CN111408418A - 一种电子移液器及其精度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子移液器及其精度控制方法，其包括移液器本体，所述移液器本体的下方设置有移液管，所述移液器本体上设置有调节轮；还包括设置在所述移液器本体的壳体内部并适于从壳体外触发，或设置在移液器的壳体上并适于从壳体外触发的触发开关，所述触发开关用于控制所述调节轮在匀速调节容量和增速调节容量之间切换。本发明所述的电子移液器，结构简单，制造难度较低，并且同时兼顾了快速改变读数和微量调整的操作同时其可以只用单个手指单个按键就能完成诸如吸液、吹液、退吸头、容量设定、调速、调模式等操作，极大地简化了操作方式，降低了操作难度，具有较高的应用价值和市场价值。

Description

一种电子移液器及其精度控制方法

技术领域

本发明涉及移液器技术领域，特别是涉及一种电子移液器及其精度控制方法。

背景技术

在常规地，电子移液管由按键调节和控制。例如，通常以这种方式实施容积调节。标准实施方式是箭头键，利用箭头键，可调节容积增加或减少。几乎没有例外，相同箭头键还用于其它功能，例如用于在菜单中前移。常规地，对箭头键的单次触摸导致一个调节步骤的变化，长期按压所述键会导致读数的加速变化。然而，如此实施的调节有缺点。至少在调节目标值距离初始读数较远的情况下，调节不是太快。很显然，目前已经有很多新的技术引入，包括调节轮，组合按键等方式用于解决上述问题，但仍存在不足，如在文献CN104185509B 中描述了一种电子移液管的调节轮，主要的缺点是：

1.结构过于复杂，制造难度大，不利于生产。由于移液器为手持式操作的设备，体积小巧，单手操作，因此其内部空间必然有限，要在此有限的空间内安装两个磁体、磁性传感器、两个扭转弹簧，同时要保证必要的安装精度和良好的操作体验是非常困难的；

2.易受干扰。由于采用了磁体和磁性传感器，因此在靠近磁性的使用环境中，容易被干扰，影响机器的正常操作；

3.单次的微调比较费事费力。如果用户需要调整的读数范围比较小时，此时不适宜通过加速改变读数的方式，因为这容易导致超过或者低于期望读数，因此用户需要进行单数的调整，操作方式是需要先将调节轮旋转，然后快速释放，相应的读数改变一次，若要改变的读数有一定量时，需要用户重复进行旋转释放的操作，比较繁琐；(缺点的产生原因是：虽此方案比较容易的实现了微调和快速调整，但是在实际使用中，快速调整的速度要远大于人的反映速度，因此很难通过一次快速调整即到达目标调整值，操作的结果往往是超过或者低于期望读数，此时不仅需要用户重复来回调整，还需要进行单个读数的微调；因此用户对单次微调的需要是非常迫切的，急需的；

在文献CN105233895A中描述了一种组合旋钮及包含组合旋钮的电动移液器，主要的缺点是：1.结构复杂；2.对快速调整读数无支持；3.由于是组合键，不容易被用户掌握，用户无法直观的了解每个按键操作所代表的功能。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是克服现有电子移液器存在的上述不足，进而提供一种更便于操作使用的电子移液器及其精度控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电子移液器，其包括移液器本体，所述移液器本体的下方设置有移液管，所述移液器本体上设置有调节轮；还包括设置在所述移液器本体的壳体内部并适于从壳体外触发，或设置在移液器的壳体上并适于从壳体外触发的触发开关，所述触发开关用于控制所述调节轮在匀速调节容量和增速调节容量之间切换。

优选地，所述调节轮设置在移液器壳体的上端端部，所述触发开关设置在手持移液器工作时适于手指触碰到的位置。优选地，所述触发开关设置在移液器壳体的上端端部，位于所述调节轮的一侧，靠近电子移液器的正面设置。优选地，所述调节轮上设置有周向旋转调节组件和竖向按压调节组件。优选地，所述移液器的内体内部设置有用于驱动移液器的活塞杆上下运动的丝杆螺母，所述丝杆螺母上套设有从动带轮，所述从动带轮的两端分别设置有一个半径大于所述从动带轮齿谷半径的挡圈，所述挡圈套设在所述丝杆螺母上，所述从动带轮与所述丝杆螺母周向、轴向均限位；所述从动带轮上套设有同步带，所述同步带将所述从动带轮与电机输出端的主动带轮保持同步转动。

优选地，所述丝杆螺母外侧的轴向中部设置有呈环形凸起的环形台，所述挡圈、所述从动带轮从远离所述活塞杆的一端套在所述丝杆螺母上，并抵触在所述环形台上，所述丝杆螺母的远离所述活塞杆的一端设置有紧固螺母，所述紧固螺母与所述丝杆螺母螺纹连接，所述紧固螺母旋入所述丝杆螺母的端部以将所述挡圈、所述从动带轮紧贴在所述环形台上。优选地，所述丝杆螺母沿轴向为中空结构，所述丝杆螺母的中空腔的内壁上设置有内螺纹，所述内螺纹与丝杆外侧的外螺纹螺纹配合，所述丝杆的下端与所述活塞杆连接。

