CN111813017A - 一种可控气液交替进样装置 - Google Patents
一种可控气液交替进样装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111813017A CN111813017A CN202010568746.8A CN202010568746A CN111813017A CN 111813017 A CN111813017 A CN 111813017A CN 202010568746 A CN202010568746 A CN 202010568746A CN 111813017 A CN111813017 A CN 111813017A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- controller
- way valve
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/21—Pc I-O input output
- G05B2219/21119—Circuit for signal adaption, voltage level shift, filter noise
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明属于反应装置技术领域，具体为一种可控气液交替进样装置。本发明装置包括：控制器、三通阀及其连通管路和驱动电路；其中：控制器包括单片机作为控制中心，由上位机的软件进行编程，通过程序烧录软件将程序导入到控制器中；根据程序命令控制器有序输出高低电平，输出的信号到驱动电路，通过驱动电路驱动管路中的三通阀工作；通过控制器的指示装置来指示时间、指示当前管路的工作状态。本装置控制可气液交替进样，解决了实验中需要气体和液体两种物质交替反应的情形。本装置能准确控制通液、通气时间，并且在清洗液进入色谱前将液体回收。本装置全自动控制，可节约实验人员时间，比手动控制有更高的精度和更快的交替响应速度。
Description
技术领域
本发明属于反应器技术领域，具体涉及一种可控气液交替进样装置。
背景技术
在化学反应中，反应物和产物可能是气态、液态和固态。在研究反应时，有时需要多个反应交替进行。因此，可能需要气态和液态交替进入反应器。即使在仅有气态反应物的化学反应中，产物可能是固态，故长期反应可能导致产物聚集。为使反应正常进行，需要对反应器定期通液体清洗。但是液体一旦通过反应器进入气相色谱仪，将导致其损坏，因此需要改变反应器管路的通路。
如果手动控制反应器，工序繁琐，耗费研究人员大量时间，并且拆装反应器的时候会有空气进入，可能导致副反应的发生。手动控制改变管路由于动作快慢会使交替进入反应器时间不确定，导致反应时间不统一，最终影响实验结果。目前市场上缺少一种全自动准确控制气体和液体交替进样，并且交替过程避免杂质进入的反应装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动准确控制气体和液体交替进行反应的可控气液交替进样装置，亦可实现对管路定期清洗。
本发明提供的可控气液交替进样装置，包括控制器、三通阀及其连通管路和驱动电路；其中：
所述控制器包括但不限于部分采用单片机作为控制中心，由上位机（包括但不限于电脑端）的软件进行编程，通过程序烧录软件将程序导入到控制器中；根据程序命令控制器有序输出高低电平，输出的信号到驱动电路，通过驱动电路驱动管路中的三通阀工作；通过控制器的指示装置来指示时间、指示当前管路的工作状态；
所述控制器，其电路原理图如图4所示，控制器分别通过2个管脚与2个LED相连，每个LED都通过一个上拉电阻（R3和R4）连接到电源。控制器的另一个管脚输出连接到驱动电路（图中，由一个三极管以及基极电阻R6、限流电阻R5组成）的输入。
如图5所示，驱动电路的输入端通过基级电阻（R2）连接到三极管的基级。三极管的源极直接接地，漏极通过一个限流电阻（R1）连接到电源，三通阀也连在漏极和电源之间。
所述驱动电路包括但不限于开关电路，电路的主要元件包括但不限于大功率型晶体管；驱动电路把控制器输出的小电压信号，转换成足够驱动三通阀工作的大电压和大电流。
所述三通阀及其连通管路中，三通阀在通气体A时，第一通道1和第二通道2是连通的，第三通道3不通；通液体B时，第一通道1和第三通道3是连通的，第二通道2不通；连通管路的要求，为保证尽可能简单的情况下，既能通气体A，也能通液体B，可按指定时间间隔交替通两种反应物；在通气体A时，气体A进入反应器，随后依次进入检测器和气体A收集处，液体B进入液体B收集处；在通液体应物B时，应物B进入反应器，随后依次进入检测器和液体B收集处，气体A进入气体A库循环或进入气体A收集处。
本发明中，由控制器控制三通阀从而控制管路通道，实现可控气体和液体交替进入。控制器通过编程可以准确控制时间，三通阀控制气体A和液体B交替进入反应器响应时间很快（小于1s）。
本发明的可控气液交替进样装置，能准确控制通液、通气时间，并且在清洗液进入色谱前将液体回收。本装置全自动控制，可节约实验人员时间，比手动控制有更高的精度和更快的交替响应速度。
