、输出电机控制信号并通过所述微处理器的串口与所述计算机通讯，所述电机控制电路采用达林顿管驱动器对所述微处理器输出的电机控制信号进行驱动，所述码盘的定位信号通过由发射二极管和接收管组成的所述光耦获得，所述光耦的发射二极管通过分压电阻与电源相连，所述接收管的输出端与所述微处理器的输入/输出口相连，实现所述转盘、所述样品盘、所述取样针支架、所述电极支架、所述圆转盘的定位，所述电机控制信号含有正转信号、反转信号、定位信号或定量信号；所述电化学信号采样电路含有运算放大器和带有模数和数模转换的微处理器，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其串口与所述计算机进行通讯，并将所述计算机传送来的数字信号转换为模拟信号输出，该模拟信号经所述运算放大器放大后进入所述对电极，所述参比电极的输出信号经所述运算放大器放大后，再经所述带有模数和数模转换的微处理器采样和处理，然后再通过所述带有模数和数模转换的微处理器的串口发送到所述计算机，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其输入/输出口控制所述测试杯转动电机的转动，所述工作电极与地连接；所述电源转换电路采用电压变换器进行电压转换。 

所述光电耦合器的型号为6N137或4N35或4N36或H11A817，所述微处理器的型号为AT89C2051或AT89C52或MC68HC08或STC12C2052，所述达林顿管驱动器的型号为ULN2803A或ULN2003或ULN2004或M54562P或M54563，所述带有模数和数模转换的微处理器的型号为C8051F020或C8051F021或C8051F022或C8051F023，所述运算放大器的型号为OP07或LMX321或741，所述电压变换器的型号为LM7812CT、MC34063、MC78L05CT。 

一种测试杯转盘装置，含有测试杯、转盘、传动机构、动力机构和机架，所述转盘通过转轴和支架安装在机架上，并且所述转盘通过传动机构与安装在机架上的转盘电机联接，所述转轴水平设置，使所述转盘在垂直平面内转动，所述转盘上沿圆周方向均布安装一定数量的测试杯。 

所述测试杯套装在固定套中，并且，所述测试杯和所述固定套之间设置有 弹性卡套或弹性圈，使二者通过软连接相互固定，所述固定套的外表面与所述转盘固定连接。 

所述机架上安装有清洗机构和风干机构，所述清洗机构为清洗水泵，对转到最下方的测试杯进行冲洗；所述风干机构为风机，对转到侧后且经过清洗的测试杯进行风干。 

所述转盘含有端壁和圆周体壁，所述转盘的截面形状为ㄈ形，所述测试杯贯穿并固定在所述转盘的圆周体壁上，所述转盘的端壁上设置有齿轮，该齿轮和转盘电机的齿轮联接；所述测试杯的数量为为六个以上；所述转盘的转动定位通过码盘和光耦控制。 

一种含有上述测试杯转盘装置的全自动微量元素分析仪，还含有电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置、计算机控制装置，所述测试杯转盘装置的转盘通过转轴和支架安装在机架中间的隔板上，所述电极装置含有电极和电极支架，其中，电极支架安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架通过电极支架传动机构和电极支架转动及升降机构联接，电极支架上端的电极架上安装有电极，所述电极包括工作电极、参比电极和对电极，电极支架通过升降、转动使电极测试样品和电极清洗，并且所述工作电极通过传动机构和工作电极转动电机联接，能够转动；所述样品盘和自动加样装置含有样品盘、样品盘支座、样品盘转动电机、取样针和取样针支架，其中，样品盘支座安装在转盘一侧的机架中间隔板上，所述样品盘支座的转动由样品盘转动电机控制，取样针支架安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架通过取样针支架传动机构和取样针支架转动及升降机构联接，所述取样针与蠕动吸样泵连接，取样针支架通过升降、转动使取样针将样品盘中的测试样品加到转盘上固定的测试杯中；所述底液或活化液加液装置含有圆转盘、蠕动泵和试剂瓶，其中，所述圆转盘通过转轴安装在机架中间的隔板上，并且与圆转盘转动电机联接，所述圆转盘上安装有一定数量的加液头，该加液头通过安装在机架下部体壁上的蠕动泵与放置在机架底部的试剂瓶连通，所述圆转盘通过转动将不同的底液或活化液加入到测试杯中，使底液与测试样品混合；所述清洗装置含有一定数量的清洗泵和清洗池，其中，所述清洗池安装在机架中间隔板上，分别对取样针、电极进行清洗；所述测试杯转盘装置、电极装置、样品盘和自动加 样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置均通过计算机控制装置控制。 