优选地，所述传电机的输出轴与移液器的活塞之间设置有用于将动力传递或断开的离合机构，所述离合机构包括丝杆螺母、丝杆、活塞杆，所述活塞杆置于活塞缸内，所述丝杆螺母由电机驱动正向或反向转动，所述丝杆的上端与所述丝杆螺母的内螺纹连接，所述丝杆的下端与所述活塞杆的上端连接，所述丝杆螺母的下端端部设置有限位槽，所述限位槽与所述丝杆螺母的内螺纹同轴心，所述限位槽用于在所述丝杆的外螺纹与所述丝杆螺母的内螺纹分离时限制所述丝杆的上端偏离轴心；所述丝杆与所述活塞杆连接后的轴向长度小于或等于所述限位槽底部与所述活塞缸底部之间的距离。

优选地，所述丝杆通过连动杆与所述活塞杆连接，所述连动杆的表面至少设置有一导向凸起，移液器的壳体内侧设置有与所述导向凸起配合的沿轴向设置的导向槽，所述导向凸起嵌入所述导向槽内以引导所述连动杆沿轴向移动。优选地，所述活塞杆或所述丝杆或所述连动杆上设置有用于在所述丝杆上端的外螺纹与所述丝杆螺母的下端的内螺纹分离前将所述丝杆弹性抵触所述丝杆螺母的回弹机构。

优选地，所述回弹机构包括套设在所述丝杆或所述活塞杆或所述连动杆外侧的轴套，所述轴套与所述活塞缸的端部之间设置有压簧，所述压簧的两端分别接触所述轴套和所述活塞缸的端部；所述轴套的靠近所述活塞缸的一端设置有沿径向收缩的挡环，所述活塞杆或所述丝杆或所述连动杆的侧面设置有挡块，所述挡块随所述活塞杆或所述丝杆沿轴向在所述轴套内移动，所述挡块向远离所述丝杆螺母的一侧移动至抵触所述挡环并压缩所述压簧时，所述压簧对所述丝杆施加一个指向所述丝杆螺母的弹力。

优选地，所述限位槽的底部设置有适于所述丝杆上端滑入所述丝杆螺母的螺纹腔内，以与所述丝杆螺母的内螺纹螺纹配合的导向斜面。优选地，在移液器的外壳上至少设置有两块显示屏，其中一块显示屏设置在电子移液器的正面靠近上端的位置，所述电子移液器的移液参数和状态参数根据功能类别进行分屏显示。优选地，所述电子移液器设置有两块显示屏，第一显示屏设置在移液器壳体正面靠近上端的位置，第二显示屏设置在移液器的上端或设置在移液器正面位于第一显示屏下方的位置。优选地，所述电机的一端设置有用于检测电机转速的编码器，所述编码器包括码盘、光电检测装置，所述码盘的盘面上设置有若干个光栅孔，所述光电检测装置的光电发射端和光电接收端分别置于所述码盘的两侧；在所述码盘与所述光电检测装置的光电接收端之间设置有遮光孔板，所述遮光孔板上设置有透光孔，所述透光孔正对所述光电接收端的信号接收位置，所述透光孔的孔径尺寸小于所述光栅孔。优选地，若干个所述光栅孔呈圆形布置，所述光电检测装置包括光电发射管和光电接收管，所述光电发射管或所述光电接收管通过固定部固定到所述电机的端部，所述固定部的中部设置有供所述电机的转轴伸出的轴孔，所述码盘套设在所述电机的转轴上并与所述电机的转轴同步转动；所述遮光孔板相对所述固定部位置固定。

优选地，所述光电发射管通过所述固定部固定在所述电机的端部，所述光电接收管设置在所述码盘远离所述固定部的一侧。优选地，所述光电接收管固定在光电接收信号板上，所述光电接收信号板与所述遮光孔板固定连接；所述光电接收信号板上设置有接收管孔，所述光电接收管嵌入所述接收管孔内。优选地，所述光电接收管固定在所述遮光孔板的远离所述码盘的一侧，并正对所述透光孔设置；所述遮光孔板的远离所述码盘的一侧设置有用于嵌入式安装所述光电接收管的盲孔，所述盲孔与所述光栅孔同心设置；或所述固定部为安装板，所述安装板的板面与所述电机转轴的轴线垂直，所述安装板上开设有发射管孔，所述光电发射管嵌入式设置在所述发射管孔内，所述光电发射管的发射方向指向所述光电接收管。

上述任一项所述的电子移液器的精度控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：获取电子移液器的电机在制动时的转速与过冲量的线性关系；

S2：根据需要移取的液体积计算出对应电机的转动圈数，以确定停机位置；

S3：启动移液后监测电机的转动圈数和电机转速，通过制动方式提前当前转速对应的过冲量制动，经电机惯性继续运行过冲量后停止在所述步骤S2的停机位置。

本发明的电子移液器至少具有以下有益效果：

本发明所述的电子移液器，结构简单，制造难度较低，并且同时兼顾了快速改变读数和微量调整的操作同时其可以只用单个手指单个按键就能完成诸如吸液、吹液、退吸头、容量设定、调速、调模式等操作，极大地简化了操作方式，降低了操作难度，具有较高的应用价值和市场价值。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的电子移液器的结构示意图；