附图说明
图1为实施例1中的装置框图。黑色为管路图，红色为电路图。数字代表三通阀的通道数。
图2为实施例1和实施例2中采用的电磁三通阀结构图。
图3为实施例2中的装置框图。黑色为管路图，红色为电路图。数字代表三通阀的通道数。
图4为本发明的控制器电路原理图。
图5为本发明的驱动电路图。
具体实施方式
实施例1
本可控气液交替进样装置，设计要求：通CO2每2小时后通水5分钟清洗反应器中固体产物。
（1）设计管路：本管路至少需要3个电磁三通阀。反应器通CO2时，CO2反应后产物进入色谱，水直接流回水库。通水时水进入反应器，清洗后的水通回水库循环利用，CO2通入大气。具体线路如图1所示。黑色为管路图，红色为电路图。第一1号电磁三通阀的第一通道1与CO2气泵输出管路连接；第二通道2与大气连接；第三通道3与普通三通连接。第2号电磁三通阀的第一通道1与水泵连接后与水库相通；第二通道2与普通三通连接；第三通道3与水库连接。普通三通剩余一个通道连接反应器。第3号电磁三通阀的第一通道1与反应器连接；第二通道2与水库连接；第三通道3通过小水库后连接气相色谱。小水库作用是通液体换成通气体以后反应器内残留部分液体，为防止液体进色谱，对残留的水进行收集。控制器为单片机，电磁三通阀额定电压4.5V，额定功率2W，电阻10Ω。具体形状与通道如图2所示。
（2）控制器编程：控制器件核心是一块单片机单元，通过编写的程序烧录到单片机里，从而通过单片机实现相应的功能。程序里，首先对单片机相应管脚进行初始化，以实现对其的控制。其次，通过设定定时函数，控制相应管脚按要求、相互配合、有序的输出高/低电平。此实施例中，每2小时低电平后，输出5分钟高电平。
（3）驱动电路设计：驱动电路为开关电路，为晶体管为主要元件，还包括漏极电阻R1、基极电阻R2；电磁三通阀串连在电源与漏极之间。当单片机输出高电平，晶体管工作在放大区，从而使电路导通，通过电源电压和晶体管的放大电流来驱动电磁三通阀，三通阀处于通电状态，工作在“状态1”。当单片机输出低电平时，晶体管工作在截止区，从而使电路不导通，没有电流通过三通阀，三通阀处于断电状态，工作在“状态2”。
具体的电路设计如图4所示。单片机输出低电平时，开关电路处于不导通状态，三通阀也处于断电状态。单片机输出高电平（3.3V）时，高于晶体管的截止电压，使电路导通，通过基极电阻R2=20-200欧姆控制基极电流在10-50mA之间，经过放大，使漏极电流在380-500mA之间，通过漏极的电阻R1=10-50欧姆来限制漏极的电大保护电流，串连在电源与漏极之间的三通阀电阻也可当作漏极电阻来使用。
本例通过这套可控（气/液）交替进样装置，能定期自动清洗CO2与溶液反应产生的碳酸盐，防止碳酸盐反应产物堵塞通道。此外，通过自动控制节省实验人员大量时间。同时，这种方法比手动调整通道的方式时间控制更准确，且不会有空气进入反应装置。
实施例2
本可控气液交替进样装置，设计要求：通CO与10mol/L的NaOH溶液交替进入反应器，进行电催化反应，每5秒交替1次。
（1）设计管路：由于CO是高毒性气体，需要对气体回收。本管路至少需要2个电磁三通阀。反应器通CO时，CO反应后产物进入色谱，10mol/L的NaOH溶液直接流回液体库。通液体时，10mol/L的NaOH溶液进入反应器，反应后的10mol/L的NaOH溶液通到废液回收，CO通入废气回收装置。具体线路如图3所示。黑色为管路图，红色为电路图。第1号电磁三通阀第一通道1 与CO气泵输出管路连接；第二通道2与CO回收装置连接；第三通道3与普通三通连接。第2号电磁三通阀的第一通道1与水泵连接后与NaOH溶液库相通；第二通道2与普通三通连接；第三通道3与水库连接。普通三通剩余一个通道连接反应器。第3号电磁三通阀的第一通道1与反应器连接；第二通道2与水库连接；第三通道3通过废液回收装置后连接气相色谱。控制器为单片机，电磁三通阀额定电压4.5V，额定功率2W，电阻10Ω。具体形状与通道如图2所示。
（2）控制器编程：控制器件核心是一块单片机单元，通过编写的程序烧录到单片机里，从而通过单片机实现相应的功能。程序里，首先对单片机相应管脚进行初始化，以实现对其的控制。其次，通过设定定时函数，控制相应管脚按要求、相互配合、有序的输出高/低电平。此实例中为每5秒低电平后输出5秒高电平。
（3）驱动电路设计：驱动电路为开关电路，为晶体管为主要元件，还包括漏极电阻R1、基极电阻R2；电磁三通阀串连在电源与漏极之间。当单片机输出高电平，晶体管工作在放大区，从而使电路导通，通过电源电压和晶体管的放大电流来驱动电磁三通阀，三通阀处于通电状态，工作在“状态1”。当单片机输出低电平时，晶体管工作在截止区，从而使电路不导通，没有电流通过三通阀，三通阀处于断电状态，工作在“状态2”。
具体的电路设计如图4所示。单片机输出低电平时，开关电路处于不导通状态，三通阀也处于断电状态。单片机输出高电平（3.3V）时，高于晶体管的截止电压，使电路导通，通过基极电阻R2=20-200欧姆控制基极电流在10-50mA之间，经过放大，使漏极电流在380-500mA之间，通过漏极的电阻R1=10-50欧姆来限制漏极的电大保护电流，串连在电源与漏极之间的三通阀电阻也可当作漏极电阻来使用。
