CN200986540Y

CN200986540Y - 一种电脑全自动凯氏定氮仪

Info

Publication number: CN200986540Y
Application number: CN 200620032350
Authority: CN
Inventors: 李立华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2016-08-29

Abstract

一种电脑全自动凯氏定氮仪，具有对加热分解消化后的被测样品进行蒸馏和滴定的装置，该装置包括：蒸汽单元、蒸馏单元、冷凝单元、吸收单元和滴定单元，蒸汽单元中的蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，蒸馏单元中的缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连，冷凝单元中的冷凝管的输出管连接至吸收单元，滴定单元中的滴定器的输出端通过管路连到吸收单元中的滴定缸；装置的各组成单元通过相互连通的管道顺次连接；由单片机控制电路装置控制；该凯氏定氮仪的仪器玻璃门上安装有一玻璃门位置传感器，仪器玻璃门上安装有一消化管位置传感器，使得整个检测过程操作方便、检测精度高。

Description

一种电脑全自动凯氏定氮仪

技术领域

本实用新型涉及用于食品、饲料、土壤、化肥测氮含量的仪器技术领域，一种由计算机控制的电脑全自动凯氏定氮仪。

背景技术

蛋白质是复杂的含氮有机化合物，主要由各种氨基酸链构成，它是生物体中的重要组成成分，也是人类、动物、植物与微生物等的重要营养成分，因此，蛋白质含量的测定在食品加工、营养卫生、农业生产、饲料工业等领域均具有重要的意义，并在这些领域的加工、生产、研究、贸易中受到高度重视。目前国内蛋白质检测多采用手工检测，其操作繁琐，检测结果也不够精确，现有的自动定氮仪，其结构单一，使用中仍需要人工调节，操作很不方便。

发明内容

为了解决现有技术中的测氮仪操作繁琐、检测结果不够精确的缺点，本实用新型提供一种结构简单、操作方便、检测精度高的由计算机控制的电脑全自动凯氏定氮仪。

为实现上述发明目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种电脑全自动凯氏定氮仪，其具有对加热分解消化后的被测样品进行蒸馏和滴定的装置，该装置包括：蒸汽单元、蒸馏单元、冷凝单元、吸收单元和滴定单元，蒸汽单元中的蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，蒸馏单元中的缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连，冷凝单元中的冷凝管的输出管连接至吸收单元，滴定单元中的滴定器的输出端通过管路连到吸收单元中的滴定缸；装置的各组成单元通过相互连通的管道顺次连接；由单片机控制电路装置控制；该凯氏定氮仪的仪器玻璃门上安装有一玻璃门位置传感器，仪器玻璃门内安装有一消化管位置传感器。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其蒸馏和滴定的装置中，蒸汽单元包括蒸汽炉、蒸汽阻断阀、加水阀、加水泵、排液阀、放汽阀、压力传感器、加热管、液位探针和温度探针；蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，加热管置于蒸汽炉内，蒸汽炉通过加水阀与加水泵连接，再与蒸馏水罐连接，液位探针和温度探针置于蒸汽炉内，蒸汽炉通过排液阀与废液罐相连，压力传感器置于蒸汽炉外部，通过蒸汽炉顶部引出的支管与蒸汽炉相连，放汽阀置于蒸汽炉顶部。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其蒸馏和滴定的装置中，蒸馏单元包括缓冲瓶、含已处理过的待测样品的消化管、加碱泵、补液阀和废液阀；蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接缓冲瓶中；蒸馏水罐通过加水泵、补液阀连接至缓冲瓶，通过一根聚四氟导管进入消化管底部；消化管通过胶塞和托架连接于缓冲瓶的下部；碱液罐通过加碱泵连接于缓冲瓶；缓冲瓶通过补液阀和废液阀连接于废液罐，缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其蒸馏和滴定的装置中，冷凝单元包括冷凝管和循环水阀，冷凝管的输入口和缓冲瓶的输出管相连，冷凝管的输出管连接至吸收单元，冷凝管通过循环水阀与自来水相连。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其蒸馏和滴定的装置中，吸收单元包括滴定缸、加酸泵、滴定阀，滴定缸的输入口与冷凝单元的输出管相连；滴定缸通过加酸泵与酸液罐连接；滴定缸通过滴定阀连接于回收液罐，滴定缸中置有3根液位探针。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其蒸馏和滴定的装置中，滴定单元包括滴定器、滴定液瓶、光源和感色器；滴定液瓶连接到滴定器的输入端，滴定器的输出端通过管路连到滴定缸；光源和感色器位于滴定缸的底部；加酸泵通过管路和滴定缸相连。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其单片机控制电路装置，包括电源电路部分，电源电路包含AC/DC转换电路和继电器电路；AC/DC转换电路的插座J5通过电缆与控制电路的插座X2连接；继电器电路的插座J1、J3与蒸馏和滴定的装置中的泵、阀连接；通过电缆和控制电路的插座X3相连。