图2是本发明的电子移液器上端的结构示意图；

图3是本发明的电子移液器的剖视图；

图4是传动机构的结构示意图；

图5是传动机构的剖视结构示意图；

图6是传动机构的分解结构示意图；

图7是离合机构的丝杆与丝杆螺母配合时的结构示意图；

图8是离合机构的丝杆与丝杆螺母分离时的结构示意图；

图9是图8中A部位的局部放大图；

图10是连动杆上的导向凸起与壳体内侧的导向槽配合的结构示意图；

图11是丝杆螺母的剖视结构示意图；

图12是编码器的分解结构示意图；

图13是编码器另一种实施方式的分解结构示意图；

图14是编码器上的光电检测装置检测到的光信号图谱；

图15是电子移液器的精度控制方法的原理框图；

图16是本发明采用电机的过冲量与电机转速之间的对应关系图。

图中附图标记表示为：

1-移液器本体；10-调节轮，11-周向旋转调节组件，12-竖向按压调节组件，13-触发开关，14-退出键，15-左键，16-右键，17-移液器壳体；18-移液管；100-电机；101-码盘；102-固定部；103-光栅孔；104-光电发射管；105-光电接收管；106-转轴；107-轴孔；108- 遮光孔板；109-透光孔；110-光电接收信号板；111-接收管孔；112- 发射管孔；113-正、负输出端子；114-腰形孔；115-插针,116-盲孔； 20-丝杆；3-丝杆螺母；30-限位槽；301-导向斜面；31-从动带轮； 32-挡圈；33-同步带；35-主动带轮；36-环形台；37-紧固螺母；38- 中空腔4-活塞缸；40-活塞杆；41-缸套；50-连动杆；51-导向凸起； 52-导向槽；53-轴套；54-压簧；55-挡环；56-挡块。

具体实施方式

实施例一

参见图1-12，为符合本发明的一种电子移液器，包括移液器本体1，所述移液器本体1的下方设置有移液管18，所述移液器本体1 上设置有调节轮10，本电子移液器还包括设置在移液器壳体17内部并适于从壳体外触发，或设置在移液器的壳体上并适于从壳体外触发的触发开关13，所述触发开关13用于控制所述调节轮10在匀速调节容量和增速调节容量之间切换。

所述调节轮10设置在移液器壳体17的上端端部，所述触发开关 13设置在手持移液器工作时适于手指触碰到的位置。所述触发开关 13设置在移液器壳体17的上端端部，位于所述调节轮10的一侧，靠近电子移液器的正面设置。所述触发开关13为感应触发开关13或机械触发开关13。所述调节轮10上设置有周向旋转调节组件11和竖向按压调节组件12，所述周向旋转调节组件11和竖向按压调节组件12均设置在调节轮的内部，参见图1、图3，通过向下按压调节轮，进而触发按压调节功能，通过正向或反向转动调节轮，进而触发周向旋转调节功能。还包括附加快捷组件，所述附加快捷组件设置在所述移液器壳体17的侧端面上，包括但不限于左键15、右键16和退出键14。所述增量调节包括线性级增减量调节和几何级增减量调节。所述调节轮10上的周向旋转调节组件11为增量式编码器旋钮或绝对位置编码器旋钮。所述竖向按压调节组件12为一按键帽，所述按键帽的上端面上设置有用于贴合大拇指面的下凹部，增加用户的操作舒适度。所述周向旋转调节组件11与所述竖向按压调节组件12一体成型，将按键帽既做成一体，既可以向下按压，也可以左右旋转。

本实施例中，该电子移液器由调节轮10和触发开关13构成，优选地均位于移液器的上端，用户单手即可完成所有移液器的操作。调节轮10为编码器，提供旋转的位置数据；触发开关13为反射光电传感器或者是电容传感器，能够感知用户是否触发此触发开关13的触发信号；利用调节轮10信号或者触发信号或者两个信号的组合，可以提供非常多的用户操作功能；在上述组合键下，再提供附加快捷组件，左键15，右键16和退出键14。

具体地，其容量调节上提供步进调节方式和连续调节方式；在容量调节状态下，可以通过旋转调节轮10进行步进调节，程序可识别到调节轮10旋转的角度增量，每增加一个角度即将容量值调整一次，直至设定的目标容量值(例如：速度是1，数值按照每次加1进行，速度是2，数值按照每次加2进行，依次类推)；如要进行连续快速调整，则可以通过拇指触发触发开关13的同时旋转调节轮10，调节轮10的角度与单位时间内容量数值的变化成正比，在同一旋转方向，角度越大，数值调整越快，角度越小，数值调整越慢，如果出现旋转角度往另一个方向变化，则此时数据往另一个方向调整，并在此方向上，旋转角度越大，数值调整越大。操作执行时，是通过用于单个手指按下调节轮10，可行单击，长按操作，(其中调节轮10即可左右旋转，又可按下)。在一优选实施例中，可使用调节轮10来直接驱动移液管，在滴定模式和手动移液模式中，可通过旋转调节轮10的角度控制移液速度。