所述电极支架含有电极支架底座、电极支架升降支撑杆、电极支架顶架，其中所述电极支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架底座通过齿轮传动与电极支架转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦控制，所述电极支架升降支撑杆下端通过电极支架丝杠和电极支架丝母与电极支架底座连接，上端与所述电极支架顶架连接，所述电极支架顶架上安装有工作电极转动电机和传动机构，所述工作电极安装在所述传动机构上，能够转动，并且所述电极支架顶架上还安装有参比电极和对电极，电极支架升降电机与所述电极支架丝杠联接，使所述电极支架升降支撑杆实现升降；所述参比电极为甘汞电极，所述工作电极为玻碳电极，所述对电极为铂电极；所述取样针支架含有取样针支架底座、取样针支架升降支撑杆、取样针支架顶架，其中所述取样针支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架底座通过齿轮传动与取样针转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦由电路控制机构控制，所述取样针支架升降支撑杆下端通过取样针支架丝杠和取样针支架丝母与取样针支架底座连接，上端与所述取样针支架顶架连接，取样针固定在所述取样针支架顶架上，取样针升降电机与所述取样针支架丝杠联接，使所述取样针支架升降支撑杆实现升降；所述机架上安装有温度控制器，所述温度控制器和电源联接。 

所述蠕动泵为活化液蠕动泵和底液蠕动泵，所述清洗泵为电极清洗泵和取样针清洗泵；所述计算机控制装置含有计算机、串口电平转换电路、电机控制电路、电化学信号采样电路、电源转换电路，所述计算机为主控制器，它的一个RS232串口信号通过串口电平转换电路转换成第一TTL电平信号，该第一TTL电平信号进入一定个数的电机控制电路，各电机控制电路再分别与样品盘转动电机、转盘电机、取样针转动电机、取样针升降电机、电极支架升降电机、电极支架转动电机、圆转盘转动电机、风机、活化液蠕动泵、清洗水泵、底液蠕动泵、电极清洗泵、取样针清洗泵和蠕动吸样泵连接，所述计算机还有一个RS232串口信号通过另一个串口电平转换电路转换成第二TTL电平信号，该第二TTL电平信号进入电化学信号采样电路，所述电化学信号采样电路再与所述工作电极转动电机和所述电极连接，所述电源转换电路给各控制电路和各电机提供电源。 

所述串口电平转换电路采用光电耦合器对第一TTL电平信号、第二TTL电平信号和RS232串口信号进行转换、隔离；所述电机控制电路采用微处理器来接收所述码盘的定位信号、输出电机控制信号并通过所述微处理器的串口与所述计算机通讯，所述电机控制电路采用达林顿管驱动器对所述微处理器输出的电机控制信号进行驱动，所述码盘的定位信号通过由发射二极管和接收管组成的所述光耦获得，所述光耦的发射二极管通过分压电阻与电源相连，所述接收管的输出端与所述微处理器的输入/输出口相连，实现所述转盘、所述样品盘、所述取样针支架、所述电极支架、所述圆转盘的定位，所述电机控制信号含有正转信号、反转信号、定位信号或定量信号；所述电化学信号采样电路含有运算放大器和带有模数和数模转换的微处理器，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其串口与所述计算机进行通讯，并将所述计算机传送来的数字信号转换为模拟信号输出，该模拟信号经所述运算放大器放大后进入所述对电极，所述参比电极的输出信号经所述运算放大器放大后，再经所述带有模数和数模转换的微处理器采样和处理，然后再通过所述带有模数和数模转换的微处理器的串口发送到所述计算机，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其输入/输出口控制所述工作电极转动电机的转动，所述工作电极与地连接；所述电源转换电路采用电压变换器进行电压转换。 

所述光电耦合器的型号为6N137或4N35或4N36或H11A817，所述微处理器的型号为AT89C2051或AT89C52或MC68HC08或STC12C2052，所述达林顿管驱动器的型号为ULN2803A或ULN2003或ULN2004或M54562P或M54563，所述带有模数和数模转换的微处理器的型号为C8051F020或C8051F021或C8051F022或C8051F023，所述运算放大器的型号为OP07或LMX321或741，所述电压变换器的型号为LM7812CT、MC34063、MC78L05CT。 

本发明的有益效果： 

1.本发明的测试杯转盘装置设计新颖、结构简单、能够实现自动化操作，其转盘通过转轴和支架安装在机架上，转轴水平设置，使转盘在垂直平面内转动，这样可以使测试杯中的测试液自动倾倒，便于进行自动清洗和风干，同时还能够循环加液，实现连续、自动工作，大大减少人工操作程序，降低劳动强度。 