所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其单片机控制电路装置，包括控制电路部分，控制电路包括逻辑控制电路、键盘控制电路、显示电路、执行电路、采样电路和通信电路；其键盘控制电路中的单片机D1与逻辑控制电路中的单片机D3连接；显示电路通过插座X7与逻辑控制电路中单片机D3的P0口相连；执行电路中集成电路D8、D9、D10的输入引脚与逻辑控制电路中单片机D3的P0口相连，D11的输出引脚与逻辑控制电路D3的P0口相连；采样电路通过隔离集成电路D14、D15与逻辑控制电路中单片机D3和键盘控制电路中的单片机D1连接，通过采样电源控制继电器G1、G2与执行电路中集成电路D8、D9的输出引脚相连；通信电路中的集成电路D7和逻辑控制电路的单片机D3的串行接口相连；其蒸馏和滴定的装置中吸收单元的感色器与采样电路中的插座X4相连；滴定单元的滴定器控制接口的三个控制端10ul、50ul、l00ul与采样电路中的插座X4相连，仪器玻璃门上的位置传感器、蒸气装置中蒸气炉的液位探针、温度探针、压力传感器、仪器玻璃门内消化管的位置传感器和滴定缸中的三个液位探针100C、150C、200C与采样电路中的插座X1相连。

由于采用了如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：

本实用新型通过将蒸汽单元、蒸馏单元、冷凝单元、吸收单元和滴定单元顺次连接，并通过控制电路控制其整个工作过程，使得整个检测过程无需人为干涉，从而大大减少了人工操作的工作量与接触，也极大地提高了检测的精确度，从而实现蛋白质检验过程的全程自动化。

附图说明

图1是蒸馏和滴定的装置的连接示意图；

图2是控制电路装置中电源电路的电路原理图；

图3a是控制电路装置中键盘控制电路与逻辑控制电路的电路原理图；

图3b是控制电路装置中采样电路的电路原理图；

图3c是控制电路装置中显示电路、执行电路和通信电路的电路原理图。

图中：1-蒸馏水罐，2-废液罐，3-碱液罐，4-回收液罐，5-酸液罐，6-加水泵，7-废液阀，8-加碱泵，9-消化管，10-滴定液瓶，11-加酸泵，12-加水阀，13-排液阀，14-补液阀，15-滴定器，16-光源，17-感色器，18-蒸汽炉，19-缓冲瓶，20-滴定缸，21a-液位探针，21b-温度探针，22-放汽阀，23-蒸汽阻断阀，24-冷凝管，25-加热管，26-滴定阀，27-循环水阀，28-压力传感器。