电子移液器通过触发开关13提供界面解锁功能(触发开关13可以是电容传感器或者是力传感器)，通过触发触发信号感应长按的效果(触发信号被触发有效后，通过声音和指示灯的方式提醒用户)，进行设置解锁，屏幕显示“设置解锁”，释放触发信号，则进入设置项，通过调节轮10，可轮询选中可设置项，选中方式为反色，同时被调节的设置项为处于闪烁状态。附加快捷组件中左键15和右键16，在主机面上(移液器壳体17正面)，可实施快速的移液模式切换；在移液执行过程中，可变成选择键；退出键14，则可通过电机驱动直接退出，无需手动操作。当然，本领域技术人员还可以根据实际需要进行其他操作按键的扩充设置，本实施例对此不做限定。

本实施例所述的电子移液器，结构简单，制造难度较低，并且同时兼顾了快读改变读数和微量调整的操作同时其可以只用单个手指单个按键就能完成诸如吸液、吹液、退吸头、容量设定、调速、调模式等操作，极大地简化了操作方式，降低了操作难度，具有较高的应用价值和市场价值。

参见图4-6，本发明的移液器传动机构，其包括用于驱动移液器的活塞杆上下运动的传动机构，所述传动机构包括丝杆螺母3，所述丝杆螺母3上套设有从动带轮31，所述从动带轮31的两端分别设置有一个半径大于所述从动带轮31齿谷半径的挡圈32，所述挡圈32套设在所述丝杆螺母3上，所述从动带轮31与所述丝杆螺母3周向、轴向均限位；所述从动带轮31上套设有同步带33，所述同步带33 将所述从动带轮31与电机100输出端的主动带轮35保持同步转动。本发明通过将主动带轮与从动带轮通过同步带连接，同步带内侧的带齿分别与主动带轮和从动带轮轮面上的齿啮合，进而达到同步转动的目的，进而保证了传动的精度和稳定性。另外，由于同步带为柔性材质，具有较好的吸振、降噪作用，且可根据移液器壳体的大小，设计专门的主动带轮、从动带轮和同步带，以适配狭小的壳体装配空间，尽量降低传动机构占用的空间，达到更好的操作体验和易用性。

本实施例的所述丝杆螺母3外侧的轴向中部设置有呈环形凸起的环形台36，所述环形台36为在所述丝杆螺母的外侧表面加工成型，与所述丝杆螺母为一体结构，所述挡圈32、所述从动带轮31从远离所述活塞杆的一端套在所述丝杆螺母3上，靠近环形台一侧的挡圈抵触所述环形台36，所述丝杆螺母3的远离所述活塞杆的一端设置有紧固螺母37，所述紧固螺母37与所述丝杆螺母3螺纹连接，所述紧固螺母37旋拧入所述丝杆螺母3的端部以将所述挡圈、所述从动带轮紧贴在所述环形台上达到紧固的效果，并限制其轴向运动。所述从动带轮31可通过胶液粘结或紧固件如平键、卡簧等与所述丝杆螺母 3周向和轴向限位连接，也可采用过盈配合的形式连接，具体连接形式不限，只要能够达到周向和轴向限位的连接目的即可。

本实施例的所述丝杆螺母3沿轴向为中空结构，所述丝杆螺母3 的中空腔38的内壁上设置有内螺纹，所述内螺纹与丝杆(图中未示出)外侧的外螺纹螺纹配合，所述丝杆的下端与所述活塞杆连接，本移液器的传动机构通过带动丝杆螺母正向或反向转动，进而带动丝杆的上下运动，丝杆上下运动的同时带动活塞杆在移液器的活塞杆内吸入或排除液体。装配后，所述挡圈32的高度优选介于同步带与从动带轮的齿峰之间，也即挡圈的高度能够遮挡二分之一至四分之三的从动带轮，这样既能保证挡圈对同步带的限位作用避免带脱落，同时又能优化该位置的结构，减少占用空间，且便于装配。所述主动带轮的直径小于所述从动带轮的直径，这种设置方式减小传统步进电机传递给从动带轮的“步距角”，进而提高移液器在移液过程中的移液精度。

参见图7-11，所述传电机的输出轴(也即转轴)与移液器的活塞之间设置有用于将动力传递或断开的离合机构，所述离合机构包括丝杆螺母3、丝杆20、活塞杆40，所述活塞杆40置于内活塞缸4内，所述丝杆螺母3由电机10驱动正向或反向转动，所述丝杆20的上端与所述丝杆螺母3的内螺纹连接，所述丝杆20的下端与所述活塞杆 40的上端连接，所述丝杆螺母3的下端端部设置有限位槽30，所述限位槽30与所述丝杆螺母3的内螺纹同轴心，所述限位槽30用于在所述丝杆20的外螺纹与所述丝杆螺母3的内螺纹分离时限制所述丝杆20的上端偏离轴心；所述丝杆20与所述活塞杆40连接后的轴向长度小于或等于所述限位槽30底部与所述活塞缸4底部之间的距离。本发明通过将活塞杆与丝杆连接成的螺杆组件的长度小于或等于述限位槽底部与所述活塞缸底部之间的距离，在电机失控或持续驱动活塞向下移动时，丝杆的上端与丝杆螺母的螺纹分离后被限位在限位槽内，电机此时仅驱动丝杆螺母转动，并不能进一步驱动丝杆向下运动，进而有效避免了活塞杆抵触活塞缸的底部造成电机堵转的情况，进而保证了移液器的安全工作。

