CN104931295B - 一种自动连续取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动连续取样装置，包括缓冲容器A、缓冲容器B、缓冲容器C、取样槽、旋转平台和CPU控制器，缓冲容器A通过出液管与缓冲容器B连通，且出液管上设有电磁阀，缓冲容器B上安装有液位传感器，取样槽的顶部开口，底部设有导流孔，旋转平台固定于取样槽底部中央，缓冲容器C的一侧固定在步进电机的输出轴上，另一侧悬空，取样槽的底部设有多个取样瓶，取样槽上设有磁传感器，缓冲容器C上设有磁性元件，缓冲容器B与缓冲容器C通过管道连通，管道上设有抽水泵，步进电机控制器、磁传感器、电磁阀、抽水泵和液位传感器均与CPU控制器电气连接。该装置结构简单，成本低，自动化程度高，在生产过程中能自动连续取样，还能监测流量。

Description

一种自动连续取样装置

技术领域

本发明涉及化工检测与控制技术领域，具体涉及一种自动连续取样装置。

背景技术

目前，在供水、食品、药品等工业各类工业领域中，为保证生产过程的产品质量，需要采用自动取样装置，对生产过程中的原料、半成品、成品等进行实时取样，对样品进行测试或化验等，一旦出现异常，能实时调整生产过程，确保产品质量的稳定一致。目前，市场也有很多自动取样装置，但这些自动取样装置需要复杂的机械传动装置，存在结构复杂和制造成本高的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动连续取样装置，该装置结构简单，制造成本低，自动化程度高，在生产过程中能自动连续取样，而且还能监测流量。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种自动连续取样装置，包括缓冲容器A、缓冲容器B、缓冲容器C、取样槽、旋转平台和CPU控制器，缓冲容器A和缓冲容器B通过支架固定，缓冲容器A位于缓冲容器B的正上方，缓冲容器A的顶部设有进液管，缓冲容器A的底部设有出液管，出液管与缓冲容器B的顶部连通，且出液管上设有电磁阀，缓冲容器B侧壁的上部固定安装有液位传感器，取样槽的顶部开口，取样槽位于缓冲容器A的一侧，旋转平台包括步进电机和步进电机控制器，旋转平台底部固定于取样槽底部内侧中央，缓冲容器C的一侧固定安装在旋转平台步进电机的输出轴上，另一侧悬空，取样槽的底部均匀设有多个取样瓶，各取样瓶可拆卸地安装在取样槽的底部内侧，各取样瓶瓶口朝上，且所有取样瓶的轴线均位于同一个以取样槽竖直方向的中轴线为轴的圆柱的侧面上，取样槽的底部设有导流孔，缓冲容器C的顶部设有进液口，底部设有形状与各取样瓶瓶口形状相同的出液口，出液口的大小小于各取样瓶瓶口的大小，各取样瓶的容积小于缓冲容器B的容积，取样槽的侧壁上设有磁传感器，缓冲容器C悬空侧的侧壁上设有位置与磁传感器对应位置对应的磁性元件，缓冲容器B的底部与缓冲容器C的进液口通过管道连通，管道上设有抽水泵，步进电机控制器、磁传感器、电磁阀、抽水泵和液位传感器均与CPU控制器电气连接。