具体实施方式

图3a和图3b中的总线通过两图中的A端相连接，如图1、2、3a、3b、3c所示：该电脑全自动凯氏定氮仪，其具有对加热分解消化后的被测样品进行蒸馏和滴定的装置，该装置包括蒸汽单元、蒸馏单元、冷凝单元、吸收单元和滴定单元，蒸汽单元中的蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，蒸馏单元中的缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连，冷凝单元中的冷凝管的输出管连接至吸收单元，滴定单元中的滴定器的输出端通过管路连到吸收单元中的滴定缸；装置的各组成单元通过相互连通的管道顺次连接；由单片机控制电路装置控制，单片机控制电路装置包括电源电路部分和控制电路部分；其电源电路部分，包含AC/DC转换电路和继电器电路；AC/DC转换电路的插座J5通过电缆与控制电路的插座X2连接；继电器电路的插座J1、J3与蒸馏和滴定的装置中的泵、阀连接；通过电缆和控制电路的插座X3相连；其控制电路部分，包括逻辑控制电路、键盘控制电路、显示电路、执行电路、采样电路和通信电路；其键盘控制电路中的单片机D1与逻辑控制电路中的单片机D3连接；显示电路通过插座X7与逻辑控制电路中单片机D3的P0口相连；执行电路中集成电路D8、D9、D10的输入引脚与逻辑控制电路中单片机D3的P0口相连，D11的输出引脚与逻辑控制电路D3的P0口相连；采样电路通过隔离集成电路D14、D15与逻辑控制电路中单片机D3和键盘控制电路中的单片机D1连接，通过采样电源控制继电器G1、G2与执行电路中集成电路D8、D9的输出引脚相连；通信电路中的集成电路D7和逻辑控制电路的单片机D3的串行接口相连；其吸收单元的感色器与采样电路中的插座X4相连，滴定单元的滴定器控制接口的三个控制端10ul、50ul、100ul与采样电路中的插座X4相连，仪器玻璃门上的位置传感器、蒸气装置中蒸气炉的液位探针、温度探针、压力传感器、仪器玻璃门内消化管的位置传感器和滴定缸中的三个液位探针100C、150C、200C与采样电路中的插座X1相连。

其蒸馏和滴定的装置，其蒸汽单元包括蒸汽炉(18)、蒸汽阻断阀(23)、加水阀(12)、加水泵(6)、排液阀(13)、放汽阀(22)、压力传感器(28)、加热管(25)、液位探针(21a)和温度探针(21b)；蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，加热管置于蒸汽炉内，蒸汽炉通过加水阀与加水泵连接，再与蒸馏水罐(1)连接，液位探针和温度探针置于蒸汽炉内，蒸汽炉通过排液阀与废液罐(2)相连，压力传感器置于蒸汽炉外部，通过蒸汽炉顶部引出的支管与蒸汽炉相连，放汽阀置于蒸汽炉顶部。

所述的蒸馏单元包括缓冲瓶(19)、含已处理过的待测样品的消化管(9)、加碱泵(8)、补液阀(14)和废液阀(7)；蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接缓冲瓶中，蒸馏水罐通过加水泵、补液阀连接至缓冲瓶，通过一根聚四氟导管进入消化管底部，碱液罐(3)通过加碱泵连接于缓冲瓶，消化管通过胶塞和托架连接于缓冲瓶的下部，缓冲瓶通过补液阀和废液阀连接于废液罐；所述的缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连。

所述的冷凝单元包括冷凝管(24)和循环水阀(27)，冷凝管的输入口和缓冲瓶的输出管相连，冷凝管的输出管连接至吸收单元，冷凝管通过循环水阀与自来水相连。

所述的吸收单元包括滴定缸(20)、加酸泵(11)、滴定阀(26)，滴定缸的输入口与冷凝单元的输出管相连；滴定缸通过加酸泵与酸液罐(5)连接，滴定缸通过滴定阀连接于回收液罐(4)；滴定缸中置有3根液位探针。

所述的滴定单元包括滴定器(15)、滴定液瓶(10)、光源(16)和感色器(17)；滴定液瓶连接到滴定器的输入端，滴定器的输出端通过管路连到滴定缸；光源和感色器位于滴定缸的底部，加酸泵通过管路和滴定缸相连。