本实施例的所述丝杆20通过连动杆50与所述活塞杆40连接，所述连动杆50的表面至少两个导向凸起51，在移液器的壳体内侧设置有与所述导向凸起51配合的沿轴向设置的导向槽52，所述导向凸起51嵌入所述导向槽52内以引导所述连动杆50沿轴向移动。为了便于丝杆20与丝杆螺母3在分离后顺利恢复螺纹配合，以便驱动活塞杆40向上运动，在所述连动杆50上设置有用于在所述丝杆20上端的外螺纹与所述丝杆螺母3的下端的内螺纹分离前将所述丝杆20 弹性抵触所述丝杆螺母3的回弹机构。通过设置回弹机构，在电机 10驱动丝杠向下运动至与丝杆螺母3分离前，回弹机构即对丝杆施加一个指向丝杆螺母的弹力，当电机继续驱动丝杆螺母转动并使丝杆向下运动至螺纹分离时，回弹机构对丝杆施加的弹力保证了丝杆始终抵触在丝杆螺母的螺纹口处，一旦电机反向转动，则回弹机构驱动丝杆与丝杆螺母快速形成螺纹配合，进而带动丝杆向上运行。所述回弹机构的具体结构、类型不限，只要能起到对丝杆施加指向丝杆螺母的弹力即可。本实施例的所述回弹机构包括套设在所述连动杆50外侧的轴套53，所述轴套53与所述活塞缸4的端部之间设置有压簧54，所述压簧54的两端分别接触所述轴套53和所述活塞缸40的端部；所述轴套53的靠近所述活塞缸4的一端设置有沿径向收缩的挡环55，所述连动杆50的杆身部分置于所述挡环55内，所述连动杆50的侧面设置有挡块56，所述挡块56随所述丝杆沿轴向在所述轴套53内移动，所述挡块56向远离所述丝杆螺母3的一侧移动至抵触所述挡环55并压缩所述压簧54时，所述压簧54通过所述挡环、所述挡块、所述连动杆对所述丝杆20施加一个指向所述丝杆螺母的弹力，进而保证丝杆螺母与丝杆螺纹分离后，一旦进行反向转动即可再次与丝杆进行螺纹配合。

本实施例的所述挡块56为圆环形结构或凸出的耳状结构，所述挡块56设置在所述连动杆50的靠近所述丝杆螺母3一端的端部，所述挡块56与所述连动杆50一体成型，也可通过焊接、螺纹配合等形式固定连接。所述压簧54优选圆柱形的螺旋弹簧，圆柱形的螺旋弹簧结构简单加工方便，且便于组装，占用空间小。所述限位槽30的底部设置有适于所述丝杆20上端滑入所述丝杆螺母3的螺纹腔内，以与所述丝杆螺母3的内螺纹螺纹配合的导向斜面301，所述导向斜面301呈圆锥台状，丝杆与丝杆螺母螺纹分离后，基本就被限位在该导向斜面构成的容腔内，该圆锥台状的导向斜面的轴心与丝杆螺母的轴线位于同一直线上，以便引导丝杆与丝杆螺母即使在分离后仍保持通州，以便丝杆螺母反向转动时迅速与丝杆实现螺纹配合，进而带动丝杆向上运动。在其他实施例中，所述导向斜面还可以为其他结构形式的斜面，所述导向斜面的结构也可替换成其他便于导入螺纹的机构，只要能够便于引导丝杆向上回旋入丝杆螺母内即可，具体结构形状不限。

所述连动杆50的两端分别设置有螺纹孔，所述丝杆20的下端和所述活塞杆40的上端分别设置有与连动杆相应端的所述螺纹孔配合的外螺纹，所述丝杆20、所述活塞杆40与所述连动杆50通过螺纹连接成一体，进而便于拆卸和组装。所述活塞缸4的上端设置有缸套41，所述压簧54抵触在所述缸套41的上。在其他实施例中，所述导向凸起51可以根据实际需要设置在丝杆上或设置在活塞杆上，其只要能起到轴线移动的导向作用即可，具体形式或设置位置不限。另外，在其他实施例中，所述的导向凸起51和挡环55可以合并成为一个部件，要能保证该部件既能够起到抵触挡环55向下移动的作用，同时又能够保持引导丝杆沿轴线运动即可，如图4所述的导向凸起51设置有两个，在连动杆的靠近丝杆螺母一端的端部，两个导向凸起51 沿径向设置在所述连动杆的两侧，并呈对称布置。