取样槽的顶部铰接有盖板，盖板上设有通孔，缓冲容器B和缓冲容器C之间的管道穿过通孔与缓冲容器C的进液口连通。

所述的缓冲容器A、缓冲容器B和缓冲容器C均呈长方体状，缓冲容器C底部位于短边的一侧固定安装在步进电机的输出轴上。

取样槽呈圆筒状或长方体状。

所述的取样瓶有12个。

所述的缓冲容器A、缓冲容器B和缓冲容器C的材质为亚克力塑料。

由上述技术方案可知，步进电机控制器、电磁阀、磁传感器、抽水泵和液位传感器均通过CPU控制器控制，该装置开始工作时，第一步，开启CPU控制器的复位开关，使CPU控制器复位，然后开始向缓冲容器A中注入待测液，；第二步，通过CPU控制器检测磁传感器、磁性元件的接触来检测缓冲容器C是否位于初始位置，如果缓冲容器C不在初始位置，CPU控制器控制旋转平台旋转，直到缓冲容器C上的磁性元件靠近磁传感器时，旋转平台停止转动，使缓冲容器位于初始位置，即缓冲器皿C出液口对准位于初始位置的取样瓶的瓶口；第三步，电磁阀自动开启，向缓冲容器C中注入待测液，当液位传感器检测到缓冲器皿B的液位达到指定高度时，电磁阀自动关闭，抽水泵开始工作，将缓冲器皿B内的液体抽送到缓冲器皿C中，缓冲容器C向取样瓶中灌装待测液，缓冲器皿B中的待测液抽完后，抽水泵停止工作(抽水泵的工作时间根据抽水速率和缓冲容器B的大小确定为固定时间)，由于取样瓶容积小于缓冲容器B的容积，取样瓶也就充满了，剩余的待测液由导流孔流出，再将充满的取样瓶拆卸下来安装空的取样瓶，在抽水泵停止工作的同时，旋转平台会自动旋转，使缓冲器皿C出液口对准下一个取样瓶瓶口进行取样，当液位传感器再次检测到缓冲器皿B的液位达到指定高度时，电磁阀再次自动关闭，抽水泵再次开始工作，依次类推，逐个取样。当不需要取样时，可通过CPU控制器控制旋转平台转动一定角度，使缓冲容器C出液口与取样瓶瓶口的位置错开，再通过CPU控制器开启抽水泵，将缓冲容器B中的液体全部抽出，并通过导流孔流出。

该装置还能应对一些异常情况，当该装置在工作时遇到突然断电的情况，当再次通电时，直接从CPU控制器的USB接口读取配置U盘内的配置文件，该配置文件记录断电前的上一次旋转电机的位置，并依据此配置文件值，将旋转平台转动到断电前的位置，继续断电前的工作，不会因为断电而需要重启整个装置，造成断电前检测数据的丢失。

将充满的取样瓶拆卸下来后，立即检测其中的待测液，就能够实时监测产品生产过程半成品、成品的质量，能及时发现产品生产过程中的异常，针对异常进行调整，确保产品质量。而且，该装置能根据取样的时间间隔(即抽水泵的固定工作时间)和缓冲器皿B中液位传感器检测的液位变化进行流量的计算，实时检测生产过程中液体流量的变化。

本发明与现有技术相比，其有益效果和优点在于：

该装置结构简单，制造成本低，自动化程度高，在生产过程中能实现自动连续取样和流量监测的双重功能，在农业、化工、食品等领域的工业生产以及科研中具有良好的使用价值。

附图说明

图1为本发明提供的自动连续取样装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为缓冲容器C的结构示意图。

图4为CPU控制器的控制图。

其中，1-进液管、2-缓冲容器A、3-缓冲容器B、4-电磁阀、5-液位传感器、6-抽水泵、7-缓冲容器C、8-旋转平台(Y200RA60，北京江云光电科技有限公司)、9-取样瓶、10-磁传感器、11-磁性元件、12-取样槽、13-盖板、14-CPU控制器、15-进液口、16-出液口、17-导流孔、18-步进电机、19-步进电机控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

本发明提供的自动连续取样装置的结构如图1和图2所示，该装置包括缓冲容器A2、缓冲容器B3、缓冲容器C7、取样槽12、旋转平台8和CPU控制器14。缓冲容器A2、缓冲容器B3和缓冲容器C7均可为使用亚克力塑料材料通过粘合形成长方体容器。缓冲容器A和缓冲容器B通过支架固定，缓冲容器A位于缓冲容器B的正上方，缓冲容器A的顶部设有进液管1，底部设有出液管，出液管与缓冲容器B的顶部连通，且出液管上设有电磁阀4(AB4104-8-W-DC12V，宁波开灵气动元件制造有限公司)。缓冲容器B侧壁的上部固定安装有液位传感器5(ELS-1078SL，东莞市金合丰工业电气有限公司)。