蒸馏和滴定的装置的工作过程如下：

1、该电脑全自动凯氏定氮仪，其电源电路得电后，AC/DC转换电路将交流市电转换为直流电+5V、+12V，并为控制电路供电，控制电路中的逻辑控制电路输出指令给执行电路的集成电路D8，由集成电路D8控制继电器G1电路对仪器玻璃门和消化管的位置传感器供电，驱动其工作，两个位置传感器将玻璃门和消化管的状态信号传输到采样电路中的插座X1，采样电路将信号传输至键盘控制电路中的单片机D1，由单片机D1对信号进行处理：a、若仪器玻璃门和消化管的位置异常，则单片机D1发出指令驱动蜂鸣器B3发出警报声，同时发出信号给逻辑控制电路的单片机D3，由单片机D3将玻璃门或消化管的异常状态信息传输给显示电路，异常状态信息将显示在显示屏上，提示仪器操作员；b、若一切正常，单片机D1发出正常信号给逻辑控制电路的单片机D3，单片机D3进行下一步的指令操作。

2、单片机D3发出指令给执行电路的集成电路D8，由集成电路D8控制继电器G1电路对蒸汽炉中的液位探针加电，液位探针工作，将蒸汽炉中的液位信息传输至采样电路中的插座X1，再由采样电路将该信息输出至单片机D1和单片机D3进行分析处理：a、若液位高于设定值，单片机D3输出指令给集成电路D9，控制电源板上的继电器P10电路，使蒸汽单元的排液阀开启，排水至废液罐，直到液位探针检测液位到达设定值，然后单片机D3输出指令，使排液阀断电关闭；b、若液位低于设定值，单片机D3输出指令给集成电路D9，控制电源板上的继电器P9电路，使蒸汽单元的加水泵和加水阀开启，从蒸馏水罐中抽取蒸馏水补充蒸汽炉中的水量，直到液位探针检测液位到达设定值，单片机D3输出指令，使加水泵和加水阀断电关闭。

蒸汽炉液位到达设定值内后，单片机D3输出指令给三极管V8，V8输出信号至插座X5，X5输出端控制一个外置的大功率继电器，继电器输出端控制蒸汽炉内的加热管通电加热，同时单片机D3输出指令给集成电路D8，由集成电路D8控制继电器电路G1对蒸汽炉内的温度探针和压力传感器加电，温度探针检测蒸汽炉内蒸馏水的温度，压力传感器循环检测蒸汽炉中的气压。

温度探针感测蒸汽炉内的水温达到沸腾状态时，其输出电平由高电平变为低电平，该电平的变化由采样电路的插座X1采集后，输入至单片机D1中，由单片机D1将该信息传输至单片机D3中，单片机D3收到该沸腾信息后，给集成电路D8发出信号，由集成电路D8控制电源板上的继电器电路输出信号，对蒸汽阻断阀加电，蒸汽阻断阀开启，向蒸馏单元的缓冲瓶中输送蒸汽。

压力传感器检测到蒸汽炉中的气压达到警报值时，压力传感器的电平由高电平变为低电平，插座X1将该信号传输至单片机D1中，再由单片机D1传输至单片机D3中，单片机D3收到该信号后，启动停止程序，输出信号给三极管V8，控制蒸汽炉内的加热管断电停止加热，同时输出信号给集成电路D8、D9，控制继电器电路断开蒸汽单元中蒸汽阻断阀的电源，并同时向放气阀供电，使蒸汽炉内的蒸汽排出；同时，单片机D3向显示电路发出信号，在显示屏上显示“压力超差”，提示仪器操作员。