参见图12-15，所述电机的一端设置有用于检测电机转速的编码器，所述编码器包括码盘101、光电检测装置和固定部102，所述码盘101的盘面上设置有若干个光栅孔103，若干个所述光栅孔103呈圆形布置，所述光电检测装置包括光电发射管104和光电接收管105，所述固定部102用于将所述光电发射管104固定到所述电机100的端部，所述固定部102的中部设置有供所述电机100的转轴106伸出的轴孔107，所述码盘101设置在所述固定部102的远离所述电机100 的一侧，所述码盘101套设在所述电机100的转轴107上并与所述电机100的转轴107同步转动，所述光电接收管105设置在所述码盘 101远离所述固定部102的一侧，所述光电接收管105和所述码盘101 之间设置有遮光孔板108，所述遮光孔板108上设置有透光孔109，所述透光孔109正对所述光电接收管105，所述透光孔109的孔径尺寸小于所述光栅孔103，所述遮光孔板108相对所述固定部102位置固定。本发明通过在光电接收管的前面设置一个遮光孔板，使穿过码盘光栅孔的光线要经过透光孔小孔以后才能被光电接收管接收到，这样就可以在相同直径的码盘上，增加光栅孔的数量，进而提高精度，且在结构上靠近电机的端部设置，提高了装配的紧凑型，缩小占用的安装空间，更加便于集成安装和批量生产。

所述光电接收管105固定在光电接收信号板110上，所述光电接收信号板110与所述遮光孔板108固定连接，所述光电接收信号板110上设置有接收管孔111，所述光电接收管105嵌入所述接收管孔 111内。这种设置方式能够缩小光电接收管与光电接收信号板的安装厚度，减小占用空间。参见图2，在其他实施例中，所述光电接收管 105可直接固定在所述遮光孔板108的远离所述码盘101的一侧，并正对所述透光孔109设置(图2中的透光孔被遮挡，具体位置参见图1)。所述遮光孔板108的远离所述码盘101的一侧设置有用于嵌入式安装所述光电接收管105的盲孔116，所述盲孔116与所述光栅孔103 同心设置，如此则可进一步缩小占用的安装空间。所述固定部102为安装板，所述安装板的板面与所述电机100转轴的轴线垂直，所述安装板上开设有发射管孔112，所述光电发射管104嵌入式设置在所述发射管孔112内，所述光电发射管104的发射方向指向所述光电接收管105。所述安装板与所述电机100端部的正、负输出端子固定连接，所述安装板上设置有两个分别供所述电机100的正、负输出端子113 插入的腰形孔114，所述电机100的正、负输出端子113插入所述腰形孔114内位置调整到位后将所述安装板与所述电机的正、负输出端子113焊接连接以达到固定的效果。

所述安装板远离所述电机100的一侧设有垂直于所述安装板板面的两排插针115，两排插针115均设置在所述码盘101在所述安装板上的正投影之外，所述遮光孔板108通过所述插针115与所述安装板固定连接，这样插针又可以起到电连接的作用，将光电发射管和光电接收管连接起来，所述安装板、码盘、遮光板孔板、光电接收信号板均可使用印刷电路板制成，在降低成本的同时还能根据实际需要利用印刷电路板的电路替代导线，进而进一步优化各部件之间的电连接关系，并能充分利用物料，避免浪费，节约成本。在其他实施例中，所述码盘101设置可在所述电机的正、负输出端子113之间，所述遮光孔板108与所述电机的正、负输出端子113直接固定连接。所述光电检测装置至少包括两对光电发射管104和光电接收管105，采用多个光电发射管和光电接收管，在相同的孔径下，检测精度能够成倍增加。

编码器的工作原理为：码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，码盘与电动机同步旋转，光电发射管(发光二极管)的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图3所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速和运行距离，进而实现对电机的精准定位，此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90 度的A、B两路脉冲信号。由于光电接收管的感光元件的是有一定的直径尺寸；发射管的发射光是散射角度；若码盘上的光栅孔太大，则必然孔的直径太小，当出现光栅孔的直径小于接收管的直径，则码盘在旋转过程中，就无法有完全遮住接收元件的情况，则码盘的旋转无法产生有效的信号，因此码盘上的孔不能设计小于光电发射管的光束直径。而光电发射管是作为一个信号光源，其光线的发射有一定的散射角度，这就导致了在码盘从不遮住至完全遮住的过程中，接收管仍能接收到部分光源信号，此不利于信号的检测；本发明通过创造性地设置遮光板和遮光孔，小孔的直径比较小，使得只有沿直线传播的光线能够被感应接收。

本发明的编码器不仅仅适用于电子移液器，还可以适用于电动移液处理装置，该电动液体处理装置包括但不限于电动助吸器、电动大容量吸液装置、移液管控制器、瓶口分液器、瓶口移液装置、瓶口分配器、连续分液器、连续分配装置、连续注射器、真空吸液装置、液体处理工作站等。

实施例二

本发明采用的电子移液器由电机、微处理器、传动件、活塞等组成，由程序控制电机旋转，通过传动件转换，将电机的旋转运动转换为活塞的直线运行，并通过空气置换原理或者外置活塞原理，实现移液；对于设定的移液容量来说，与电机的圈数存在如下关系：