2.本发明测量精度高，其样品取量、底液取量均由蠕动泵控制，每次吸取的数量均匀且精确，大大提高测量精度，另外测试杯中的样品和底液经过转动、搅拌，提高混合程度，也能大大提高测量精度；每一测试过程后，电极、取样针、测试杯分别经过清洗，大大减少残留物对测量精度的影响。 

3.本发明的全自动微量元素分析仪集机械、电子于一体，具有自动加样、自动加底液、自动测量、自动记录、自动清洗测试杯、自动干燥测试杯等功能，使检测过程全部自动化，操作者只需将被检测样品的信息输入到计算机中，即可离开，让分析仪自动检测，检测完毕，数据自动保存在计算机中，然后操作者可根据需要将数据打印出来，省去了操作者繁重的工作过程。 

4.本发明的全自动微量元素分析仪在测试样品的过程中同时进行清洗、干燥测试杯等工作，使测试过程中的多项步骤同时进行，加快了测试速度，大大提高了操作者的工作效率。 

5.本发明的全自动微量元素分析仪采用全封闭式结构，测试用电极、测试杯、连接线均在金属壳体中，因此，其防电磁干扰能力强。 

6.本发明的全自动微量元素分析仪内部安装有一个恒温控制器，能使分析仪内部的温度保持恒定，控制误差在±2℃之内；由于电化学测量信号对温度特别敏感，通常温度每变化10℃，其测量信号将变化1个数量级，温度是影响电化学测量信号重现性、稳定性和准确性的主要因素，因此本发明很好地消除了计算机温度变化对测定结果的影响。 

7.本发明的全自动微量元素分析仪使用计算机作为主控制器，使得操作界面丰富、操作过程简单，使用起来更加方便。 

(四)、附图说明：

图1为全自动微量元素分析仪的结构示意图之一； 

图2为图1所示全自动微量元素分析仪的俯视图； 

图3为图1所示测试杯转盘装置的局部结构放大图； 

图4为图1所示电极装置的结构原理图； 

图5为图1所示测试杯转盘装置的结构原理图； 

图6为图1所示样品盘和自动加样控制装置的结构原理图； 

图7为图1所示底液或活化液加液装置的结构原理图； 

图8为全自动微量元素分析仪的结构示意图之二； 

图9为图8所示全自动微量元素分析仪的俯视图； 

图10为图8所示测试杯转盘装置的局部结构放大图； 

图11为图8所示电极装置的结构原理图； 

图12为全自动微量元素分析仪的计算机控制系统工作原理方框示意图之一； 

图13为全自动微量元素分析仪的计算机控制系统工作原理方框示意图之二； 

图14为全自动微量元素分析仪电机控制电路示意图； 

图15为全自动微量元素分析仪电化学信号采样电路示意图； 

图16为全自动微量元素分析仪串口电平转换电路示意图； 

图17为全自动微量元素分析仪电源转换电路示意图； 

图18为全自动微量元素分析仪的计算机控制系统工作流程图。 

(五)、具体实施方式： 

实施例一：参见图1～图7、图12、图14～图18，图中，测试杯转盘装置的转盘12通过转轴19和支架14安装在机架2中部的隔板上，转轴19水平设置，使转盘12在垂直平面内转动，转盘12含有端壁和圆周体壁，转盘12的截面形状为匚形，贯穿转盘12的圆周体壁且沿圆周方向均布安装八个固定套20(也可以是其它数量，其四周体壁也可以为棱柱型，根据需要确定)，转盘12的端壁上设置有齿轮，该齿轮和转盘电机15的齿轮联接，每一个固定套20中安装一个测试杯13，测试杯13和固定套20之间安装有轴承，便于转动，并且测试杯13下部套装固定一个齿轮18，该齿轮18和测试杯转动电机11的齿轮联接(也可以采用该齿轮通过齿轮传动机构与转盘电机联接的传动方式)，挡板17能够改变测试杯13中测试液体的流向，避免流入下一个测试杯13中，转盘12上安装有码盘(图中未画出)，该码盘和机架2中间隔板上安装的一个光耦相匹配，光耦与计算机控制装置的电路联接，以便控制转盘12的转动角度及位置。机架2上安装有清洗机构和风干机构，清洗机构可以采用清洗水泵108，对转到最下方C位置的测试杯13进行冲洗；风干机构为风机109，对转到侧后D位置且经过清洗的测试杯13进行风干；清洗机构和风干机构由计算机控制装置控制。 

