CN109374555B - 双转轮式理化检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双转轮式LED理化检测系统，包括LED转盘、比色皿转盘、光电二极管PD和电机及其附属装置；LED转盘由蜗轮蜗杆霍尔电机驱动沿垂直方向旋转；比色皿转盘中心有一个固定不动的光电二极管PD；比色皿转盘由霍尔直流减速电机驱动沿水平方向旋转；LED照射比色皿中的被测液体，光电二极管接收光信号，光信号通过放大和数字化后得到一个确定的数值，通过对比纯水和被测液的该数值而得出吸光度。本发明的有益效果是：其结构简单、体积小巧、重量很轻、操作方便、便于安装调试；使用同一个光电二极管对所有通道进行检测极大程度的减少了通道间的差异；十个通道中每一个通道都可以检测24个波长中的任意一个波长，极大的提高了检测效率。

Description

双转轮式理化检测系统
技术领域
本发明涉及理化检测领域，具体地说，涉及一种利用吸光度检测的双转轮式理化检测系统。
背景技术
吸光度就是用来衡量光被吸收程度的一个物理量。其是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数（即lg(I0/I1)），其中I0为入射光强，I1为透射光强，影响它的因素有溶剂、浓度、温度等等。模块化理化检测系统的主要功能就是用来检测吸光度的，其基本工作原理是通过固定波长的LED照射被测液体，再通过对面的光电二极管接收光信号，光信号通过放大和数字化后得到一个确定的数值，通过对比纯水和被测液的该数值而得出吸光度。这种测试吸光度的方法可以运用在测试水中的重金属含量，农药残留等应用领域，且由于其使用LED作为光源，其可以在野外等有震动的环境下可靠使用。
目前，模块化理化检测系统的实现方法是使用多LED多PD的固态理化检测模块，该种方式每个通道只能对应一种或者几种波长的LED，无法进行任意波长LED的测试，这导致了这种方法的通量小、效率低。
发明内容
本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种双转轮式理化检测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双转轮式LED理化检测系统，包括LED转盘、比色皿转盘、光电二极管PD和电机及其附属装置；LED电路板安装在LED转盘中央，有多个LED安装在LED电路板同一圆周上，LED转盘由蜗轮蜗杆霍尔电机驱动沿垂直方向旋转；比色皿转盘中心有一个固定不动的光电二极管PD；比色皿转盘由霍尔直流减速电机驱动沿水平方向旋转，比色皿转盘上有多个插槽，比色皿插入并固定在插槽中，沿圆心向圆周有一个透光孔，比色皿正好位于透光孔所在直线上，位于圆心的光电二极管PD通过该透光孔接收位于该透光孔正对的那一个LED的光照，被测液体置入比色皿中，LED照射被测液体，光电二极管接收光信号，光信号通过放大和数字化后得到一个确定的数值，通过对比纯水和被测液的该数值而得出吸光度。
所述双转轮式LED理化检测系统，比色皿转盘为圆盘形状，有10个插槽均匀分布在比色皿转盘同一圆周上。
所述双转轮式LED理化检测系统，比色皿四个立面分别由透明玻璃和毛玻璃交替组成，比色皿在被插入插槽前要确认透明玻璃面是指向透光孔。
所述双转轮式LED理化检测系统，比色皿转盘上的插槽中有两个弹片，在弹片一和弹片二的作用下使比色皿牢牢固定在插槽中。
所述双转轮式LED理化检测系统，当霍尔直流减速电机旋转时，通过联轴器带动和旋转轴固定在一起的外壳、比色皿转盘以及上盖一起旋转；霍尔直流减速电机可以通过软件控制其旋转角度，为了避免旋转角度出现误差，在外壳下面有一个零点位置，当外壳的零点位置旋转到反射光耦电路板上面的反射光耦正上方时，可以检测到其零点位置，每次经过零点位置时便对其角度进行校核，消除累积误差。
所述双转轮式LED理化检测系统，波纹螺丝固定块固定在侧板的侧面，当外壳旋转到指定检测位置时，波纹螺丝固定块里面的波纹螺丝弹簧头便会弹起，插入到外壳下面对应的凹槽里使其固定，只有当霍尔直流减速电机再次旋转时，外壳才再次转动。
所述双转轮式LED理化检测系统，LED电路板为圆盘形状，有24个LED均匀安装在LED电路板同一圆周上。
所述双转轮式LED理化检测系统，蜗轮蜗杆霍尔电机4带动LED转盘旋转，并通过对射光耦电路板控制其旋转角度在0到345度范围内；当LED转盘超过旋转极限位置时，LED转盘上面的限位螺丝会碰到限位柱使其无法旋转，防止机器出现故障。
所述双转轮式LED理化检测系统，一个光电二极管PD安装在PD电路板上，PD电路板位于比色皿转盘内部空间，通过铜柱、轴承固定架、电机固定板和机器主体固定；光电二极管PD固定不动，接收光源的面正对LED转盘。
本发明主要解决如下问题：