3、加热管得电工作后，单片机D3给集成电路D9发出指令，由集成电路D9控制电源板上的继电器电路给滴定单元的加酸泵加电，加酸泵得电工作后，向滴定单元的滴定缸中添加定量的吸收酸液；单片机D3给集成电路D8发出指令，由集成电路D8控制电源板上的继电器电路给蒸馏单元的补液阀和加碱泵、蒸汽单元的加水泵加电，补液阀和加水泵得电后工作，从蒸馏水罐中抽取定量的蒸馏水补充入消化管中，稀释消化管中的待测物质；加碱泵得电工作后，从碱液罐中抽取定量的碱液加入消化管中；蒸汽单元输送过来的蒸汽进入消化管中，加热消化管中的待测物质。

4、蒸汽阻断阀得电开启后，单片机D3给集成电路D8发出指令，使电源电路中的继电器电路对冷凝单元的循环水阀供电，循环水阀开启工作后，将自来水通过循环水阀向冷凝管提供循环冷凝水，冷却在蒸馏单元的缓冲瓶中蒸馏检测物质而输出的高温气体，该高温气体经冷凝单元冷却后，进入吸收单元的滴定缸中。

同时，使控制电路中的继电器G1对吸收单元的感色器、光源、滴定缸中内置的100C、150C、200C的液位探针供电工作，感色器将感测到的滴定缸中的颜色信号，经插座X1传输至单片机D1，再由单片机D1传输至单片机D3，由单片机D3对感色器传来的颜色信号进行处理；100C、150C、200C的液位探针得电工作后，将滴定缸中的液位信息通过插座X1传输至集成电路D11，再由集成电路再传输至单片机D3，由单片机D3分析处理。

单片机D3对滴定缸中的液位信息和颜色信息进行分析后，分析出没有达到液位设定值或滴定终点，就发出指令给集成电路D10，使滴定单元的滴定器对滴定缸中的检出物质进行滴定，同时，滴定缸中的三个液位探针和吸收单元的颜色传感器循环检测，直到滴定缸中检出物质的颜色达到滴定终点或液位达到设定值，此时，单片机D3接收到从插座X1传来的信号后，对集成电路D10发出指令，使滴定器停止滴定，单片机D3对滴定量进行计算后，将检出物质的检测结果传输给显示电路，将该信息显示在显示屏上，并将该信息通过通信电路，通信电路中的插座X6连接计算机或打印机，样品测试完成后，单片机D3将测试结果通过集成电路D7匹配后，由插座X6送到计算机或打印机，将结果输出到PC机或打印机进行报表输出。

5、集成电路D10控制滴定器停止滴定后，单片机D3对集成电路D9发出指令，使电源板上的继电器电路对吸收单元的滴定阀加电，滴定阀得电工作后，排出检出物质到回收液罐；同时，三极管V8控制大功率继电器断开加热管供电，集成电路D8断开蒸汽阻断阀的供电，对放气阀加电工作，排放蒸汽炉中的蒸汽；对加水泵和补液阀、废液阀加电，加水泵和补液阀、废液阀配合工作，将消化管中的高温废液虹吸排出至废液罐，并冲洗消化管。

6、上述动作完成后，单片机D3控制各电路复位，控制检测蒸汽炉中的液位，控制加水泵和加水阀工作，向蒸汽炉内补充水，为下一轮的样品蒸馏做好准备。

Claims

1、一种电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述的凯氏定氮仪，具有对加热分解消化后的被测样品进行蒸馏和滴定的装置，该装置包括：蒸汽单元、蒸馏单元、冷凝单元、吸收单元和滴定单元，蒸汽单元中的蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，蒸馏单元中的缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连，冷凝单元中的冷凝管的输出管连接至吸收单元，滴定单元中的滴定器的输出端通过管路连到吸收单元中的滴定缸；装置的各组成单元通过相互连通的管道顺次连接；由单片机控制电路装置控制；该凯氏定氮仪的仪器玻璃门上安装有一玻璃门位置传感器，仪器玻璃门上安装有一消化管位置传感器。