本例通过气液5秒交替进入反应器，使CO和NaOH溶液轮流渗入反应体系，实现气液固三相混合反应。并且可通过调节通CO和NaOH溶液的时间来控制两者参与反应的比例。相比将CO和NaOH直接加入的方式，这种方法混合更均匀，并且没有杂质进入。实验人员手动控制进样无法达到0.2Hz的频率，并且会引入杂质和导致CO泄露，加大实验危险性。这种装置不仅控制精确，并且更加安全，节省人力物力。
Claims (2)
1.一种可控气液交替进样装置，其特征在于，包括控制器、三通阀及其连通管路和驱动电路；其中：
所述控制器包括单片机作为控制中心，由上位机的软件进行编程，通过程序烧录软件将程序导入到控制器中；根据程序命令控制器有序输出高低电平，输出的信号到驱动电路，通过驱动电路驱动管路中的三通阀工作；通过控制器的指示装置来指示时间、指示当前管路的工作状态；
所述驱动电路为一开关电路，电路的主要元件包括大功率型晶体管；驱动电路把控制器输出的小电压信号，转换成足够驱动三通阀工作的大电压和大电流；
所述三通阀及其连通管路中，三通阀在通气体A时，第一通道（1）和第二通道（2）连通，第三通道（3）不通；通液体B时，第一通道（1）和第三通道（3）连通，第二通道（2）不通；连通管路的要求，保证尽可能简单的情况下，既能通气体A，也能通液体B，按指定时间间隔交替通两种反应物；在通气体A时，气体A进入反应器，随后依次进入检测器和气体A收集处，液体B进入液体B收集处；在通液体应物B时，应物B进入反应器，随后依次进入检测器和液体B收集处，气体A进入气体A库循环或进入气体A收集处。
2.根据权利要求1所述的可控气液交替进样装置，其特征在于，由控制器控制三通阀从而控制管路通道，实现可控气体和液体交替进入；控制器通过编程准确控制时间；三通阀控制气体A和液体B交替进入反应器的响应时间小于1s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010568746.8A CN111813017A (zh) | 2020-06-20 | 2020-06-20 | 一种可控气液交替进样装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010568746.8A CN111813017A (zh) | 2020-06-20 | 2020-06-20 | 一种可控气液交替进样装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111813017A true CN111813017A (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=72845320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010568746.8A Pending CN111813017A (zh) | 2020-06-20 | 2020-06-20 | 一种可控气液交替进样装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111813017A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH433197A (de) * | 1963-06-26 | 1967-04-15 | Ajem Lab Inc | Gasreinigungseinrichtung |
| JP2002066486A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-05 | Kaken Tec Kk | 管路内面の洗浄方法 |
| CN104690047A (zh) * | 2013-12-10 | 2015-06-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种液相色谱进样通道清洗装置 |
| CN105057263A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-11-18 | 浙江同济科技职业学院 | 压缩空气式机械零件清洗机及其使用方法 |
| CN106925573A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-07 | 洛阳理工学院 | 一种压力流量可调式气液脉冲除污装置 |
| CN206652787U (zh) * | 2017-04-11 | 2017-11-21 | 神华集团有限责任公司 | 粘度计的清洗系统 |
| CN206925101U (zh) * | 2017-04-25 | 2018-01-26 | 洛阳理工学院 | 一种压力流量可调式气液脉冲控制系统 |
| CN208568691U (zh) * | 2018-07-26 | 2019-03-01 | 宁波中普检测技术服务有限公司 | 一种液相色谱仪 |
