CN109974788A - 一种基于微机控制的化学实验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微机控制的化学实验箱，包括上层圆柱导轨、梯形丝杠和用于设置搅拌棒和传感器的横梁组成的搅拌部分，中层实现振荡功能的部分，以及下层包括丝杠电机、振荡电机、放置电热丝的陶瓷底座且密封的加热升温部分。机械部分实现溶液的搅拌、振荡、加热三个动作。本发明为化学实验中反应较慢的实验对象(溶液)提供搅拌、振荡和恒温环境，由温度、PH值、电导率传感器进行溶液数据采集来辅助实验员探索弱电解质的pH值和电导率在一定温度区间的变化情况并能够使用计算机自动绘制曲线关系图，节省了操作人员的大量时间，实现了长时间实验的无人化管理，能极大地提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于实验设备技术领域，具体涉及一种基于微机控制的化学实验箱，特别是涉及一种通过微机控制搅拌机构、曲柄滑块机构、PH值传感器、电导率传感器和对封闭空间的加热与温度测量装置来实现基于微机控制的化学实验箱设计。
背景技术
在做化学实验中往往会遇到某些实验需要长时间在恒温下不停的搅拌(或振荡)，使用人工搅拌(或振荡)极不方便；还有有些实验需要得到溶液PH值、电导率随温度变化的曲线，往往为了得到准确的数据，实验者一般进行一组实验，这使得实验工作者需要使用计算机来辅助得到这些参数的温度变化曲线。
微机控制系统可大大减少在传统实验中人工读数、记录和处理等过程中所引入的人为误差，使得各类实验的数据采集、显示、存储和处理合为一体，极大地提高了化学实验的自动化程度和实验数据的测量精度,而且为实现工业生产过程的自动控制、高产、稳产、安全生产、改善劳动条件、提高经济效益创造了条件。
但现有技术中的应用系统都存在着明显的局限性,大多数微机应用系统由于硬件设计的局限，工作模式单一，只能适用于一两个实验，实验数据的处理功能单一，缺乏系统性，特定性强，通用性弱，且价格昂贵，难以得到普及。
发明内容
针对现有技术中用于实验的微机应用系统只能适用于一两个实验，实验数据的处理功能单一，缺乏系统性，特定性强，通用性弱，且价格昂贵，难以得到普及的问题，本发明提供一种基于微机控制的化学实验箱，其目的在于：
本发明采用的技术方案如下：
一种基于微机控制的化学实验箱，包括箱体，所述箱体底部设置有保温箱，所述保温箱顶部设置有震荡装置，所述震荡装置上设置有数个容器插入口，所述箱体中竖直设置有直线驱动机构，所述直线驱动机构上设置有横梁，所述横梁上设置有数个航空插座，所述航空插座的数量与容器插入口的数量相同，所述航空插座的位置与容器插入口的位置一一对应。
采用该技术方案后，通过航空插座能够插入pH传感器、电导率传感器和温度传感器等多种传感器。这些传感器能够通过横梁向下移动插入反应容器中，由于设置在容器插入口中的反应容器受到的控温和震荡条件相同，并且各传感器检测到的信号能够通过信号线反馈至微机，实现微机自动控制加热和震荡，因而通过本技术方案能够在微机的控制下自动完成一系列的实验，并且使得各类实验的数据采集、显示、存储和处理合为一体，极大地提高了化学实验的自动化程度和实验数据的测量精度,而且为实现工业生产过程的自动控制、高产、稳产、安全生产、改善劳动条件、提高经济效益创造了条件。由于预留的航空插座和对应的容器插入口较多，因此，本装置的通用性和可拓展性强，能够适应多种实验方案。
优选的，航空插座的侧面设置有搅拌棒，所述搅拌棒上端设置有旋转驱动装置。搅拌棒用于和航空插座上的传感器一起插入反应容器内，增强搅拌溶液的效果。
优选的，直线驱动机构包括相互平行的梯形丝杆和圆柱导轨，所述梯形丝杆上设置有丝杆螺帽，所述丝杆螺帽与横梁固定连接，所述横梁与圆柱导轨配合构成滑动连接。
进一步优选的，圆柱导轨上端设置有导轨上部，所述圆柱导轨下端设置有导轨下部，所述导轨上部与箱体的顶部固定连接，所述导轨下部与保温箱的顶部固定连接；所述梯形丝杆的上端和下端分别与导轨上部和导轨下部构成转动连接。
进一步优选的，导轨上部和导轨下部中分别设置有空腔，所述空腔内设置有毡圈，所述梯形丝杆的上端和下端分别设置有轴套，所述毡圈和轴套之间通过轴承连接。