样品盘和自动加样装置含有样品盘6、样品盘支座5、样品盘转动电机4、取样针7、取样针支架8，其中，样品盘支座5安装在转盘12一侧的机架2中间隔板上，样品盘支座5的转动由样品盘转动电机4控制，样品盘支座5的下端安装有码盘3，该码盘3和机架2中间隔板上安装的一个光耦相匹配，光耦与计算机控制装置的电路联接，以便控制样品盘支座5的转动角度。样品盘6放置在样品盘支座5上，样品盘6上能够放置100个样品杯，取样针支架8含有取样针支架底座115、取样针支架升降支撑杆、取样针支架顶架，其中取样针支架底座115安装在机架2中间隔板上，并且取样针支架底座115通过齿轮传动与取样针转动电机116联接，实现转动，取样针支架底座115下端安装一个码盘，该码盘和机架2中间隔板上安装的一个光耦相匹配，光耦与计算机控制装置的电路联接，以便控制取样针7的转动角度。取样针支架升降支撑杆下端通过取样针支架丝杠和取样针支架丝母与取样针支架底座115连接，上端与取样针支架顶架连接，取样针固定在取样针支架顶架上，取样针升降电机与取样针支架丝杠联接，使取样针支架升降支撑杆实现升降，取样针7与蠕动吸样泵联接，取样针支架8通过升降、转动使取样针7将样品盘6中的测试样品加到转盘12上固定的测试杯13中，111为清洗池，加样后的取样针7插入清洗池111中，通过取样针清洗泵208打进的蒸馏水进行清洗。 

底液或活化液加液装置含有圆转盘118、蠕动泵121和试剂瓶120，其中，圆转盘118通过转轴安装在机架2中间的隔板上，并且与圆转盘转动电机119联接，圆转盘118上安装有一定数量的加液头117(也可以采用一个加液头和多个支管的结构形式)，该加液头117通过安装在机架2下部体壁上的蠕动泵121与放置在机架2底部的试剂瓶120连通(二者一一对应)，圆转盘118通过转动将不同的底液或活化液加入到测试杯13中，使底液或活化液与测试样品混合。在图示A位置加底液或活化液、以及样品液。工作时，先在测试杯13中加入活化液，对电极进行活化，然后再加入底液和样品，进行样品测试。 

电极装置的电极支架9含有电极支架底座106、电极支架升降支撑杆、电极支架顶架10，其中电极支架底座106安装在机架2中间隔板上，并且电极支架底座106通过齿轮传动与电极支架转动电机107联接，实现转动，电极支架底座106下端安装一个码盘，该码盘和机架2中间隔板上安装的一个光耦相匹配，光耦与计算机控制装置的电路联接，以便控制电极支架9的转动角度。电极支架升降支撑杆下端通过电极支架丝杠和电极支架丝母与电极支架底座106连接，上端与电极支架顶架10连接，电极支架顶架10上安装有工作电极104、参比电极103、对电极105，其中，参比电极103为甘汞电极，工作电极104为玻碳电极，对电极105为铂电极；电极支架升降电机与电极支架丝杠联接，使电极支架升降支撑杆实现升降，电极支架9通过升降、转动使电极测试样品和电极清洗。在图示B位置进行测量。清洗装置含有一定数量的清洗泵和清洗池111，其中，清洗池111安装在机架2中间隔板上，分别对取样针7、电极进行清洗；测试杯转盘装置、电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置均通过计算机控制装置控制。 

蠕动泵121为活化液蠕动泵和底液蠕动泵，清洗泵为电极清洗泵和取样针清洗泵208；计算机控制装置含有计算机、串口电平转换电路、电机控制电路、电化学信号采样电路、电源转换电路，计算机为主控制器，它的一个RS232串口信号通过一个串口电平转换电路转换成第一TTL电平信号，该第一TTL电平信号进入一定个数的电机控制电路，各电机控制电路再分别与样品盘转动电机4、转盘电机15、取样针转动电机116、取样针升降电机、电极支架升降电机、电极支架转动电机107、圆转盘转动电机119、活化液蠕动泵、清洗水泵108、底液蠕动泵、电极清洗泵、取样针清洗泵208、蠕动吸样泵和风机109连接，实现各种转动和升降，计算机还有一个RS232串口信号通过另一个串口电平转换电路转换成第二TTL电平信号，该第二TTL电平信号进入电化学信号采样电路，电化学信号采样电路再与工作电极104、参比电极103、对电极105和测试杯转动电机11连接，电源转换电路给各控制电路和各电机提供电源。 