取样槽呈长方体状，取样槽的形状也可以为圆筒状。取样槽位于缓冲容器A的一侧。取样槽的顶部开口，底部设有导流孔17，旋转平台底部固定于取样槽底部内侧的中央，旋转平台8包括步进电机18和步进电机控制器19。缓冲容器C底部位于短边的一侧固定在步进电机的输出轴上，另一侧悬空。取样槽的底部均匀设有12个取样瓶9，12个取样瓶分别可拆卸地安装在取样槽的底部内侧，12个取样瓶瓶口均朝上，且12个取样瓶的轴线位于同一个以取样槽竖直方向的中轴线为轴的圆柱的侧面上，相邻取样瓶的轴线相对取样槽竖直方向的中轴线的夹角为30°。缓冲容器C的顶部设有进液口15，底部设有形状与取样瓶瓶口相同的出液口16，出液口的大小小于取样瓶瓶口的大小，这样可以方便取样，如图3所示。取样槽的侧壁上设有磁传感器10(LJ12A3-4-Z/BY，上海双旭电子有限公司)，缓冲容器C悬空侧的侧壁上设有位置与磁传感器对应位置对应的磁性元件11。缓冲容器B的底部与缓冲容器C的进液口通过管道连通，管道上设有抽水泵6(CSP1090/3210YA-24-80，成都新为诚科技有限公司)。为了避免取样过程中有杂质进入缓冲容器C和取样瓶中，在取样槽的顶部铰接盖板13，盖板上设有通孔，从而使缓冲容器B和缓冲容器C之间的管道通过通孔与缓冲容器C的进液口连通。

步进电机控制器、磁传感器、电磁阀、抽水泵和液位传感器均与CPU控制器(JZ2440ARM开发板，淘宝上购买)电气连接，如图4所示。

Claims (6)

1.一种自动连续取样装置，其特征在于：包括缓冲容器A(2)、缓冲容器B(3)、缓冲容器C(7)、取样槽(12)、旋转平台(8)和CPU控制器(14)，缓冲容器A和缓冲容器B通过支架固定，缓冲容器A位于缓冲容器B的正上方，缓冲容器A的顶部设有进液管(1)，缓冲容器A的底部设有出液管，出液管与缓冲容器B的顶部连通，且出液管上设有电磁阀(4)，缓冲容器B侧壁的上部固定安装有液位传感器(5)，取样槽的顶部开口，取样槽位于缓冲容器A的一侧，旋转平台包括步进电机(18)和步进电机控制器(19)，旋转平台底部固定于取样槽底部内侧中央，缓冲容器C的一侧固定安装在旋转平台步进电机的输出轴上，另一侧悬空，取样槽的底部均匀设有多个取样瓶(9)，各取样瓶可拆卸地安装在取样槽的底部内侧，各取样瓶瓶口朝上，且所有取样瓶的轴线均位于同一个以取样槽竖直方向的中轴线为轴的圆柱的侧面上，取样槽的底部设有导流孔(17)，缓冲容器C的顶部设有进液口(15)，底部设有形状与各取样瓶瓶口形状相同的出液口(16)，出液口的大小小于各取样瓶瓶口的大小，各取样瓶的容积小于缓冲容器B的容积，取样槽的侧壁上设有磁传感器(10)，缓冲容器C悬空侧的侧壁上设有位置与磁传感器对应位置对应的磁性元件(11)，缓冲容器B的底部与缓冲容器C的进液口通过管道连通，管道上设有抽水泵(6)，步进电机控制器、磁传感器、电磁阀、抽水泵和液位传感器均与CPU控制器(14)电气连接。

2.根据权利要求1所述的自动连续取样装置，其特征在于：取样槽的顶部铰接有盖板(13)，盖板上设有通孔，缓冲容器B和缓冲容器C之间的管道穿过通孔与缓冲容器C的进液口连通。

3.根据权利要求1所述的自动连续取样装置，其特征在于：所述的缓冲容器A(2)、缓冲容器B(3)和缓冲容器C(7)均呈长方体状，缓冲容器C底部位于短边的一侧固定安装在步进电机的输出轴上。

4.根据权利要求1所述的自动连续取样装置，其特征在于：取样槽呈圆筒状或长方体状。

5.根据权利要求1所述的自动连续取样装置，其特征在于：所述的取样瓶(9)有12个。

6.根据权利要求1所述的自动连续取样装置，其特征在于：所述的缓冲容器A、缓冲容器B和缓冲容器C的材质为亚克力塑料。