CN110026255A - 一种智能试剂柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能试剂柜，包括柜体，柜体前侧壁左半部分安装有柜门、右半部分安装有电致变色玻璃，电致变色玻璃下方有接近传感器，柜体内底部设有滑槽，滑槽中滑动安装有滑块，柜体内搁架中有多层水平隔板，每层水平隔板上分别设有称重传感器，搁架底部与滑块固定为一体，搁架左侧连接有侧板，柜体左侧安装有电控箱，电控箱内设有电源、控制器、电子标签信号接收器、电致变色玻璃驱动电路、信号采集模块。本发明能够满足对阳光敏感的试剂的存储需求，同时能够实现对试剂挥发量的监测，提高了实验的安全性。

Description

一种智能试剂柜

技术领域

本发明涉及试剂柜领域，具体是一种智能试剂柜。

背景技术

试剂柜用于放置各种化学和生物试剂，其一般由柜体、柜体内的搁架构成，试剂瓶放置于搁架的水平隔板上，为了方便试剂瓶的取用，一般在柜体上安装可自由打开的柜门，柜门上安装透明玻璃，以便寻找需要的试剂瓶并对柜体内进行观测。有的试剂柜还带有换气系统，即通过管路与柜体内部连通，实现对柜体内部换气，以排出挥发性有害气体。目前现有技术的试剂柜仅提供试剂瓶存储的空间，功能较为简单，尤其不具备对易挥发的试剂的监测功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能试剂柜，以解决现有技术试剂柜功能简单，不具备对易挥发试剂监测功能的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种智能试剂柜，包括柜体，其特征在于：柜体前侧壁左半部分设有门洞，门洞中安装有柜门，柜体前侧壁右半部分设有窗洞，窗洞中安装有电致变色玻璃，柜体前侧壁右半部分位于窗洞下方位置嵌入安装有接近传感器，柜体内底部设有沿左右方向延伸的滑槽，滑槽中滑动安装有滑块，柜体内右半部分设有搁架，搁架中设有多层分别用于放置试剂瓶的水平隔板，每层水平隔板上分别设有称重传感器，每个试剂瓶分别贴有电子标签，搁架底部与滑块固定为一体，所述搁架能够随滑块从柜体内右半部分运动至柜体内左半部分，搁架左侧连接有侧板，侧板四周边沿紧贴柜体内上、前、下、后四周侧壁，搁架运动至柜体内右半部分时，由侧板将搁架所在的柜体内右半部分隔开为封闭空间，且封闭空间可通过电致变色玻璃进行观察，柜体左侧安装有电控箱，电控箱内设有电源、控制器、电子标签信号接收器、电致变色玻璃驱动电路、信号采集模块，所述接近传感器、称重传感器分别与信号采集模块的输入端连接，信号采集模块的输出端与控制器的数字信号端口连接，电子标签信号接收器接收各个试剂瓶上电子标签的信号，电子标签信号接收器的输出端与控制器的数字信号端口连接，控制器的模拟信号端口与电致变色玻璃驱动电路的控制端连接，电源分别与控制器、电子标签信号接收器的电源端口连接，电源还与电致变色玻璃驱动电路的输入端连接，电致变色玻璃驱动电路输出端分别与电致变色玻璃窗两电极端连接。

所述的一种智能试剂柜，其特征在于：还包括换气及新风系统，换气及新风系统包括分别由电机驱动的换气风机和新风风机，以及制冷箱、气体浓度传感器、温度传感器；所述气体浓度传感器、温度传感器分别设置在柜体内右半部分，气体浓度传感器、温度传感器分别与电控箱中的信号采集模块输入端连接，换气风机的进风端通过管路连通至柜体内右半部分顶部，换气风机的出风端通过管路连通至柜体外；新风风机的进风端通过管路连通至柜体外，新风风机的出风端通过管路与制冷箱内一侧连通，制冷箱内设有多个半导体制冷片，每个半导体制冷片的冷端分别位于制冷箱内，每个半导体制冷片的热端分别位于制冷箱外，且每个半导体制冷片的热端分别贴合连接有换热铜板，换热铜板上分别连接有多道散热翅片，所述制冷箱另一侧通过管路连通至柜体内右半部分顶部；所述电控箱内还设有半导体制冷片驱动电路，以及换气风机、新风风机各自对应的电机驱动电路，控制器的模拟信号端口分别与电机驱动电路的控制端连接，电源分别与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路输出端分别对应与各个驱动电机的电源端连接，控制器的模拟信号端口还与半导体制冷片驱动电路的控制端连接，电源与半导体制冷片驱动电路的输入端连接，半导体制冷片驱动电路的输出端分别与各个半导体制冷片的两电极端连接。