容量＝截面积*丝杆行程 1式

丝杆行程＝丝杆螺距*丝杆转动圈数 2式

丝杆转动圈数＝电机圈数*机构转速比 3式

由1、2、3式得到：

容量＝截面积*丝杆螺距*机构转速比*电机圈数

参见图16，本发明的电子移液器的精度控制方法，具体包括如 下步骤：S1：获取电子移液器的电机在制动时的转速与过冲量的线性 关系(参见图16)；S2：根据需要移取的液体积计算出对应电机的转 动圈数，以确定停机位置；S3：启动移液后监测电机的转动圈数和电 机转速，通过制动方式提前当前转速对应的过冲量制动，经电机惯性 继续运行过冲量后停止在所述步骤S2的停机位置。

对于目标容量的移液，程序控制电机运行到达目标圈数时，实施制动，制动后电机由于惯性仍会继续进行转动，超出制动位置的转动量即为过冲量，电机转动的目标圈数加上过冲量转动圈数(过冲量直观表现是具有一定的过冲角度，将过程角度换算成圈数即可)共同带动移液器的活塞抽取的液体即为目标移液量。本发明的制动方式是通过将旋转电机的电源切断并使电机绕组构成闭合回路，从而使电机瞬时产生极大的制动力矩，达到快速刹车的目的，但是由于电机自身的惯性，电机仍会有部分过冲量，通过获得电机制动时的转速与过冲量的线性关系，在移液过程中，移液器的程序监控电机运行的圈数和转速，并算取转速对应的过冲量制动，经过电机惯性，在电机完全停止后，电机运行的实际圈数与设定圈数一致，即为目标的容量，通过此方法可达到非常高的控制精度。为了进一步提高采用本方法的移液器的移液的精度，本发明的精度控制方法所选用的电机为无铁芯转子电机，并优选直流空心杯电机，这种电机能够实现精准的实时定位，避免了步进电机根据脉冲每次转动一定步距角的计量误差，进而能够进一步提高移液的精度。本发明的电子移液器的精度控制方法对电机的制动方式优选短接制动或者能耗制动，具体短接形式不限，对于移液器而言，只要是采用电源切断并使电机绕组构成闭合回路，从而使电机瞬时产生极大的制动力矩，达到快速刹车的目的方法都应在本发明的保护范围。

本发明的电机的转动为恒速转动，此处所述的恒速转动是指每次电机转动时均以恒定的速度进行转动，进而便于统计和控制电机的转动情况，但不同次或不同量的液体移取时，电机的转速则不同，如需要移取较大体积的液体，则电机的转速较快，移取较小体积的液体，电机的转速较慢，电机转动越快，其对应的过冲量也越大，电机转速越慢，则对应的过冲量较小，同一型号的电机其过冲量也略有区别，因此本方法要求对安装到移液器上的每一个电机均需进行校准后才能按照本方法进行控制。所述电机的工作电源是由稳压电路提供，不随移液器供电电源的波动而波动，稳压电路的具体形式不限，只要达到稳压目的即可。

将每次移液过程中制动时的转速和制动过冲量监测后更新校准数据。如发明测定的一款直径为22mm的直流电机转速与过冲量的对应关系如下表：

转速(单位：rpm)	过冲量(单位：圈数)
		2500	0.3125
3000	0.3958
		3500	0.4583
4000	0.5147
		4500	0.625
5000	0.7083
		5500	0.7708
6000	0.8542
		6500	0.9375
7000	1.0625
		7500	1.4583

上表中过冲量与电机转速之间的关系可通过取样或平滑处理成对应的线性关系，参见图2，然后根据公式：

容量＝截面积*丝杆螺距*机构转速比*电机圈数

其中，电机圈数＝过冲量+电机制动时的转动圈数

进而计算出电机在需要转动多少圈是进行制动。

本发明的电子移液器的精度控制方法通过计算并监控电机的转速和过冲量，可实现电机的精准定位，误差极小，稳定性极高；通过电机自身的感应电动势制动，无需任何附加的制动装置，实现简单，且占用空间较小；本发明的电子移液器的精度控制方法采用直流电机驱动抽吸液体，移液效率高。本发明专利不仅仅适用于电子移液器，还可以适用于电动移液处理装置，该电动液体处理装置包括但不限于电动助吸器、电动大容量吸液装置、移液管控制器、瓶口分液器、瓶口移液装置、瓶口分配器、连续分液器、连续分配装置、连续注射器、真空吸液装置、液体处理工作站等。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电子移液器，其特征在于：包括移液器本体，所述移液器本体的下方设置有移液管，所述移液器本体上设置有调节轮；还包括设置在所述移液器本体的壳体内部并适于从壳体外触发，或设置在移液器的壳体上并适于从壳体外触发的触发开关，所述触发开关用于控制所述调节轮在匀速调节容量和增速调节容量之间切换。

