CN101276225A - pH值自动平衡加液方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种pH值自动平衡加液方法及其装置，它包括一个pH值控制器，以及连接在pH值控制器上的加酸液装置和加碱液装置，pH值控制器具有一个用于处理数据并控制加酸液装置和加碱液装置工作的中央处理单元，加酸液装置和加碱液装置与配液容器相连接，在配液容器内设有用于检测pH值大小的pH值传感器，该pH值传感器与pH值控制器相连。它预先设定好待配置溶液的pH值大小以及在配置过程中pH值变化范围的上下限值，若测得的pH值超出pH值变化范围的上限值，则加碱液装置停止工作，若测得的pH值超出pH值变化范围的下限值，则加酸液装置停止工作。其优点为自动化程度高，能够有效提高劳动效率，易于精确控制加液的速度。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，尤其是涉及一种pH值自动平衡加液方法及其装置，本发明特别适用于制药业、发酵业、生化过程和食品饮料等行业。
背景技术
溶液的pH值调节在生产、教学、科研等各领域经常会遇到，采用人工加料、人工测量会造成人力资源的浪费、测量精度较差以及每次配料的不一致性等问题，容易造成最终形成的产品稳定性差。
为了解决上述问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种pH值自动调整至一期望值的控制方法和装置[专利申请号：00137384.6]，该调整过程被一个能不断完成溶液的测量值和期望值之间相减的微处理器控制。该计算差值的极性(即正或负)决定了所要加入的试剂(酸或碱)。该计算差值的大小决定了所要加入的试剂的数量，借助于一系列间断电流脉冲控制调整试剂的分配器，电流脉冲的持续时间或强度随着计算差值大小的变化而变化。还有人发明了一种pH值自动控制系统[专利申请号：200620118326.5]，由在线检测机构、控制机构、执行机构组成，其中，在线检测机构包括pH电极，控制机构包括pH计、计数器、定时器及计数器显示屏和定时器显示屏，执行机构主要包括泵I、泵II、泵III，pH电极可以对钝化液的pH值进行检测，并将检测信号反馈给pH计，从而给出是否开启各计量泵的信号，同时通过调节计数器和定时器来控制各计量泵的运行时间，以达到自动控制的目的。它可以将pH值精确控制在工艺要求范围内，操作方便，避免了人工操作，从而降低劳动强度，提高劳动效率。
上述方案虽然能够实现自动调节pH值，但是其准确度不高，调节的效率低，并且由于忽略了其他因素例如温度对pH值的影响，其调节的精度也难以得到保证。另一方面，整个装置的结构复杂，制造成本高，操作起来也不够方便。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种工序简单，自动化程度高，能够有效劳动效率的pH值自动平衡加液方法；解决了现有技术所存在采用人工加料、人工测量会造成人力资源的浪费、测量精度较差以及每次配料的不一致性等技术问题。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种结构简单，造价成本低，易于操作，功能齐备，精度高的pH值自动平衡加液装置；解决了现有技术所存在的结构复杂，造价成本高，测量精度不高等的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本pH值自动平衡加液方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a.预先设定好待配置溶液的pH值大小以及在配置过程中pH值变化范围的上下限值；b.在加酸液装置和加碱液装置加入酸液/碱液过程中，pH值控制器不断测量溶液的pH值大小，并根据其偏离预先设定好的待配置pH值的大小不断调整单位时间内加入酸/碱液的剂量；c.若测得的pH值超出pH值变化范围的上限值，则加碱液装置停止工作，直至pH值重新回到设定的PH值范围内才重新启动加碱液装置；若测得的pH值超出pH值变化范围的下限值，则加酸液装置停止工作，直至pH值重新回到设定的pH值范围内才重新启动加酸液装置；d.当pH值控制器测得的pH值与预先设定pH值相等时，加酸液装置和加碱液装置均停止工作。本发明预先设定了pH值变化范围的上下限值，并根据上下限及时调节加酸液装置和加碱液装置，有效提高了工作效率。
在上述的pH值自动平衡加液方法中，根据单位时间内的配料量及加入酸碱的比例关系现设定好加酸液装置和加碱液装置，然后设定好加酸液装置和加碱液装置在单位时间内加入酸/碱液剂量的上下限值，加酸液装置和加碱液装置可以在上下限值范围内调节单位时间内加入酸/碱液的剂量。