串口电平转换电路采用光电耦合器U62和U63对第一TTL电平信号、第二TTL电平信号和RS232串口信号进行转换、隔离；电机控制电路采用微处理器U23来接收码盘的定位信号、输出电机控制信号，并通过微处理器U23的串口 与计算机通讯，电机控制电路采用达林顿管驱动器U21和U22对微处理器U23输出的电机控制信号进行驱动，码盘的定位信号通过由发射二极管D21和接收管Q21组成的光耦获得，光耦的发射二极管D21通过分压电阻R22与电源相连，接收管Q21的输出端与微处理器U23的第6脚相连，实现转盘12、样品盘6、取样针支架8、电极支架9、圆转盘118的定位，电机控制电路输出的电机控制信号含有正转信号S1、反转信号S2、定位信号S3或定量信号S4；电化学信号采样电路含有运算放大器U44、U45和带有模数和数模转换的微处理器U41，带有模数和数模转换的微处理器U41通过其串口与计算机进行通讯，并将计算机传送来的数字信号转换为模拟信号输出，该模拟信号经运算放大器U45放大后进入对电极105，参比电极103的输出信号经所述运算放大器U44放大后，再经带有模数和数模转换的微处理器U41采样和处理，然后再通过带有模数和数模转换的微处理器U41的串口发送到计算机，带有模数和数模转换的微处理器U41通过其输入/输出口控制测试杯转动电机11的转动，工作电极104与地连接；电源转换电路采用电压变换器U2、U4和U7进行电压转换。 

光电耦合器U62和U63的型号为6N137，微处理器U23的型号为AT89C2051，达林顿管驱动器U22的型号为M54562P，达林顿管驱动器U21的型号为ULN2803A，带有模数和数模转换的微处理器U41的型号为C8051F020，运算放大器U45和U46的型号为OP07，电压变换器U4、U2和U7的型号为LM7812CT、MC34063、和MC78L05CT。 

机架2上安装有温度控制器(图中未画出)，温度控制器和电源联接，保持分析仪的温度恒定。 

计算机的控制过程如下： 

a.对各控制电路发出初始化指令，使各部分机构和部件处于准备状态。 

b.控制电极支架升降电机、电极支架转动电机107和活化液蠕动泵，再控制电化学信号采样电路，对电极进行活化。 

c.控制转盘电机15使转盘12转动一步。 

d.控制蠕动吸样泵、取样针转动电机116和取样针升降电机将被测液吸入测试杯13中，控制底液蠕动泵将底液吸入测试杯13中。 

e.控制转盘电机15使转盘12转动一步。 

f.控制电极支架升降电机或转动电机107将工作电极104、参比电极103、对电极105插入测试杯13中，再控制电化学信号采样电路对被测液体进行搅拌并测试。 

g.控制清洗水泵108对测试杯13进行清洗，控制风机109对测试杯13进行干燥。 

h.查询电化学信号采样电路是否已测试完毕，如测试完毕，将测得的结果读入计算机中并保存，这样就完成了一个样品的测试。 

i.控制取样针清洗泵208、取样针转动电机116和取样针升降电机来清洗取样针7，控制电极清洗泵、电极支架转动电机107和电极支架升降电机来清洗电极。 

j.判断是否所有的样品已测试完，如没有，转入步骤c继续进行下一个样品的测试，如所有的样品已测试完，即结束测试。 

实施例二：参见图8～图11、图13，本实施例和实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：转盘12上沿圆周方向均布安装八个测试杯13，没有固定套20，并且工作电极104通过传动机构102和工作电极转动电机101联接，能够转动，这样工作电极104起搅拌作用，使测试杯13中的样品液、底液或活化液混合并搅匀，以这种方式代替实施例一中的测试杯13转动、工作电极104不转动的搅拌方式。 

实施例三：本实施例和实施例二基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：每一测试杯均套装在一个固定套中，并且，测试杯和固定套之间设置有弹性卡套或弹性圈，使二者通过软连接相互固定，固定套的外表面与所述转盘固定连接。该弹性卡套或弹性圈的外缘卡固在固定套内壁上设置的凹槽中，或者该弹性卡套或弹性圈夾固在测试杯和固定套之间，其固定方式根据实际需要确定。 

改变转盘的结构形式、改变测试杯和转盘的连接方式、改变各转动部件的转动角度的控制方式、以及改变测试杯或工作电极的转动方式等等能够组成多个实施例，均属于本发明的常见变化范围，在此不一一详述。 

Claims (15)

1.一种测试杯转盘装置，含有测试杯、转盘、传动机构、动力机构和机架，其特征是：所述转盘通过转轴和支架安装在机架上，并且所述转盘通过传动机构与安装在机架上的转盘电机联接，所述转轴水平设置，使所述转盘在垂直平面内转动，所述转盘上沿圆周方向均布安装一定数量的固定套，每一个固定套中安装一个测试杯，二者为转动配合，并且所述测试杯下部套装固定一个齿轮，该齿轮和测试杯转动电机的齿轮联接，或者，该齿轮通过齿轮传动机构与转盘电机联接。