所述的一种智能试剂柜，其特征在于：柜体内底部滑槽中设有丝杠滑块机构，丝杠滑块机构中丝杠的轴向两端分别转动安装在滑槽内左、右端，丝杠滑块机构中的滑块通过螺纹通孔螺合安装于丝杠，搁架底部与滑块固定为一体，柜体左侧或右侧安装有电机，电机与丝杠对应端传动连接以驱动丝杠转动；所述电控箱内还设有丝杠电机对应的电机驱动电路，控制器的模拟信号端口与丝杠电机对应的电机驱动电路的控制端连接，电源通过电机驱动电路向丝杠驱动电机供电。

所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述滑块连接一体有多个导电滑环，多个导电滑环分别通过自身环孔装配在丝杠上，且导电滑环的环孔与丝杠之间分别设有绝缘层，滑槽底部嵌入有多个导电条，各个导电滑环分别与导电条保持电接触，所述搁架中多层水平隔板上的称重传感器一一对应通过导线与导电滑环连接，所述电控箱内的信号采集模块的输入端通过导线与各个导电条连接，由此实现各个称重传感器信号的采集。

所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述柜体内右侧壁设有限位座，限位座上设有接近开关，接近开关与信号采集模块的输入端连接。

所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述柜门和门洞之间设有电磁锁用于锁闭柜门，电控箱内设有电磁锁驱动电路，控制器的模拟信号端口与电磁锁驱动电路的控制端连接，电源通过电磁锁驱动电路向电磁锁供电。

所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述电控箱内的控制器的模拟信号端口还连接有声光报警电路，控制器的数字信号端口还连接有存储模块，控制器的通讯端口还连接有通讯模块。

本发明中，试剂瓶放置在搁架中各层隔板上，并且搁架整体位于柜体内右半部分，由搁架连接的侧板将柜体内右半部分隔分为封闭空间，即搁架置于封闭空间内，该封闭空间仅可通过电致变色玻璃进行观察，该电致变色玻璃在断电时为黑色，通电时变为透明，因此在断电时，整个封闭空间可避免阳光射入，能够满足对阳光敏感的试剂的存储要求。电致变色玻璃下方设有接近传感器，当使用者靠近电致变色玻璃时，接近传感器产生信号，该信号由信号采集模块采集至控制器，控制器得到信号后，控制电致变色玻璃驱动电路导通，使电源通过电致变色玻璃驱动电路向电致变色玻璃供电，从而使电致变色玻璃变为透明，方便使用者寻找所需试剂瓶，以及方便使用者对柜体内存储试剂瓶的空间进行观察。

本发明中，当需要取出试剂瓶时，通过丝杠驱动电机驱动丝杠转动，从而可使搁架整体滑动至柜体内左半部分，然后打开柜门，即可取出所需试剂瓶。试剂瓶取出后，通过丝杠转动使搁架在返回至柜体内右半部分，即可重新对试剂瓶进行封闭隔光存储。因此，本发明可实现对试剂的封闭隔光存储，并具有取用和观察方便的优点。

本发明中，利用搁架各层水平隔板上的称重传感器测量每层水平隔板上的试剂瓶总重量，总重量信息分别由信号采集模块采集至控制器。同时电控箱内的电子标签信号接收器接收各个试剂瓶的电子标签信号，每个试剂瓶的电子标签信号均具有唯一编码，电子标签信号接收器采集的电子标签信号送入控制器中。控制器连接的存储模块中，存储有每个电子标签信号对应的试剂瓶刚放入试剂柜时的初始重量，这个初始重量可由使用者在放入试剂瓶前进行称量并输入至控制器中。当某一个试剂瓶被从试剂柜中取走后，控制器通过对比试剂瓶被取走前后的电子标签信号，能够得到被取走的试剂瓶对应的电子标签，并在存储模块中能够找到被取走的试剂瓶的初始重量。然后控制器对比试剂瓶被取走前后试剂瓶对应的称重传感器得到的总重量，将试剂瓶被取走前后称重传感器总重量相减，即可得到总重量的变化值，即被取走试剂瓶的实际重量，然后控制器将被取走试剂瓶的初始重量和实际重量进行比较，即可得到试剂瓶的重量变化量即挥发量。因此，本发明通过称重传感器并结合电子标签识别技术，能够实现对柜体内部被取走试剂瓶挥发量的监测。

