CN1425905A - 四点弯曲细胞力学加载仪 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种四点弯曲细胞力学加载仪，由主机、执行机构组成，主机由中央处理电路、驱动电路、温控电路和电源电路组成；执行机构中的上盖板上固定有平面轴承，平面轴承连有顶针，顶针与步进电机接触，步进电机、百分表、L形定位杆和上位开关接线点装在固定于机座上的中支板上，地线接线点装在L形定位杆上，圆筒状外套中置有传动螺杆，一端与步进电机相连，另一端连有冲压头；机座的底板上有下压头，其上依次放置应变片、上压头，上压头上装有下位开关接线点；步进电机的电路与主机的驱动电路相连。本发明可产生拉应力或压应力，具有可控性好，操作简单，重复精度高，误差小等特点。
Description
本发明属于医学实验仪器，具体是一种四点弯曲细胞力学加载仪。
根据生物力学和生物医学工程研究的发展，用细胞力学方法在不同力学载荷下研究骨组织、机体组织在各种力学状态下发展状态是国际医学研究的热点，为研究正畸矫治力学、颌面畸形骨牵张成骨、牙周组织和口腔种植材料在不同力学载荷下的变化，需要一种可产生拉应力或压应力的仪器。
本发明的目的在于提供一种四点弯曲细胞力学加载仪，可产生拉应力或压应力，具有可控性好，操作简单，重复精度高，误差小等特点。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
四点弯曲细胞力学加载仪由主机、执行机构组成，其特征在于主机由中央处理电路(23)、驱动电路(24)、温控电路(25)和电源电路(26)组成，其中，中央处理电路(23)分别与驱动电路(24)、温控电路(25)相连，电源电路(26)分别与中央处理电路(23)、驱动电路(24)、温控电路(25)相连，温度传感器(27)与温控电路(25)相连，驱动电路(24)和温控电路(25)相连；执行机构中的机座(21)上部是上盖板(1)，上盖板(1)上通过螺母(2)和并紧螺母(3)固定有平面轴承(4)，平面轴承(4)连有顶针(5)，顶针(5)与步进电机(6)接触，步进电机(6)装在中支板(22)上，中支板(22)通过锁紧螺母(8)、(11)和并紧螺母(12)固定在机座(21)上，百分表(7)、L形定位杆(9)和上位开关接线点(10)装在中支板(22)上，地线接线点(15)装在L形定位杆(9)上，圆筒状外套(13)与步进电机(6)相连，圆筒状外套(13)中置有传动螺杆(14)，传动螺杆(14)一端与步进电机(6)相连，另一端连有冲压头(16)；机座(21)的底板上放有下压头(20)，下压头(20)上面放置应变片(19)，应变片(19)上面放置上压头(18)，上压头(18)上装有下位开关接线点(17)；步进电机(6)的电路与主机的驱动电路(24)相连，上位开关接线点(10)、地线接线点(15)和下位开关接线点(17)接入主机的中央处理电路(23)。
上述方案中，上压头(18)含培养皿盖，下压头(20)含培养皿。
上述方案中，电源电路(26)分为三部分为整个系统提供直流电源，其中，由四个二极管D110～D113、电容C110、C111、C112、C113及电阻R110组成+24V直流供电电路，为驱动电路(24)提供主要驱动电源；由四个二极管D120～D123、电容C120、C121、C122、C123及集成电路N100、电阻R101组成+5V直流稳压供电电路，为中央处理电路(23)提供电源；由四个二极管D130～D133、电容C130、C131、C132、C133及集成电路N101组成另一路+5V直流稳压供电电路，为驱动电路(24)提供电源。
中央处理电路(23)以集成电路D201为主，与集成电路D203、D204，数码显示发光管LED1、LED2，D202A、D202B、D202C、D202、D202E、D202F及外围电阻、电容共同组成，上位开关(10)、下位开关(17)、温控电路(25)的反馈信号及控制按键的预置、启动、停止信号接入集成电路D201，集成电路D201根据预设程序提供的各种控制运动信号，通过集成电路D204放大并接入驱动电路(24)，集成电路D201提供的实时状态显示信号通过集成电路D203放大并接入数码显示发光管LED1、LED2。