上述优选方案提供了一种简单高效的直线驱动机构，能够带动横梁上下运动。
优选的，所述震荡装置包括箱体底座和活动底座，所述箱体底座与保温箱固定连接，所述活动底座和箱体底座之间设置有圆柱滚子轴承，所述箱体底座上设置有偏心轮，所述偏心轮连接有驱动装置，所述活动底座上设置有销钉，所述偏心轮和销钉通过一个拉杆连接从而构成曲柄滑块机构。该优选方案提供了一种能够对反应容器进行震荡的机构，其结构简单，震荡效果均匀。
优选的，容器插入口的边缘设置有橡胶套。橡胶套能够缓冲反应容器与容器插入口边缘之间的碰撞，避免反应容器碰碎等意外情况的发生。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过本技术方案能够在微机的控制下自动完成一系列的实验，并且使得各类实验的数据采集、显示、存储和处理合为一体，极大地提高了化学实验的自动化程度和实验数据的测量精度,而且为实现工业生产过程的自动控制、高产、稳产、安全生产、改善劳动条件、提高经济效益创造了条件。由于预留的航空插座和对应的容器插入口较多，因此，本装置的通用性和可拓展性强，能够适应多种实验方案。
2.提供了一种简单高效的直线驱动机构，能够带动横梁上下运动。
3.提供了一种能够对反应容器进行震荡的机构，其结构简单，震荡效果均匀。
4.橡胶套能够缓冲反应容器与容器插入口边缘之间的碰撞，避免反应容器碰碎等意外情况的发生。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明提出一种基于微机控制的化学实验箱的主视图；
图2是图1的B-B剖面的侧视图；
图3是本化学实验箱带箱体的三维示意图。
其中：1-端盖，2-圆柱导轨，3-直流电机，4-丝杠螺帽，5-反应容器，6-活动底座，7-箱体底座，8-圆柱滚子轴承，9-陶瓷底座，10-保温底板，11-螺栓Ⅰ，12-保温箱，13-梯形丝杆，14-橡胶套，15-导轨下部，16-搅拌棒，17-航空插座，18-导轨上部，19-螺钉Ⅰ，20-密封板，21-横梁，22-螺栓Ⅱ，23-侧面固定板，24-螺栓Ⅲ，25-电机底座，26-联轴器，27-螺钉Ⅱ，28-偏心轴，29-拉杆，30-销钉，31-毡圈，32-轴承，33-轴套。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图3对本发明作详细说明。
一种基于微机控制的化学实验箱，包括箱体，所述箱体底部设置有保温箱12，所述保温箱12的侧面通过倒L形的侧面固定板23与箱体固定连接。所述保温箱12顶部设置有震荡装置，所述震荡装置上设置有数个容器插入口，容器插入口的边缘设置有橡胶套14。所述震荡装置包括箱体底座7和活动底座6，箱体底座7与侧面固定板23的顶部及保温箱12的顶部固定连接。容器插入口设置在活动底座6上，保温箱12和箱体底座7的顶部镂空，镂空部位与容器插入口的位置对应。所述活动底座6和箱体底座7之间设置有圆柱滚子轴承8，所述箱体底座7上设置有偏心轮28，所述偏心轮28连接有驱动装置，所述驱动装置为震荡电机，所述活动底座6上设置有销钉30，所述偏心轮28和销钉30通过一个拉杆29连接从而构成曲柄滑块机构。当震荡电机驱动偏心轮28转动时，活动底座6受到拉动而往复运动，实现震荡的作用，从而加速反应较慢物质的化学反应速度。
保温箱12底部设置有保温底板10，保温底板10的端部与侧面固定板23固定连接，保温箱12内设置有陶瓷底座9，陶瓷底座9与保温箱12底部以及保温底板10通过螺栓固定连接。陶瓷底座9内设置用于加热的电热丝，对插入容器插入口的反应容器5进行加热。