1. 通道间一致性问题：通道间的一致性问题体现在使用不同的通道检测相同项目，其得到的结果之间的差异，这种差异越小通道一致性越好。由于该系统所有的检测通道都使用相同的探测器（PD）这使得由PD制造工艺引入的个体差异降到了最低。
2. 物料成本降低：由于使用了转轮式结构这使得该系统只使用一组LED（24个）、PD（在该系统中使用一个PD）。与传统的固态理化检测每一种波长的LED都要对应一个PD的结构来说缩减了大量的成本，尤其是在多通道，多波长的情况下成本效益更加凸显。
3. 降低调试复杂度：传统的固态理化检测系统调试过程非常繁琐，通道越多则PD、LED越多，调试时间越长，但是本发明所使用的结构使得调试异常方便，这体现在：由于只有一组LED、PD所以只需要分别调试各个波长的LED即可。
4.提高检测通量：传统的固态LED理化检测系统有8个通道，每个通道只能检测3到6个波长项目，如果增加更多波长的LED则每个通道只能检测固定的3个波长，虽然有8个通道但是由于特定波长必须对应特定通道（如：通道一对应波长为240nm、320nm、360nm，通道二对应400nm、420nm、460nm）所以如果8个项目全部检测同一个波长则每次检测只能在特定通道放入比色皿，需要放置8次才能检测完毕（也就是说相同波长的测试项目同一时刻只能检测一个比色皿），这样的通量设计是非常低的，效率也很低。本发明的双转轮结构解决了这一问题，首先该系统的比色皿槽为10个插槽，比传统的8槽位多了两个，其次比色皿轮与LED轮分别独立工作，任意一个比色皿槽都可以对应任意一个波长的LED，也就是说10个通道既可以检测10种不同的波长项目，也可以检测10个相同的波长项目，这大大的提高了检测通量提高了检测效率。
本发明的优点是：
（1）与现有技术相比本发明具有结构简单、便于操作、检测光谱全，体积小巧、重量轻等特点。
（2）比色皿插入后在弹片的作用下位置相对固定，对相同样本检测数据的重复性起到关键作用。
（3）通量高，10个样品既可以检测不同的波长项目也可以检测相同的波长项目。
（4）产品集成度很高，多个LED检测灯焊接在一个电路板上，所有LED检测灯共用一个PD，可以大大降低生产成本和组装难度，提高生产效率等。
本发明的有益效果是：其结构简单、操作方便，多个不同波段的LED检测灯焊接在一块电路板上，集成度很高，使得机器体积小巧，重量很轻，便于安装调试，降低生产成本和提高组装效率等。比色皿插入插槽后位置相对固定，避免了因检测位置差异对检测数值的影响。使用同一个光电二极管对所有通道进行检测极大程度的减少了通道间的差异。双转轮式结构在检测通量上有非常大的提高，十个通道中每一个通道都可以检测24个波长中的任意一个波长，极大的提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明整机立体结构示意图。
图2为本发明主体结构示意图。
图3为本发明PD和LED结构关系示意图。
1、对射光耦固定板；2、支撑杆；3、对射光耦电路板；4、限位柱；5、限位螺丝；6、LED电路板；7、LED转盘；8、海绵垫；9、外壳；10、上盖；11、比色皿；12、弹片1；13、弹片2；14、蜗轮蜗杆霍尔电机；15、螺母；16、盖形螺母；17、反射式光耦电路板；18、侧板；19、总控电路板；20、霍尔直流减速电机；21、电机固定板；22、轴承固定架；23、联轴器；24、轴承座；25、铜柱；26、PD电路板；27、旋转轴；28、波纹螺丝固定块；29、波纹螺丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和2所示，本发明一种双转轮式LED理化检测系统，包括LED转盘7、比色皿转盘、光电二极管PD和电机及其附属装置；LED电路板6安装在LED转盘7中央，有多个LED安装在LED电路板6同一圆周上，LED转盘7由蜗轮蜗杆霍尔电机14驱动沿垂直方向旋转；比色皿转盘中心有一个固定不动的光电二极管PD；比色皿转盘由霍尔直流减速电机20驱动沿水平方向旋转，比色皿转盘上有多个插槽，比色皿插入并固定在插槽中，沿圆心向圆周有一个透光孔，比色皿正好位于透光孔所在直线上，位于圆心的光电二极管PD通过该透光孔接收位于该透光孔正对的那一个LED的光照，被测液体置入比色皿11中，LED照射被测液体，光电二极管接收光信号，光信号通过放大和数字化后得到一个确定的数值，通过对比纯水和被测液的该数值而得出吸光度。
所述双转轮式LED理化检测系统，比色皿转盘为圆盘形状，有10个插槽均匀分布在比色皿转盘同一圆周上。
所述双转轮式LED理化检测系统，比色皿11四个立面分别由透明玻璃和毛玻璃交替组成，比色皿11在被插入插槽前要确认透明玻璃面是指向透光孔；且比色皿11内的液体占比色皿11总容量的1/3以上，以保证光线从液体中透过。