控制器将被取走试剂瓶的挥发量通过通讯模块发送至远端服务器，在远端服务器中对挥发量进行判断，以判断挥发量是否超出标准，若超出标准则远端服务器向控制器发送信号，控制器得到信号后，控制声光报警电路工作，实现报警功能。因此，本发明可在试剂瓶出现质量问题时进行预警，提高了实验的安全性。

本发明中，利用气体浓度传感器和温度传感器分别监测搁架所在的封闭空间的气体浓度信息和温度信息，气体浓度信息和温度信息由信号采集模块采集至控制器，控制器基于气体浓度信息和温度信息控制新风风机和换气风机工作，其中换气风机用于将封闭空间内部空气抽走并排出，新风风机用于将外部新鲜空气送入封闭空间中，同时新风风机通过连接的制冷箱可实现对新鲜空气的降温，进而实现对封闭空间内的温度调节。

本发明中，柜门采用电磁锁与柜体锁闭，控制器通过通讯模块接收外部设备或远端服务器发送的控制信号，并基于控制信号通过电磁锁驱动电路控制电磁锁的打开和闭合。

综上所述，本发明能够满足对阳光敏感的试剂的存储需求，具有取用和观察方便的优点，同时能够实现对试剂挥发量的监测，提高了实验的安全性。本发明使用方便，是一种具备智能监测和预警功能的试剂柜。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明结构正剖视图。

图3是本发明搁架移动至左半部分时结构正剖视图。

图4是本发明中导电滑环与导电条的结构示意图。

图5是本发明电控箱部分电气原理图。

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-图5所示，一种智能试剂柜，包括柜体1，柜体1前侧壁左半部分设有门洞，门洞中安装有柜门2，柜体1前侧壁右半部分设有窗洞，窗洞中安装有电致变色玻璃3，柜体1前侧壁右半部分位于窗洞下方位置嵌入安装有接近传感器4，柜体1内底部设有沿左右方向延伸的滑槽，滑槽中滑动安装有滑块5，柜体1内右半部分设有搁架6，搁架6中设有多层分别用于放置试剂瓶的水平隔板，每层水平隔板上分别设有称重传感器7，每个试剂瓶分别贴有电子标签，搁架6底部与滑块5固定为一体，搁架6能够随滑块5从柜体1内右半部分运动至柜体1内左半部分，搁架6左侧连接有侧板8，侧板8四周边沿紧贴柜体1内上、前、下、后四周侧壁，搁架6运动至柜体1内右半部分时，由侧板8将搁架6所在的柜体1内右半部分隔开为封闭空间，且封闭空间可通过电致变色玻璃3进行观察，柜体1左侧安装有电控箱9，电控箱9内设有电源、控制器、电子标签信号接收器、电致变色玻璃驱动电路、信号采集模块，接近传感器4、称重传感器7分别与信号采集模块的输入端连接，信号采集模块的输出端与控制器的数字信号端口连接，电子标签信号接收器接收各个试剂瓶上电子标签的信号，电子标签信号接收器的输出端与控制器的数字信号端口连接，控制器的模拟信号端口与电致变色玻璃驱动电路的控制端连接，电源分别与控制器、电子标签信号接收器的电源端口连接，电源还与电致变色玻璃驱动电路的输入端连接，电致变色玻璃驱动电路输出端分别与电致变色玻璃窗两电极端连接。