2、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的蒸馏和滴定的装置中的蒸汽单元，包括蒸汽炉(18)、蒸汽阻断阀(23)、加水阀(12)、加水泵(6)、排液阀(13)、放汽阀(22)、压力传感器(28)、加热管(25)、液位探针(21a)和温度探针(21b)；蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接至蒸馏单元，加热管置于蒸汽炉内，蒸汽炉通过加水阀与加水泵连接，再与蒸馏水罐(1)连接，液位探针和温度探针置于蒸汽炉内，蒸汽炉通过排液阀与废液罐(2)相连，压力传感器置于蒸汽炉外部，通过蒸汽炉顶部引出的支管与蒸汽炉相连，放汽阀置于蒸汽炉顶部。

3、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的蒸馏和滴定的装置中的蒸馏单元，包括缓冲瓶(19)、含已处理过的待测样品的消化管(9)、加碱泵(8)、补液阀(14)和废液阀(7)；蒸汽炉通过蒸汽阻断阀连接缓冲瓶中；蒸馏水罐通过加水泵、补液阀连接至缓冲瓶，通过一根聚四氟导管进入消化管底部；消化管通过胶塞和托架连接于缓冲瓶的下部；碱液罐(3)通过加碱泵连接于缓冲瓶；缓冲瓶通过补液阀和废液阀连接于废液罐，缓冲瓶的输出管与冷凝单元相连。

4、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的蒸馏和滴定的装置中的冷凝单元，包括冷凝管(24)和循环水阀(27)，冷凝管的输入口和缓冲瓶的输出管相连，冷凝管的输出管连接至吸收单元，冷凝管通过循环水阀与自来水相连。

5、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的蒸馏和滴定的装置中的吸收单元，包括滴定缸(20)、加酸泵(11)、滴定阀(26)，滴定缸的输入口与冷凝单元的输出管相连；滴定缸通过加酸泵与酸液罐(5)连接；滴定缸通过滴定阀连接于回收液罐(4)，滴定缸中置有3根液位探针。

6、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的蒸馏和滴定的装置中的滴定单元，包括滴定器(15)、滴定液瓶(10)、光源(16)和感色器(17)；滴定液瓶连接到滴定器的输入端，滴定器的输出端通过管路连到滴定缸；光源和感色器位于滴定缸的底部；加酸泵通过管路和滴定缸相连。

7、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的单片机控制电路装置，其电源电路部分包含AC/DC转换电路和继电器电路；AC/DC转换电路的插座J5通过电缆与控制电路的插座X2连接；继电器电路的插座J1、J3与蒸馏和滴定的装置中的泵、阀连接；通过电缆和控制电路的插座X3相连。

8、根据权利要求1所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述凯氏定氮仪的单片机控制电路装置，其控制电路部分包括逻辑控制电路、键盘控制电路、显示电路、执行电路、采样电路和通信电路；键盘控制电路中的单片机D1与逻辑控制电路中的单片机D3连接；显示电路通过插座X7与逻辑控制电路中单片机D3的P0口相连；执行电路中集成电路D8、D9、D10的输入引脚与逻辑控制电路中单片机D3的P0口相连，D11的输出引脚与逻辑控制电路D3的P0口相连；采样电路通过隔离集成电路D14、D15与逻辑控制电路中单片机D3和键盘控制电路中的单片机D1连接，通过采样电源控制继电器G1、G2与执行电路中集成电路D8、D9的输出引脚相连；通信电路中的集成电路D7和逻辑控制电路的单片机D3的串行接口相连。

9、根据权利要求1或2或6所述的电脑全自动凯氏定氮仪，其特征在于：所述的凯氏定氮仪的蒸馏和滴定的装置，其吸收单元的感色器与采样电路中的插座X4相连；滴定单元的滴定器控制接口的三个控制端10u1、50ul、100ul与采样电路中的插座X4相连，仪器玻璃门上的位置传感器、蒸气装置中蒸气炉的液位探针、温度探针、压力传感器、仪器玻璃门内消化管的位置传感器和滴定缸中的三个液位探针100C、150C、200C与采样电路中的插座X1相连。