所述双转轮式LED理化检测系统，比色皿转盘上的插槽中有两个弹片12、13，在弹片一12和弹片二13的作用下使比色皿11牢牢固定在插槽中。
所述双转轮式LED理化检测系统，当霍尔直流减速电机20旋转时，通过联轴器23带动和旋转轴27固定在一起的外壳9、比色皿转盘以及上盖10一起旋转；霍尔直流减速电机20可以通过软件控制其旋转角度，为了避免旋转角度出现误差，在外壳9下面有一个零点位置，当外壳9的零点位置旋转到反射光耦电路板17上面的反射光耦正上方时，可以检测到其零点位置，每次经过零点位置时便对其角度进行校核，消除累积误差。
所述双转轮式LED理化检测系统，波纹螺丝固定块28固定在侧板18的侧面，当外壳9旋转到指定检测位置时，波纹螺丝固定块28里面的波纹螺丝弹簧头便会弹起，插入到外壳9下面对应的凹槽里使其固定，只有当霍尔直流减速电机20再次旋转时，外壳9才再次转动。
所述双转轮式LED理化检测系统，LED电路板6为圆盘形状，有24个LED均匀安装在LED电路板6同一圆周上。
所述双转轮式LED理化检测系统，蜗轮蜗杆霍尔电机14带动LED转盘7旋转，并通过对射光耦电路板3控制其旋转角度在0到345度范围内；当LED转盘7超过旋转极限位置时，LED转盘7上面的限位螺丝5会碰到限位柱4使其无法旋转，防止机器出现故障。
所述双转轮式LED理化检测系统，一个光电二极管PD安装在PD电路板26上，PD电路板26位于比色皿转盘内部空间，通过铜柱25、轴承固定架22、电机固定板21和机器主体固定；光电二极管PD固定不动，接收光源的面正对LED转盘7。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双转轮式LED理化检测系统，包括LED转盘(7)、比色皿转盘、光电二极管PD和电机及其附属装置；其特征在于：LED电路板(6)安装在LED转盘(7)中央，有多个LED安装在LED电路板(6)同一圆周上，LED转盘(7)由蜗轮蜗杆霍尔电机(14)驱动沿垂直方向旋转；比色皿转盘中心有一个固定不动的光电二极管PD；比色皿转盘由霍尔直流减速电机(20)驱动沿水平方向旋转，比色皿转盘上有多个插槽，比色皿插入并固定在插槽中，沿圆心向圆周有一个透光孔，比色皿正好位于透光孔所在直线上，位于圆心的光电二极管PD通过该透光孔接收位于该透光孔正对的那一个LED的光照，被测液体置入比色皿(11)中，LED照射被测液体，光电二极管接收光信号，光信号通过放大和数字化后得到一个确定的数值，通过对比纯水和被测液的该数值而得出吸光度；
其中当霍尔直流减速电机(20)旋转时，通过联轴器(23)带动和旋转轴(27)固定在一起的外壳(9)、比色皿转盘以及上盖(10)一起旋转；霍尔直流减速电机(20)能够通过软件控制其旋转角度，为了避免旋转角度出现误差，在外壳(9)下面有一个零点位置，当外壳(9)的零点位置旋转到反射光耦电路板(17)上面的反射光耦正上方时，能够检测到其零点位置，每次经过零点位置时便对其角度进行校核，消除累积误差；
其中波纹螺丝固定块(28)固定在侧板(18)的侧面，当外壳(9)旋转到指定检测位置时，波纹螺丝固定块(28)里面的波纹螺丝弹簧头便会弹起，插入到外壳(9)下面对应的凹槽里使其固定，只有当霍尔直流减速电机(20)再次旋转时，外壳(9)才再次转动；
其中蜗轮蜗杆霍尔电机(14)带动LED转盘(7)旋转，并通过对射光耦电路板(3)控制其旋转角度在0到345度范围内；当LED转盘(7)超过旋转极限位置时，LED转盘(7)上面的限位螺丝(5)会碰到限位柱(4)使其无法旋转，防止机器出现故障。
2.根据权利要求1所述的双转轮式LED理化检测系统，其特征在于：比色皿转盘为圆盘形状，有10个插槽均匀分布在比色皿转盘同一圆周上。
3.根据权利要求1或2所述的双转轮式LED理化检测系统，其特征在于：比色皿(11)四个立面分别由透明玻璃和毛玻璃交替组成，比色皿(11)在被插入插槽前要确认透明玻璃面是指向透光孔。
4.根据权利要求1或2所述的双转轮式LED理化检测系统，其特征在于：比色皿转盘上的插槽中有两个弹片(12、13)，在弹片一(12)和弹片二(13)的作用下使比色皿(11)牢牢固定在插槽中。
5.根据权利要求1所述的双转轮式LED理化检测系统，其特征在于：LED电路板(6)为圆盘形状，有24个LED均匀安装在LED电路板(6)同一圆周上。
6.根据权利要求1所述的双转轮式LED理化检测系统，其特征在于：一个光电二极管PD安装在PD电路板(26)上，PD电路板(26)位于比色皿转盘内部空间，通过铜柱(25)、轴承固定架(22)、电机固定板(21)和机器主体固定；光电二极管PD固定不动，接收光源的面正对LED转盘(7)。
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