2.根据权利要求1所述的测试杯转盘装置，其特征是：所述测试杯和固定套之间安装有轴承；所述转盘含有端壁和圆周体壁，所述转盘的截面形状为ㄈ形，所述固定套贯穿并固定在所述转盘的圆周体壁上，所述转盘的端壁上设置有齿轮，该齿轮和转盘电机的齿轮联接；所述测试杯的数量为六个以上；所述转盘转动定位通过码盘和光耦来控制。

3.一种含有权利要求1所述测试杯转盘装置的全自动微量元素分析仪，还含有电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置、计算机控制装置，其特征是：所述测试杯转盘装置的转盘通过转轴和支架安装在机架中间的隔板上，所述电极装置含有电极和电极支架，其中，电极支架安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架通过电极支架传动机构和电极支架转动及升降机构联接，电极支架上端的电极架上安装有电极，所述电极包括工作电极、参比电极和对电极，电极支架通过升降、转动使电极测试样品和电极清洗；所述样品盘和自动加样装置含有样品盘、样品盘支座、样品盘转动电机、取样针和取样针支架，其中，样品盘支座安装在转盘一侧的机架中间隔板上，所述样品盘支座的转动由样品盘转动电机控制，取样针支架安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架通过取样针支架传动机构和取样针支架转动及升降机构联接，所述取样针与蠕动吸样泵连接，取样针支架通过升降、转动使取样针将样品盘中的测试样品加到转盘上固定的测试杯中；所述底液或活化液加液装置含有圆转盘、蠕动泵和试剂瓶，其中，所述圆转盘通过转轴安装在机架中间的隔板上，并且与圆转盘转动电机联接，所述圆转盘上安装有一定数量的加液头，该加液头通过安装在机架下部体壁上的蠕动泵与放置在机架底部的试剂瓶连通，所述圆转盘通过转动将不同的底液或活化液加入到测试杯中，使底液与测试样品混合；所述清洗装置含有一定数量的清洗泵和清洗池，其中，所述清洗池安装在机架中间隔板上，分别对取样针、电极进行清洗；所述测试杯转盘装置、电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置均通过计算机控制装置控制。

4.根据权利要求3所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述电极支架含有电极支架底座、电极支架升降支撑杆、电极支架顶架，其中所述电极支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架底座通过齿轮传动与电极支架转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦控制，所述电极支架升降支撑杆下端通过电极支架丝杠和电极支架丝母与所述电极支架底座连接，上端与电极支架顶架连接，电极固定在电极支架顶架上，电极支架升降电机与所述电极支架丝杠联接，使所述电极支架升降支撑杆实现升降；所述参比电极为甘汞电极，所述工作电极为玻碳电极，所述对电极为铂电极；所述取样针支架含有取样针支架底座、取样针支架升降支撑杆、取样针支架顶架，其中所述取样针支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架底座通过齿轮传动与取样针转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦控制，所述取样针支架升降支撑杆下端通过取样针支架丝杠和取样针支架丝母与取样针支架底座连接，上端与所述取样针支架顶架连接，取样针固定在所述取样针支架顶架上，取样针升降电机与所述取样针支架丝杠联接，使所述取样针支架升降支撑杆实现升降；所述机架上安装有温度控制器，所述温度控制器和电源联接。

5.根据权利要求3或4所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述蠕动泵为活化液蠕动泵和底液蠕动泵，所述清洗泵为电极清洗泵和取样针清洗泵；所述计算机控制装置含有计算机、串口电平转换电路、电机控制电路、电化学信号采样电路、电源转换电路，所述计算机为主控制器，它的一个RS232串口信号通过串口电平转换电路转换成第一TTL电平信号，该第一TTL电平信号进入一定个数的电机控制电路，各电机控制电路再分别与样品盘转动电机、转盘电机、取样针转动电机、取样针升降电机、电极支架升降电机、电极支架转动电机、圆转盘转动电机、风机、活化液蠕动泵、清洗水泵、底液蠕动泵、电极清洗泵、取样针清洗泵和蠕动吸样泵连接，所述计算机还有一个RS232串口信号通过另一个串口电平转换电路转换成第二TTL电平信号，该第二TTL电平信号进入电化学信号采样电路，所述电化学信号采样电路再与所述测试杯转动电机和所述电极连接，所述电源转换电路给各控制电路和各电机提供电源。