驱动电路(24)主要由集成电路NH300和集成电路N300及外围电阻、电容组成，集成电路NH300接受中央处理电路(23)发来的各种运行命令，并通过集成电路光电隔离模块V301和V302转换为各种脉冲信号，接入执行机构中的步进电机(6)的电路；集成电路N300接受集成电路NH300的各种脉冲信号，放大处理后接入步进电机(6)，以达到精确控制的目的，同时集成电路N300将采集步进电机(6)的运行状态反馈给集成电路NH300和中央处理电路(23)，以保证整个系统的准确控制。
温控电路(25)由集成电路N401A、N401B、N401C、N401D及外围电阻、电容构成，温度传感器(27)RT400的信号通过电阻R401、R402、R403的电阻网络差分比较后接入集成电路N401A、N401B、N401C、N401D，经过两级放大处理后，经过电位器RP401和RP403预设参数比较后，接入中央处理电路(23)。
本发明的主要工作过程为：由电源电路将交流电压降压整流处理为直流电压，向其他电路提供电源。中央处理电路控制定时、位移、频率、延时启动、手动调整、自动工作、显示等状态。驱动电路提供放大信号为步进电机提供各种电流及频率。步进电机执行中央处理电路命令，运行各种运转速度、位移，产生拉伸或压缩应力。上位开关接线点和下位开关接线点提供冲压原点。
本发明的特点如下：
(1)可产生拉伸和压缩应力；
(2)采用优质集成电路及控制芯片以保证仪器的正常工作；
(3)采用了多项新技术，以保证整机具有快速启动、高效、长寿命、稳定的特性；
(4)选用高品质步进电机和防腐耐磨材料，能够延时99小时启动，连续工作99小时；
(5)功能选择触摸式开关控制方式设计，操作高效便捷。
所以，本发明可产生拉应力或压应力，具有可控性好，操作简单，重复精度高，误差小等特点。
下面结合附图进一步详述本发明，但本发明不仅限于附图所示实施例。
图1是本发明的执行机构的正面示意图。
图2是本发明的执行机构的侧面示意图。
图3是本发明整个系统的关联方框图。
图4是本发明电源电路的电气原理图。
图5是本发明中央处理电路的电气原理图。
图6是本发明驱动电路的电气原理图。
图7是本发明温控电路的电气原理图。
图1和图2中，1-上盖板，2-螺母，3-并紧螺母，4-平面轴承，5-顶针，6-步进电机，7-百分表，8-锁紧螺母，9-定位杆，10-上位开关接线点，11-锁紧螺母，12-并紧螺母，13-外套，14-传动螺杆，15-地线接线点，16-冲压头，17-下位开关接线点，18-上压头(含培养皿盖)，19-应变片，20-下压头(含培养皿)，21-机座，22-中支板。
如图1和图2所示，本发明的四点弯曲细胞力学加载仪的执行机构中，上盖板1上通过螺母2和并紧螺母3固定有平面轴承4，平面轴承4连有顶针5，顶针5与步进电机6接触，步进电机6装在中支板22上，中支板22通过锁紧螺母8、11和并紧螺母12固定在机座21上，百分表7、L形定位杆9和上位开关接线点10装在中支板22上，地线接线点15装在L形定位杆9上，圆筒状外套13与步进电机6相连，圆筒状外套13中置有传动螺杆14，传动螺杆14一端与步进电机6相连，另一端连有冲压头16；机座21的底板上放有下压头20(含培养皿)，下压头20上面放置应变片19，应变片19上面放置上压头18(含培养皿盖)，上压头18上装有下位开关接线点17。
如图3所示，本发明的主机由中央处理电路23、驱动电路24、温控电路25和电源电路26组成，其中，中央处理电路23分别与驱动电路24、温控电路25相连，电源电路26分别与中央处理电路23、驱动电路24、温控电路25相连，温度传感器27与温控电路25相连，驱动电路24和温控电路25相连；步进电机6的电路与主机的驱动电路24相连，上位开关接线点10和下位开关接线点17接入主机的中央处理电路23。