所述箱体中竖直设置有直线驱动机构，直线驱动机构包括相互平行的梯形丝杆13和圆柱导轨2，所述梯形丝杆13上设置有丝杆螺帽4，所述丝杆螺帽4上固定连接有横梁21，所述横梁21上设置有数个航空插座17，所述航空插座17的数量与容器插入口的数量相同，所述航空插座17的位置与容器插入口的位置一一对应。航空插座17属于现有技术，能够根据实验的需要连接pH传感器、电导率传感器和温度传感器。航空插座17的侧面设置有搅拌棒16，搅拌棒16优选为具有分叉结构的玻璃棒，所述搅拌棒16上端设置有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置为直流电机3。所述横梁21与圆柱导轨2配合构成滑动连接。圆柱导轨2上端设置有导轨上部18，所述圆柱导轨2下端设置有导轨下部15，所述导轨上部18与箱体的顶部固定连接，所述导轨下部15与保温箱12的顶部固定连接；所述梯形丝杆13的上端和下端分别与导轨上部18和导轨下部15构成转动连接。所述导轨上部18和导轨下部15中分别设置有空腔，导轨上部18处的空腔由端盖1、密封板20和导轨上部18的中空部分的侧壁合围而成。所述空腔内设置有毡圈31，所述梯形丝杆13的上端和下端分别设置有轴套33，所述毡圈31和轴套33之间通过轴承32连接。梯形丝杆13的下端延伸，贯通箱体底座7伸入保温箱12内，保温箱12内设置有丝杆电机，丝杆电机用于驱动梯形丝杆13转动。梯形丝杆13转动转变为横梁21的上下移动，从而能够实现将搅拌棒16及传感器插入反应容器5中的操作。
本实施例中，各航空插座17、电机和电热丝的信号线及电源线均接入微机系统，传感器从化学实验箱中取得原始信号，信号经放大电路调整为多功能数据采集卡能识别的信号，多功能数据采集与计算机之间通信，计算机按照设定好的程序，通过多功能数据采集卡的输出通道发出控制信号，控制化学实验箱的执行机构进行相关的动作(电机的正反转运动控制和加热设备的开关状态控制)。通过该方式，实现了微机自动控制加热和震荡，自动完成一系列的实验，并且使得各类实验的数据采集、显示、存储和处理合为一体。微机系统中的电路及系统模块的连接关系以及控制程序均属于现有技术，本实施例中不再详述。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于微机控制的化学实验箱，包括箱体，所述箱体底部设置有保温箱(12)，所述保温箱(12)顶部设置有震荡装置，所述震荡装置上设置有数个容器插入口，其特征在于：所述箱体中竖直设置有直线驱动机构，所述直线驱动机构上设置有横梁(21)，所述横梁(21)上设置有数个航空插座(17)，所述航空插座(17)的数量与容器插入口的数量相同，所述航空插座(17)的位置与容器插入口的位置一一对应。
2.按照权利要求1所述的一种基于微机控制的化学实验箱，其特征在于：所述航空插座(17)的侧面设置有搅拌棒(16)，所述搅拌棒(16)上端设置有旋转驱动装置。
3.按照权利要求1所述的一种基于微机控制的化学实验箱，其特征在于：所述直线驱动机构包括相互平行的梯形丝杆(13)和圆柱导轨(2)，所述梯形丝杆(13)上设置有丝杆螺帽(4)，所述丝杆螺帽(4)与横梁(21)固定连接，所述横梁(21)与圆柱导轨(2)配合构成滑动连接。
4.按照权利要求3所述的一种基于微机控制的化学实验箱，其特征在于：所述圆柱导轨(2)上端设置有导轨上部(18)，所述圆柱导轨(2)下端设置有导轨下部(15)，所述导轨上部(18)与箱体的顶部固定连接，所述导轨下部(15)与保温箱(12)的顶部固定连接；所述梯形丝杆(13)的上端和下端分别与导轨上部(18)和导轨下部(15)构成转动连接。
5.按照权利要求4所述的一种基于微机控制的化学实验箱，其特征在于：所述导轨上部(18)和导轨下部(15)中分别设置有空腔，所述空腔内设置有毡圈(31)，所述梯形丝杆(13)的上端和下端分别设置有轴套(33)，所述毡圈(31)和轴套(33)之间通过轴承(32)连接。
6.按照权利要求1所述的一种基于微机控制的化学实验箱，其特征在于：所述震荡装置包括箱体底座(7)和活动底座(6)，所述箱体底座(7)与保温箱(12)固定连接，所述活动底座(6)和箱体底座(7)之间设置有圆柱滚子轴承(8)，所述箱体底座(7)上设置有偏心轮(28)，所述偏心轮(28)连接有驱动装置，所述活动底座(6)上设置有销钉(30)，所述偏心轮(28)和销钉(30)通过一个拉杆(29)连接从而构成曲柄滑块机构。
7.按照权利要求1所述的一种基于微机控制的化学实验箱，其特征在于：所述容器插入口的边缘设置有橡胶套(14)。
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