6.根据权利要求5所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述串口电平转换电路采用光电耦合器对第一TTL电平信号、第二TTL电平信号和RS232串口信号进行转换、隔离；所述电机控制电路采用微处理器来接收所述码盘的定位信号、输出电机控制信号并通过所述微处理器的串口与所述计算机通讯，所述电机控制电路采用达林顿管驱动器对所述微处理器输出的电机控制信号进行驱动，所述码盘的定位信号通过由发射二极管和接收管组成的所述光耦获得，所述光耦的发射二极管通过分压电阻与电源相连，所述接收管的输出端与所述微处理器的输入/输出口相连，实现所述转盘、所述样品盘、所述取样针支架、所述电极支架、所述圆转盘的定位，所述电机控制信号含有正转信号、反转信号、定位信号或定量信号；所述电化学信号采样电路含有运算放大器和带有模数和数模转换的微处理器，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其串口与所述计算机进行通讯，并将所述计算机传送来的数字信号转换为模拟信号输出，该模拟信号经所述运算放大器放大后进入所述对电极，所述参比电极的输出信号经所述运算放大器放大后，再经所述带有模数和数模转换的微处理器采样和处理，然后再通过所述带有模数和数模转换的微处理器的串口发送到所述计算机，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其输入/输出口控制所述测试杯转动电机的转动，所述工作电极与地连接；所述电源转换电路采用电压变换器进行电压转换。

7.根据权利要求6所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述光电耦合器的型号为6N137或4N35或4N36或H11A817，所述微处理器的型号为AT89C2051或AT89C52或MC68HC08或STC12C2052，所述达林顿管驱动器的型号为ULN2803A或ULN2003或ULN2004或M54562P或M54563，所述带有模数和数模转换的微处理器的型号为C8051F020或C8051F021或C8051F022或C8051F023，所述运算放大器的型号为OP07或LMX321或741，所述电压变换器的型号为LM7812CT、MC34063、MC78L05CT。

8.一种测试杯转盘装置，含有测试杯、转盘、传动机构、动力机构和机架，其特征是：所述转盘通过转轴和支架安装在机架上，并且所述转盘通过传动机构与安装在机架上的转盘电机联接，所述转轴水平设置，使所述转盘在垂直平面内转动，所述转盘上沿圆周方向均布安装一定数量的测试杯。

9.根据权利要求8所述的测试杯转盘装置，其特征是：所述测试杯套装在固定套中，并且，所述测试杯和所述固定套之间设置有弹性卡套或弹性圈，使二者通过软连接相互固定，所述固定套的外表面与所述转盘固定连接。

10.根据权利要求8或9所述的测试杯转盘装置，其特征是：所述转盘含有端壁和圆周体壁，所述转盘的截面形状为ㄈ形，所述测试杯贯穿并固定在所述转盘的圆周体壁上，所述转盘的端壁上设置有齿轮，该齿轮和转盘电机的齿轮联接；所述测试杯的数量为六个以上；所述转盘的转动定位通过码盘和光耦控制。

11.一种含有权利要求8所述测试杯转盘装置的全自动微量元素分析仪，还含有电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置、计算机控制装置，其特征是：所述测试杯转盘装置的转盘通过转轴和支架安装在机架中间的隔板上，所述电极装置含有电极和电极支架，其中，电极支架安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架通过电极支架传动机构和电极支架转动及升降机构联接，电极支架上端的电极架上安装有电极，所述电极包括工作电极、参比电极和对电极，电极支架通过升降、转动使电极测试样品和电极清洗，并且所述工作电极通过传动机构和工作电极转动电机联接，能够转动；所述样品盘和自动加样装置含有样品盘、样品盘支座、样品盘转动电机、取样针和取样针支架，其中，样品盘支座安装在转盘一侧的机架中间隔板上，所述样品盘支座的转动由样品盘转动电机控制，取样针支架安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架通过取样针支架传动机构和取样针支架转动及升降机构联接，所述取样针与蠕动吸样泵连接，取样针支架通过升降、转动使取样针将样品盘中的测试样品加到转盘上固定的测试杯中；所述底液或活化液加液装置含有圆转盘、蠕动泵和试剂瓶，其中，所述圆转盘通过转轴安装在机架中间的隔板上，并且与圆转盘转动电机联接，所述圆转盘上安装有一定数量的加液头，该加液头通过安装在机架下部体壁上的蠕动泵与放置在机架底部的试剂瓶连通，所述圆转盘通过转动将不同的底液或活化液加入到测试杯中，使底液与测试样品混合；所述清洗装置含有一定数量的清洗泵和清洗池，其中，所述清洗池安装在机架中间隔板上，分别对取样针、电极进行清洗；所述测试杯转盘装置、电极装置、样品盘和自动加样装置、底液或活化液加液装置、清洗装置均通过计算机控制装置控制。