图4中，N100为集成电路，N101为集成电路，D110～D113、D120～D123、D130～D133为二极管，C110、C112、C120、C122、C130、C132为电解电容，C111、C113、C121、C123、C131、C133为电容，R110、R101为电阻，FU100、FU101、FU102为保险丝，GND为接地端；如图4所示，电源电路26分为三部分为整个系统提供直流电源，由四个二极管D110～D113、电容C110、C111、C112、C113及电阻R110组成+24V直流供电电路，为驱动电路(24)提供主要驱动电源；由四个二极管D120～D123、电容C120、C121、C122、C123及集成电路N100、电阻R101组成+5V直流稳压供电电路，为中央处理电路23提供电源；由四个二极管D130～D133、电容C130、C131、C132、C133及集成电路N101组成另一路+5V直流稳压供电电路，为驱动电路24提供电源。
图5中，D201为集成电路，D203、D204为集成电路，LED1、LED2为数码显示发光管，C201、C203、C206、C207、C208、C211为电解电容，C202、 C204、C205、C209、C210、C212、C213、C214、C216、C217为电容，R201、R202、R203、R204、R205、R206为电阻，如图5所示，中央处理电路23以集成电路D201为主，与集成电路D203、D204，数码显示发光管LED1、LED2，D202A、D202B、D202C、D202、D202E、D202F及外围电阻、电容共同组成，上位开关10、下位开关17、温控电路25的反馈信号及控制按键的预置、启动、停止信号接入集成电路D201，集成电路D201根据预设程序提供的各种控制运动信号，通过集成电路D204放大并接入驱动电路24，集成电路D201提供的实时状态显示信号通过集成电路D203放大并接入数码显示发光管LED1、LED2。
图6中，NH300为集成电路，N300为集成电路，V301、V302为集成电路光电隔离模块，C300、C230、C308为电解电容，C231、C301、C302、C303、C304、C305、C306、C307、C309、C310为电容，R230、R231、R232、R233、R234、R235、R236、R237、R300、R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313、R314、R315、R316、R317、R318、R319、R320、R321、R323、R324、R325、R326为电阻；如图6所示，驱动电路24主要由集成电路NH300和集成电路N300及外围电阻、电容组成，集成电路NH300接受中央处理电路23发来的各种运行命令，并通过集成电路光电隔离模块V301和V302转换为各种脉冲信号，接入执行机构中的步进电机6的电路；集成电路N300接受集成电路NH300的各种脉冲信号，放大处理后接入步进电机6，以达到精确控制的目的，同时集成电路N300将采集步进电机6的运行状态反馈给集成电路NH300和中央处理电路23，以保证整个系统的准确控制。
图7中，N401A、N401B、N401C、N401D为集成电路，VD400为二极管，RT400为温度传感器，RP400、RP401、RP402、RP403、RP404为电位器，C402、C403、C404、C405、C406、C407、C408、C409、C410为电容，R400、R401、R402、R403、R404、R405、R406、R407、R408、R409、R410、R411、R412、R413、R414、R415、R416、R417、R418为电阻，K400为开关，GND为接地端；如图7所示，温控电路25由集成电路N401A、N401B、N401C、N401D及外围电阻、电容构成，温度传感器27RT400的信号通过电阻R401、R402、R403的电阻网络差分比较后接入集成电路N401A、N401B、N401C、N401D，经过两级放大处理后，经过电位器RP401和RP403预设参数比较后，接入中央处理电路23。
Claims (6)