2.根据权利要求1所述的电子移液器，其特征在于：所述调节轮设置在移液器壳体的上端端部，所述触发开关设置在手持移液器工作时适于手指触碰到的位置。

3.根据权利要求1或2所述的电子移液器，其特征在于：所述传电机的输出轴与移液器的活塞之间设置有用于将动力传递或断开的离合机构，所述离合机构包括丝杆螺母、丝杆、活塞杆，所述活塞杆置于活塞缸内，所述丝杆螺母由电机驱动正向或反向转动，所述丝杆的上端与所述丝杆螺母的内螺纹连接，所述丝杆的下端与所述活塞杆的上端连接，所述丝杆螺母的下端端部设置有限位槽，所述限位槽与所述丝杆螺母的内螺纹同轴心，所述限位槽用于在所述丝杆的外螺纹与所述丝杆螺母的内螺纹分离时限制所述丝杆的上端偏离轴心；所述丝杆与所述活塞杆连接后的轴向长度小于或等于所述限位槽底部与所述活塞缸底部之间的距离。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述丝杆通过连动杆与所述活塞杆连接，所述连动杆的表面至少设置有一导向凸起，移液器的壳体内侧设置有与所述导向凸起配合的沿轴向设置的导向槽，所述导向凸起嵌入所述导向槽内以引导所述连动杆沿轴向移动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述活塞杆或所述丝杆或所述连动杆上设置有用于在所述丝杆上端的外螺纹与所述丝杆螺母的下端的内螺纹分离前将所述丝杆弹性抵触所述丝杆螺母的回弹机构。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述回弹机构包括套设在所述丝杆或所述活塞杆或所述连动杆外侧的轴套，所述轴套与所述活塞缸的端部之间设置有压簧，所述压簧的两端分别接触所述轴套和所述活塞缸的端部；所述轴套的靠近所述活塞缸的一端设置有沿径向收缩的挡环，所述活塞杆或所述丝杆或所述连动杆的侧面设置有挡块，所述挡块随所述活塞杆或所述丝杆沿轴向在所述轴套内移动，所述挡块向远离所述丝杆螺母的一侧移动至抵触所述挡环并压缩所述压簧时，所述压簧对所述丝杆施加一个指向所述丝杆螺母的弹力。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述限位槽的底部设置有适于所述丝杆上端滑入所述丝杆螺母的螺纹腔内，以与所述丝杆螺母的内螺纹螺纹配合的导向斜面。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电子移液器，其特征在于：在移液器的外壳上至少设置有两块显示屏，其中一块显示屏设置在电子移液器的正面靠近上端的位置，所述电子移液器的移液参数和状态参数根据功能类别进行分屏显示。

9.根据权利要求1-8任一项的所述电子移液器，其特征在于：所述电子移液器设置有两块显示屏，第一显示屏设置在移液器壳体正面靠近上端的位置，第二显示屏设置在移液器的上端或设置在移液器正面位于第一显示屏下方的位置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述电机的一端设置有用于检测电机转速的编码器，所述编码器包括码盘、光电检测装置，所述码盘的盘面上设置有若干个光栅孔，所述光电检测装置的光电发射端和光电接收端分别置于所述码盘的两侧；在所述码盘与所述光电检测装置的光电接收端之间设置有遮光孔板，所述遮光孔板上设置有透光孔，所述透光孔正对所述光电接收端的信号接收位置，所述透光孔的孔径尺寸小于所述光栅孔。

11.根据权利1-10任一项所述的电子移液器，其特征在于：若干个所述光栅孔呈圆形布置，所述光电检测装置包括光电发射管和光电接收管，所述光电发射管或所述光电接收管通过固定部固定到所述电机的端部，所述固定部的中部设置有供所述电机的转轴伸出的轴孔，所述码盘套设在所述电机的转轴上并与所述电机的转轴同步转动；所述遮光孔板相对所述固定部位置固定。

12.根据权利要求1-11任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述光电发射管通过所述固定部固定在所述电机的端部，所述光电接收管设置在所述码盘远离所述固定部的一侧。

13.根据权利要求1-12任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述光电接收管固定在光电接收信号板上，所述光电接收信号板与所述遮光孔板固定连接；所述光电接收信号板上设置有接收管孔，所述光电接收管嵌入所述接收管孔内。

14.根据权利要求1-13任一项所述的电子移液器，其特征在于：所述光电接收管固定在所述遮光孔板的远离所述码盘的一侧，并正对所述透光孔设置；所述遮光孔板的远离所述码盘的一侧设置有用于嵌入式安装所述光电接收管的盲孔，所述盲孔与所述光栅孔同心设置；或所述固定部为安装板，所述安装板的板面与所述电机转轴的轴线垂直，所述安装板上开设有发射管孔，所述光电发射管嵌入式设置在所述发射管孔内，所述光电发射管的发射方向指向所述光电接收管。

15.一种权利要求1-14任一项所述的电子移液器的精度控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：获取电子移液器的电机在制动时的转速与过冲量的线性关系；

S2：根据需要移取的液体积计算出对应电机的转动圈数，以确定停机位置；

S3：启动移液后监测电机的转动圈数和电机转速，通过制动方式提前当前转速对应的过冲量制动，经电机惯性继续运行过冲量后停止在所述步骤S2的停机位置。

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