12.根据权利要求11所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述电极支架含有电极支架底座、电极支架升降支撑杆、电极支架顶架，其中所述电极支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述电极支架底座通过齿轮传动与电极支架转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦控制，所述电极支架升降支撑杆下端通过电极支架丝杠和电极支架丝母与电极支架底座连接，上端与所述电极支架顶架连接，所述电极支架顶架上安装有工作电极转动电机和传动机构，所述工作电极安装在所述传动机构上，能够转动，并且所述电极支架顶架上还安装有参比电极和对电极，电极支架升降电机与所述电极支架丝杠联接，使所述电极支架升降支撑杆实现升降；所述参比电极为甘汞电极，所述工作电极为玻碳电极，所述对电极为铂电极；所述取样针支架含有取样针支架底座、取样针支架升降支撑杆、取样针支架顶架，其中所述取样针支架底座安装在机架中间隔板上，并且所述取样针支架底座通过齿轮传动与取样针转动电机联接，实现转动，其转动角度通过码盘和光耦由电路控制机构控制，所述取样针支架升降支撑杆下端通过取样针支架丝杠和取样针支架丝母与取样针支架底座连接，上端与所述取样针支架顶架连接，取样针固定在所述取样针支架顶架上，取样针升降电机与所述取样针支架丝杠联接，使所述取样针支架升降支撑杆实现升降；所述机架上安装有温度控制器，所述温度控制器和电源联接。

13.根据权利要求11或12所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述蠕动泵为活化液蠕动泵和底液蠕动泵，所述清洗泵为电极清洗泵和取样针清洗泵；所述计算机控制装置含有计算机、串口电平转换电路、电机控制电路、电化学信号采样电路、电源转换电路，所述计算机为主控制器，它的一个RS232串口信号通过串口电平转换电路转换成第一TTL电平信号，该第一TTL电平信号进入一定个数的电机控制电路，各电机控制电路再分别与样品盘转动电机、转盘电机、取样针转动电机、取样针升降电机、电极支架升降电机、电极支架转动电机、圆转盘转动电机、风机、活化液蠕动泵、清洗水泵、底液蠕动泵、电极清洗泵、取样针清洗泵和蠕动吸样泵连接，所述计算机还有一个RS232串口信号通过另一个串口电平转换电路转换成第二TTL电平信号，该第二TTL电平信号进入电化学信号采样电路，所述电化学信号采样电路再与所述工作电极转动电机和所述电极连接，所述电源转换电路给各控制电路和各电机提供电源。

14.根据权利要求13所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述串口电平转换电路采用光电耦合器对第一TTL电平信号、第二TTL电平信号和RS232串口信号进行转换、隔离；所述电机控制电路采用微处理器来接收所述码盘的定位信号、输出电机控制信号并通过所述微处理器的串口与所述计算机通讯，所述电机控制电路采用达林顿管驱动器对所述微处理器输出的电机控制信号进行驱动，所述码盘的定位信号通过由发射二极管和接收管组成的所述光耦获得，所述光耦的发射二极管通过分压电阻与电源相连，所述接收管的输出端与所述微处理器的输入/输出口相连，实现所述转盘、所述样品盘、所述取样针支架、所述电极支架、所述圆转盘的定位，所述电机控制信号含有正转信号、反转信号、定位信号或定量信号；所述电化学信号采样电路含有运算放大器和带有模数和数模转换的微处理器，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其串口与所述计算机进行通讯，并将所述计算机传送来的数字信号转换为模拟信号输出，该模拟信号经所述运算放大器放大后进入所述对电极，所述参比电极的输出信号经所述运算放大器放大后，再经所述带有模数和数模转换的微处理器采样和处理，然后再通过所述带有模数和数模转换的微处理器的串口发送到所述计算机，所述带有模数和数模转换的微处理器通过其输入/输出口控制所述工作电极转动电机的转动，所述工作电极与地连接；所述电源转换电路采用电压变换器进行电压转换。

15.根据权利要求14所述的全自动微量元素分析仪，其特征是：所述光电耦合器的型号为6N137或4N35或4N36或H11A817，所述微处理器的型号为AT89C2051或AT89C52或MC68HC08或STC12C2052，所述达林顿管驱动器的型号为ULN2803A或ULN2003或ULN2004或M54562P或M54563，所述带有模数和数模转换的微处理器的型号为C8051F020或C8051F021或C8051F022或C8051F023，所述运算放大器的型号为OP07或LMX321或741，所述电压变换器的型号为LM7812CT、MC34063、MC78L05CT。

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