在上述的pH值自动平衡加液方法中，pH值控制器同时采集温度信号和pH值信号，并将采集到的信号进行分析处理，根据处理结果控制加酸液装置和加碱液装置工作。
由于pH不仅与酸碱比例有关，同时也会受到温度等其他因素的影响，本发明在调节时将温度因素考虑在内，有效提高了调节的精度和可靠性。
上述的pH值自动平衡加液方法是在下述pH值自动平衡加液装置上实现的：pH值自动平衡加液装置，其特征在于，它包括一个pH值控制器，以及连接在pH值控制器上的加酸液装置和加碱液装置，pH值控制器具有一个用于处理数据并控制加酸液装置和加碱液装置工作的中央处理单元，所述的加酸液装置和加碱液装置与配液容器相连接，在配液容器内设有用于检测pH值大小的pH值传感器，该pH值传感器与pH值控制器相连。
本发明创造性地采用微电脑控制技术完成对溶液的pH/ORP值的精确测量以及蠕动泵转速的自动控制，从而使溶液的pH值保持在所设定的范围内。其功能全、性能稳定、操作简便等特点，使其成为各类实验室以及工业企业测试和控制的理想产品。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，在配液容器内还设有用于测量温度的温度传感器，该温度传感器与pH值控制器相连。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，所述的加碱液装置包括一个碱泵，所述的碱泵为蠕动泵；所述的加酸液装置包括一个酸泵，所述的酸泵为蠕动泵。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，上述的蠕动泵采用步进电机进行驱动。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，所述的中央处理单元上连接有输入装置和显示屏。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，所述的中央处理单元上连接有输入装置和显示屏。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，所述的中央处理单元还设有可与外围电脑相连的通讯接口。
在上述的pH值自动平衡加液装置中，所述的温度传感器和pH值传感器分别通过串联的放大电路和A/D转换电路与中央处理单元相连；所述的酸泵和碱泵分别通过串联的脉冲速度调整单元和接口单元与中央处理单元相连。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：1.工序简单，自动化程度高，能够有效提高劳动效率。2.结构简单，造价成本低，易于操作，功能齐备，精度高。3.蠕动泵的驱动采用步进电机，易于精确控制加液的速度，非常适合pH值的精确控制。
附图说明
图1是本发明提供的结构框图。
具体实施方式
pH值自动平衡加液方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a.预先设定好待配置溶液的pH值大小以及在配置过程中pH值变化范围的上下限值；b.在加酸液装置和加碱液装置加入酸液/碱液过程中，pH值控制器不断测量溶液的pH值大小，并根据其偏离预先设定好的待配置pH值的大小不断调整单位时间内加入酸/碱液的剂量；c.若测得的pH值超出pH值变化范围的上限值，则加碱液装置停止工作，直至pH值重新回到设定的PH值范围内才重新启动加碱液装置；若测得的pH值超出pH值变化范围的下限值，则加酸液装置停止工作，直至pH值重新回到设定的pH值范围内才重新启动加酸液装置；d.当pH值控制器测得的pH值与预先设定pH值相等时，加酸液装置和加碱液装置均停止工作。
根据单位时间内的配料量及加入酸碱的比例关系现设定好加酸液装置和加碱液装置，然后设定好加酸液装置和加碱液装置在单位时间内加入酸/碱液剂量的上下限值，加酸液装置和加碱液装置可以在上下限值范围内调节单位时间内加入酸/碱液的剂量。
pH值控制器同时采集温度信号和pH值信号，并将采集到的信号进行分析处理，根据处理结果控制加酸液装置和加碱液装置工作。
如图1所示，pH值自动平衡加液装置，其特征在于，它包括一个pH值控制器1，以及连接在pH值控制器1上的加酸液装置和加碱液装置，pH值控制器1具有一个用于处理数据并控制加酸液装置和加碱液装置工作的中央处理单元1a，所述的加酸液装置和加碱液装置与配液容器2相连接，在配液容器2内设有用于检测pH值大小的pH值传感器3，该pH值传感器3与pH值控制器1相连。
在配液容器2内还设有用于测量温度的温度传感器4，该温度传感器4与pH值控制器1相连。加碱液装置包括一个碱泵5，所述的碱泵5为蠕动泵；所述的加酸液装置包括一个酸泵6，所述的酸泵6为蠕动泵。蠕动泵采用步进电机进行驱动。