还包括换气及新风系统，换气及新风系统包括分别由电机驱动的换气风机10和新风风机11，以及制冷箱12、气体浓度传感器、温度传感器；气体浓度传感器、温度传感器分别设置在柜体1内右半部分，气体浓度传感器、温度传感器分别与电控箱9中的信号采集模块输入端连接，换气风机10的进风端通过管路连通至柜体1内右半部分顶部，换气风机10的出风端通过管路连通至柜体1外；新风风机11的进风端通过管路连通至柜体1外，新风风机11的出风端通过管路与制冷箱12内一侧连通，制冷箱12内设有多个半导体制冷片，每个半导体制冷片的冷端分别位于制冷箱12内，每个半导体制冷片的热端13分别位于制冷箱12外，且每个半导体制冷片的热端分别贴合连接有换热铜板14，换热铜板14上分别连接有多道散热翅片15，制冷箱12另一侧通过管路连通至柜体1内右半部分顶部；电控箱9内还设有半导体制冷片驱动电路，以及换气风机10、新风风机11各自对应的电机驱动电路，控制器的模拟信号端口分别与电机驱动电路的控制端连接，电源分别与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路输出端分别对应与各个驱动电机的电源端连接，控制器的模拟信号端口还与半导体制冷片驱动电路的控制端连接，电源与半导体制冷片驱动电路的输入端连接，半导体制冷片驱动电路的输出端分别与各个半导体制冷片的两电极端连接。

柜体1内底部滑槽中设有丝杠滑块机构，丝杠滑块机构中丝杠16的轴向两端分别转动安装在滑槽内左、右端，丝杠滑块机构中的滑块5通过螺纹通孔螺合安装于丝杠16，搁架6底部与滑块5固定为一体，柜体1左侧或右侧安装有电机17，电机17与丝杠16对应端传动连接以驱动丝杠转动；电控箱9内还设有丝杠电机对应的电机驱动电路，控制器的模拟信号端口与丝杠电机对应的电机驱动电路的控制端连接，电源通过电机驱动电路向丝杠驱动电机供电。

如图4所示，滑块5连接一体有多个导电滑环18，多个导电滑环18分别通过自身环孔装配在丝杠16上，且导电滑环18的环孔与丝杠16之间分别设有绝缘层，滑槽底部嵌入有多个导电条19，各个导电滑环18分别与导电条19保持电接触，搁架6中多层水平隔板上的称重传感器7一一对应通过导线与导电滑环18连接，电控箱9内的信号采集模块的输入端通过导线与各个导电条19连接，由此实现各个称重传感器7信号的采集。

柜体1内右侧壁设有限位座20，限位座20上设有接近开关，接近开关与信号采集模块的输入端连接。

柜门2和门洞之间设有电磁锁21用于锁闭柜门，电控箱9内设有电磁锁驱动电路，控制器的模拟信号端口与电磁锁驱动电路的控制端连接，电源通过电磁锁驱动电路向电磁锁21供电。

电控箱9内的控制器的模拟信号端口还连接有声光报警电路，控制器的数字信号端口还连接有存储模块，控制器的通讯端口还连接有通讯模块。

本发明中，电控箱9中的控制器采用51系列的单片机，其具有多个模拟信号输入输出引脚和数字信号输入输出引脚，能够满足本发明的电气连接需要。信号采集模块由采样电路和AD转换电路构成，由采样电路采集各个传感器的信号，再由AD转换电路转换为数字信号后送入单片机的数字信号端口。

本发明中，电致变色玻璃驱动电路、半导体制冷片驱动电路、电机驱动电路、电磁锁驱动电路均由MOS管开关器件构成，MOS管开关电路中开关器件的栅极作为控制端与单片机的模拟信号端口连接，开关器件的漏极和源极分别作为输入输出端连接电源和相关电器件。单片机通过模拟信号端口向开关器件发出电信号，使开关器件导通，进而使电源供电至对应的用电器件。

本发明中，电源由整流器、DC-DC电压转换器构成，其中整流器输入端连接市电，整流器输出端输出转换后的直流电压，直流电压由DC-DC电压转换器转换为多种用电器件所需电压后，再分别对应供电至各个用电器件。

本发明中，声光报警电路由LED灯和扬声器构成，其中扬声器、LED灯分别由三极管驱动，三极管基极作为控制端连接单片机的模拟信号端口，电源通过三极管分别供电至扬声器和LED灯。

Claims (7)