1.四点弯曲细胞力学加载仪由主机、执行机构组成，其特征在于主机由中央处理电路(23)、驱动电路(24)、温控电路(25)和电源电路(26)组成，其中，中央处理电路(23)分别与驱动电路(24)、温控电路(25)相连，电源电路(26)分别与中央处理电路(23)、驱动电路(24)、温控电路(25)相连，温度传感器(27)与温控电路(25)相连，驱动电路(24)和温控电路(25)相连；执行机构中的机座(21)上部是上盖板(1)，上盖板(1)上通过螺母(2)和并紧螺母(3)固定有平面轴承(4)，平面轴承(4)连有顶针(5)，顶针(5)与步进电机(6)接触，步进电机(6)装在中支板(22)上，中支板(22)通过锁紧螺母(8)、(11)和并紧螺母(12)固定在机座(21)上，百分表(7)、L形定位杆(9)和上位开关接线点(10)装在中支板(22)上，地线接线点(15)装在L形定位杆(9)上，圆筒状外套(13)与步进电机(6)相连，圆筒状外套(13)中置有传动螺杆(14)，传动螺杆(14)一端与步进电机(6)相连，另一端连有冲压头(16)；机座(21)的底板上放有下压头(20)，下压头(20)上面放置应变片(19)，应变片(19)上面放置上压头(18)，上压头(18)上装有下位开关接线点(17)；步进电机(6)的电路与主机的驱动电路(24)相连，上位开关接线点(10)、地线接线点(15)和下位开关接线点(17)接入主机的中央处理电路(23)。
2.根据权利要求1所述的四点弯曲细胞力学加载仪，其特征在于上压头(18)含培养皿盖，下压头(20)含培养皿。
3.根据权利要求1所述的四点弯曲细胞力学加载仪，其特征在于电源电路(26)分为三部分为整个系统提供直流电源，其中，由四个二极管D110～D113、电容C110、C111、C112、C113及电阻R110组成+24V直流供电电路，为驱动电路(24)提供主要驱动电源；由四个二极管D120～D123、电容C120、C121、C122、C123及集成电路N100、电阻R101组成+5V直流稳压供电电路，为中央处理电路(23)提供电源；由四个二极管D130～D 133、电容C130、C131、C132、C133及集成电路N101组成另一路+5V直流稳压供电电路，为驱动电路(24)提供电源。
4.根据权利要求1所述的四点弯曲细胞力学加载仪，其特征在于中央处理电路(23)以集成电路D201为主，与集成电路D203、D204，数码显示发光管LED1、LED2，D202A、D202B、D202C、D202、D202E、D202F及外围电阻、电容共同组成，上位开关(10)、下位开关(17)、温控电路(25)的反馈信号及控制按键的预置、启动、停止信号接入集成电路D201，集成电路D201根据预设程序提供的各种控制运动信号，通过集成电路D204放大并接入驱动电路(24)，集成电路D201提供的实时状态显示信号通过集成电路D203放大并接入数码显示发光管LED1、LED2。
5.根据权利要求1所述的四点弯曲细胞力学加载仪，其特征在于驱动电路(24)主要由集成电路NH300和集成电路N300及外围电阻、电容组成，集成电路NH300接受中央处理电路(23)发来的各种运行命令，并通过集成电路光电隔离模块V301和V302转换为各种脉冲信号，接入执行机构中的步进电机(6)的电路；集成电路N300接受集成电路NH300的各种脉冲信号，放大处理后接入步进电机(6)，以达到精确控制的目的，同时集成电路N300将采集步进电机(6)的运行状态反馈给集成电路NH300和中央处理电路(23)，以保证整个系统的准确控制。
6.根据权利要求1所述的四点弯曲细胞力学加载仪，其特征在于温控电路(25)由集成电路N401A、N401B、N401C、N401D及外围电阻、电容构成，温度传感器(27)RT400的信号通过电阻R401、R402、R403的电阻网络差分比较后接入集成电路N401A、N401B、N401C、N401D，经过两级放大处理后，经过电位器RP401和RP403预设参数比较后，接入中央处理电路(23)。
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