中央处理单元1a上连接有输入装置1b和显示屏1c(LCD显示屏)。中央处理单元1a还设有可与外围电脑相连的通讯接口7(RS-232通讯接口)。温度传感器4和pH值传感器3分别通过串联的放大电路1c和A/D转换电路1d与中央处理单元1a相连；所述的酸泵6和碱泵5分别通过串联的脉冲速度调整单元8和接口单元9与中央处理单元1a相连。电源10为整个设备提供电源。
本发明具有如下特点：采用微处理技术及LCD显示技术，操作简单、易于掌握且趋于人性化；中英文操作界面供不同用户选用；智能化的校验界面，使温度测量和pH值测量更加精确；对测量的pH值进行温度自动补偿；采用RS-232通讯接口，可与计算机连接，在计算机上实时显示和存储测量的温度和pH值，为事后进行数据分析带来了便利；蠕动泵的驱动采用步进电机，易于精确控制加液的速度，非常适合pH值的精确控制；记忆功能：关机前设置的各种参数均能存储在机内的EEPROM内。在下次开机时，为关机前的工作状态，可以省去每次设置的麻烦；无污染：因液体只接触胶管，故驱动器、泵头及流体均不受污染；泵头供液抖动小、无滴漏、无回吸；多泵头多配量的选用：本系统可以采用诚合设计生产的多种泵头，采用不同的胶管的管径以及调节驱动器的转速可以适合不同的单位时间内的配料量；采用全塑外壳，符合卫生要求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了各种术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种pH值自动平衡加液方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a.预先设定好待配置溶液的pH值大小以及在配置过程中pH值变化范围的上下限值；
b.在加酸液装置和加碱液装置加入酸液/碱液过程中，pH值控制器不断测量溶液的pH值大小，并根据其偏离预先设定好的待配置pH值的大小不断调整单位时间内加入酸/碱液的剂量；
c.若测得的pH值超出pH值变化范围的上限值，则加碱液装置停止工作，直至pH值重新回到设定的PH值范围内才重新启动加碱液装置；若测得的pH值超出pH值变化范围的下限值，则加酸液装置停止工作，直至pH值重新回到设定的pH值范围内才重新启动加酸液装置；
d.当pH值控制器测得的pH值与预先设定pH值相等时，加酸液装置和加碱液装置均停止工作。
2.根据权利要求1所述的pH值自动平衡加液方法，其特征在于，根据单位时间内的配料量及加入酸碱的比例关系现设定好加酸液装置和加碱液装置，然后设定好加酸液装置和加碱液装置在单位时间内加入酸/碱液剂量的上下限值，加酸液装置和加碱液装置可以在上下限值范围内调节单位时间内加入酸/碱液的剂量。
3.根据权利要求2所述的pH值自动平衡加液方法，其特征在于，pH值控制器同时采集温度信号和pH值信号，并将采集到的信号进行分析处理，根据处理结果控制加酸液装置和加碱液装置工作。
4.一种pH值自动平衡加液装置，其特征在于，它包括一个pH值控制器(1)，以及连接在pH值控制器(1)上的加酸液装置和加碱液装置，pH值控制器(1)具有一个用于处理数据并控制加酸液装置和加碱液装置工作的中央处理单元(1a)，所述的加酸液装置和加碱液装置与配液容器(2)相连接，在配液容器(2)内设有用于检测pH值大小的pH值传感器(3)，该pH值传感器(3)与pH值控制器(1)相连。
5.根据权利要求4所述的pH值自动平衡加液装置，其特征在于，在配液容器(2)内还设有用于测量温度的温度传感器(4)，该温度传感器(4)与pH值控制器(1)相连。
6.根据权利要求5所述的pH值自动平衡加液装置，其特征在于，所述的加碱液装置包括一个碱泵(5)，所述的碱泵(5)为蠕动泵；所述的加酸液装置包括一个酸泵(6)，所述的酸泵(6)为蠕动泵。
7.根据权利要求6所述的pH值自动平衡加液装置，其特征在于，上述的蠕动泵采用步进电机进行驱动。
8.根据权利要求6所述的pH值自动平衡加液装置，其特征在于，所述的中央处理单元(1a)上连接有输入装置(1b)和显示屏(1c)。
9.根据权利要求6所述的pH值自动平衡加液装置，其特征在于，所述的中央处理单元(1a)还设有可与外围电脑相连的通讯接口(7)。
10.根据权利要求6所述的pH值自动平衡加液装置，其特征在于，所述的温度传感器(4)和pH值传感器(3)分别通过串联的放大电路(1c)和A/D转换电路(1d)与中央处理单元(1a)相连；所述的酸泵(6)和碱泵(5)分别通过串联的脉冲速度调整单元(8)和接口单元(9)与中央处理单元(1a)相连。
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