1.一种智能试剂柜，包括柜体，其特征在于：柜体前侧壁左半部分设有门洞，门洞中安装有柜门，柜体前侧壁右半部分设有窗洞，窗洞中安装有电致变色玻璃，柜体前侧壁右半部分位于窗洞下方位置嵌入安装有接近传感器，柜体内底部设有沿左右方向延伸的滑槽，滑槽中滑动安装有滑块，柜体内右半部分设有搁架，搁架中设有多层分别用于放置试剂瓶的水平隔板，每层水平隔板上分别设有称重传感器，每个试剂瓶分别贴有电子标签，搁架底部与滑块固定为一体，所述搁架能够随滑块从柜体内右半部分运动至柜体内左半部分，搁架左侧连接有侧板，侧板四周边沿紧贴柜体内上、前、下、后四周侧壁，搁架运动至柜体内右半部分时，由侧板将搁架所在的柜体内右半部分隔开为封闭空间，且封闭空间可通过电致变色玻璃进行观察，柜体左侧安装有电控箱，电控箱内设有电源、控制器、电子标签信号接收器、电致变色玻璃驱动电路、信号采集模块，所述接近传感器、称重传感器分别与信号采集模块的输入端连接，信号采集模块的输出端与控制器的数字信号端口连接，电子标签信号接收器接收各个试剂瓶上电子标签的信号，电子标签信号接收器的输出端与控制器的数字信号端口连接，控制器的模拟信号端口与电致变色玻璃驱动电路的控制端连接，电源分别与控制器、电子标签信号接收器的电源端口连接，电源还与电致变色玻璃驱动电路的输入端连接，电致变色玻璃驱动电路输出端分别与电致变色玻璃窗两电极端连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能试剂柜，其特征在于：还包括换气及新风系统，换气及新风系统包括分别由电机驱动的换气风机和新风风机，以及制冷箱、气体浓度传感器、温度传感器；所述气体浓度传感器、温度传感器分别设置在柜体内右半部分，气体浓度传感器、温度传感器分别与电控箱中的信号采集模块输入端连接，换气风机的进风端通过管路连通至柜体内右半部分顶部，换气风机的出风端通过管路连通至柜体外；新风风机的进风端通过管路连通至柜体外，新风风机的出风端通过管路与制冷箱内一侧连通，制冷箱内设有多个半导体制冷片，每个半导体制冷片的冷端分别位于制冷箱内，每个半导体制冷片的热端分别位于制冷箱外，且每个半导体制冷片的热端分别贴合连接有换热铜板，换热铜板上分别连接有多道散热翅片，所述制冷箱另一侧通过管路连通至柜体内右半部分顶部；所述电控箱内还设有半导体制冷片驱动电路，以及换气风机、新风风机各自对应的电机驱动电路，控制器的模拟信号端口分别与电机驱动电路的控制端连接，电源分别与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路输出端分别对应与各个驱动电机的电源端连接，控制器的模拟信号端口还与半导体制冷片驱动电路的控制端连接，电源与半导体制冷片驱动电路的输入端连接，半导体制冷片驱动电路的输出端分别与各个半导体制冷片的两电极端连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能试剂柜，其特征在于：柜体内底部滑槽中设有丝杠滑块机构，丝杠滑块机构中丝杠的轴向两端分别转动安装在滑槽内左、右端，丝杠滑块机构中的滑块通过螺纹通孔螺合安装于丝杠，搁架底部与滑块固定为一体，柜体左侧或右侧安装有电机，电机与丝杠对应端传动连接以驱动丝杠转动；所述电控箱内还设有丝杠电机对应的电机驱动电路，控制器的模拟信号端口与丝杠电机对应的电机驱动电路的控制端连接，电源通过电机驱动电路向丝杠驱动电机供电。

4.根据权利要求3所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述滑块连接一体有多个导电滑环，多个导电滑环分别通过自身环孔装配在丝杠上，且导电滑环的环孔与丝杠之间分别设有绝缘层，滑槽底部嵌入有多个导电条，各个导电滑环分别与导电条保持电接触，所述搁架中多层水平隔板上的称重传感器一一对应通过导线与导电滑环连接，所述电控箱内的信号采集模块的输入端通过导线与各个导电条连接，由此实现各个称重传感器信号的采集。

5.根据权利要求1所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述柜体内右侧壁设有限位座，限位座上设有接近开关，接近开关与信号采集模块的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述柜门和门洞之间设有电磁锁用于锁闭柜门，电控箱内设有电磁锁驱动电路，控制器的模拟信号端口与电磁锁驱动电路的控制端连接，电源通过电磁锁驱动电路向电磁锁供电。

7.根据权利要求1所述的一种智能试剂柜，其特征在于：所述电控箱内的控制器的模拟信号端口还连接有声光报警电路，控制器的数字信号端口还连接有存储模块，控制器的通讯端口还连接有通讯模块。