-
2020
- 2020-06-20 CN CN202010568746.8A patent/CN111813017A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH433197A (de) * | 1963-06-26 | 1967-04-15 | Ajem Lab Inc | Gasreinigungseinrichtung |
| JP2002066486A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-05 | Kaken Tec Kk | 管路内面の洗浄方法 |
| CN104690047A (zh) * | 2013-12-10 | 2015-06-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种液相色谱进样通道清洗装置 |
| CN105057263A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-11-18 | 浙江同济科技职业学院 | 压缩空气式机械零件清洗机及其使用方法 |
| CN206652787U (zh) * | 2017-04-11 | 2017-11-21 | 神华集团有限责任公司 | 粘度计的清洗系统 |
| CN106925573A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-07 | 洛阳理工学院 | 一种压力流量可调式气液脉冲除污装置 |
| CN206925101U (zh) * | 2017-04-25 | 2018-01-26 | 洛阳理工学院 | 一种压力流量可调式气液脉冲控制系统 |
| CN208568691U (zh) * | 2018-07-26 | 2019-03-01 | 宁波中普检测技术服务有限公司 | 一种液相色谱仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102703314B (zh) | 用于dna测序仪的控制系统 | |
| WO2018205648A1 (zh) | 基因测序芯片及基因测序方法 | |
| CN110982665A (zh) | 循环肿瘤细胞分选及检测用的多通道进样装置及进样方法 | |
| CN102707078A (zh) | 用于dna测序仪的试剂供应系统及控制方法 | |
| CN105296348A (zh) | 一种用于基因分型检测的微流控芯片、检测系统和装置 | |
| CN113604344B (zh) | 一种高通量一体式微液滴数字pcr的实现系统 | |
| CN101236175A (zh) | 芯片电泳专用程控电源系统 | |
| CN111813017A (zh) | 一种可控气液交替进样装置 | |
| US20210276012A1 (en) | Device and method for detecting nucleic acids by isothermal amplification technique | |
| CN211814370U (zh) | 循环肿瘤细胞分选及检测用的多通道进样装置 | |
| CN110523448A (zh) | 微滴制备系统及制备方法 | |
| CN205152235U (zh) | 一种用于基因分型检测的微流控芯片、检测系统和装置 | |
| CN112604616A (zh) | 一种连续合成微化学反应与在线监测的自动控制系统和方法 | |
| CN104360616A (zh) | 一种自动梯度凝胶混合装置及其控制电路和控制方法 | |
| CN210124094U (zh) | 一种水肥气热一体化智能灌溉系统 | |
| CN208297540U (zh) | 一种节省试剂溶液的流动注射分析装置 | |
| CN204735190U (zh) | 一种试剂连续定量注射装置 | |
| CN104826542A (zh) | 一种试剂连续定量注射装置 | |
| CN113174326B (zh) | 基于pcr的纯化扩增反应中的控制装置 | |
| CN112791754B (zh) | 一种数字微流控聚合酶链式反应多联检测系统 | |
| CN110186742A (zh) | Poct检测装置及样本混匀装置 | |
| CN1322147C (zh) | 生物芯片自动反应仪 | |
| CN211706745U (zh) | 一种流量控制器 | |
| CN204959092U (zh) | 一种用于低密度肽核酸阵列制备的装置 | |
| CN114480597A (zh) | 一种基于数字pcr的微滴检测方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201023 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |