CN206392540U - 一种实验器皿清洗控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及控制领域，涉及一种实验器皿清洗控制系统，通过液面检测模块控制清洗水位，采用喷头控制对实验器皿进行喷射清洗，同时采用紫外线灯对实验器皿进行消毒，并将清洗好的实验器皿进行烘干，保证实验器皿的干燥和清洁。实验器皿清洗控制系统的按键模块、时钟模块、温度检测模块、转速检测模块、液位检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，主控制器的输出端连接着烘干控制电路、喷头驱动模块、紫外线灯控制电路、提示模块、显示模块的输入端，主控制器的输出端连接着排水电磁阀的输入端，通信接口连接着主控制器，主控制器的输出端连接着清洗剂电磁阀的输入端，电源模块的输出端连接着主控制器的输入端。

Description

一种实验器皿清洗控制系统

技术领域

本实用新型主要涉及控制领域，更具体地说，涉及一种实验器皿清洗控制系统。

背景技术

在进行实验的过程中，当人们对实验数据准确度的要求越来越高时，实验器皿的清洗和烘干显得尤为重要，清洗必须保证器皿在下次使用时，不受上次使用的影响，采用机器控制系统对实验器皿进行清洗，不仅可以使实验人员从劳动密集的清洗工作中解放出来，而且可以避免实验人员因接触有害物质而产生潜在风险。因此，为了避免实验器皿上的有害物质及清洗剂对人体健康造成威胁，并且保证实验器皿清洗干净，提供一种实验器皿清洗控制系统。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种实验器皿清洗控制系统，通过液面检测模块控制清洗水位，采用喷头控制对实验器皿进行喷射清洗，同时采用紫外线灯对实验器皿进行消毒，并将清洗好的实验器皿进行烘干，保证实验器皿的干燥和清洁。

为解决上述技术问题，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统包括主控制器、按键模块、时钟模块、温度检测模块、烘干控制电路、喷头驱动模块、紫外线灯控制电路、转速检测模块、提示模块、显示模块、液位检测模块、排水电磁阀、通信接口、清洗剂电磁阀、电源模块，通过液面检测模块控制清洗水位，采用喷头控制对实验器皿进行喷射清洗，同时采用紫外线灯对实验器皿进行消毒，并将清洗好的实验器皿进行烘干，保证实验器皿的干燥和清洁。

其中，所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述时钟模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述温度检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着烘干控制电路的输入端；所述主控制器的输出端连接着喷头驱动模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着紫外线灯控制电路的输入端；所述转速检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着提示模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述液位检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着排水电磁阀的输入端；所述通信接口连接着主控制器；所述主控制器的输出端连接着清洗剂电磁阀的输入端；所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统所述主控制器采用AVR单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统所述转速检测模块采用UGN3144霍尔传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统所述液位检测模块采用HQ-1000高灵敏度液面探测模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种实验器皿清洗控制系统所述喷头驱动模块采用A3977SED驱动芯片。

控制效果：本实用新型一种实验器皿清洗控制系统，通过液面检测模块控制清洗水位，采用喷头控制对实验器皿进行喷射清洗，同时采用紫外线灯对实验器皿进行消毒，并将清洗好的实验器皿进行烘干，保证实验器皿的干燥和清洁。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的主控制器的电路图。

图3为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的时钟模块的电路图。

图4为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的温度检测模块的电路图。

图5为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的液位检测模块的电路图。

图6为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的烘干控制电路的电路图。

图7为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的按键模块的开关机按键的电路图。

图8为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的按键模块的设置按键的电路图。

图9为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的清洗剂电磁阀的电路图。

图10为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的显示模块的电路图。

图11为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的紫外线灯控制电路的电路图。

图12为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的转速检测模块的电路图。

图13为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的电源模块的电路图。

图14为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的通信接口的电路图。

图15为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的提示模块的电路图。

图16为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的排水电磁阀的电路图。

图17为本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的喷头驱动模块的电路图。

附图标记说明：

1-同心电缆；2-加样针屏蔽壳；3-加样针；4-液面。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，本实施方式所述一种实验器皿清洗控制系统包括主控制器、按键模块、时钟模块、温度检测模块、烘干控制电路、喷头驱动模块、紫外线灯控制电路、转速检测模块、提示模块、显示模块、液位检测模块、排水电磁阀、通信接口、清洗剂电磁阀、电源模块，通过液面检测模块控制清洗水位，采用喷头控制对实验器皿进行喷射清洗，同时采用紫外线灯对实验器皿进行消毒，并将清洗好的实验器皿进行烘干，保证实验器皿的干燥和清洁。

其中，所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端，按键模块包括开关机按键和设置按键，其中，所述开关机按键为SW0，通过按键SW0向主控制器的引脚输入中断信号，实现系统的开启或者关闭；当按下SW0时，Q7和D5 导通，DC-DC稳压芯片工作，接通主控制器的VCC端为主控制器供电。主控制器马上将相应的PC0引脚置为输出高电平，这时Q6和Q7导通，整个电路进入工作状态。然后主控制器再将PC0引脚设置为输入高电平状态，由于上拉电阻 R13的存在，Q6和Q7一直导通。主控制器一直扫描相应PC0引脚的输入状态，如果SW0没有按下去，则PC0引脚将始终为高电平。当SW0再次按下去时， D6导通，主控制器检测到PC0引脚输入为低电平，这时主控制器就将PC0引脚设置成输出为低电平的状态，Q6截止，如果按键抬起，Q7也会截止，DC-DC 稳压芯片将不会为主控制器提供电压，整个电路处于关断状态；所述设置按键为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、 S16，设置按键用于向主控制器输入设定的实验器皿的清洗时间，以及对烘干温度进行设定，在有按键按下时，向主控制器申请中断，在中断子程序中修改预先设好的标志位，从而决定上下限温度值。按键模块与主控制器的PH0、PH1、 PH2、PH3、PH4、PH5、PH6、PH7引脚相连接；PH0、PH1、PH2、PH3构成按键的行线与设置按键的SW1、SW2、SW3、SW4端相连接，PH4、PH5、PH6、PH7构成按键的列线与设置按键的SW5、SW6、SW7、SW8端相连接；行线作为按键的控制输出端，按键的列线作为按键的控制输入端；在没有按键按下的情况下，PH4、PH5、PH6、PH7四个管脚的电平为高电平，如果有按键按下时，则相应的列线管脚为低电平，这时通过设置PH4、PH5、PH6、PH7为低电平触发中断方式，低电平就触发中断而进入中断服务程序，从而获得输入数据。

所述时钟模块的输出端连接着主控制器的输入端，时钟模块用于产生时钟信号给系统提供实时时间，时钟模块的SCLK引脚与主控制器的PD7引脚相连接；时钟模块的RST引脚与主控制器的PC2引脚相连接，RST引脚为输入信号，在读、写数据期间，必须为高；时钟模块的I/O引脚与主控制器的PC1引脚相连接。

所述温度检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，温度检测模块采用DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器采用单总线的数据读/写端口OUT 与主控制器的PC3引脚相连接，OUT端口需要接电阻R2拉高，保证在没有数据传输时，该端口始终为高电平，电容C4接在电源处，是为DS18B20温度传感器滤波。

所述主控制器的输出端连接着烘干控制电路的输入端，主控制器通过引脚向烘干控制电路发送控制信号，烘干控制电路采用晶闸管来实现功率调节，采用MOC3061光电耦合双向晶闸管驱动器，其输出部分采用硅光敏双向晶闸管，驱动加热管进行加热，达到烘干实验器皿的目的；主控制器的PA0引脚与烘干控制电路的OUT2端相连接。

所述主控制器的输出端连接着喷头驱动模块的输入端，主控制器用于向喷头驱动模块发送控制信号，喷头驱动模块驱动喷头电机运转，喷头电极采用四相步进电机相连；喷头驱动模块采用A3977SED驱动芯片，VCC通过外界电源来提供，OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B与四相步进电机相连，喷头驱动模块电路中JP2为喷头电机连接端子；主控制器提供控制信号，主控制器的PD3、 PD4、PD5引脚分别与喷头驱动模块的DIR、EN、CLK端相连接。

所述主控制器的输出端连接着紫外线灯控制电路的输入端，主控制器通过 PC7引脚向紫外线灯控制电路发送控制信号，紫外线灯控制电路的OUT1端接收到来自主控制器的PC7引脚的控制信号后，经过光耦U5和NPN三极管Q4，使继电器K4得电，接通紫外线灯，对清洗后的实验器皿进行消毒杀菌。

所述转速检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，转速检测模块采用UGN3144霍尔传感器，用于检测喷头电机转速，用于将被测量喷头电机转速转换为脉冲信号，并通过OUT3端把脉冲信号送入主控制器的PE6引脚进行处理，因为UGN3144霍尔传感器为集电极开路输出，故OUT3输出端加接一上拉电阻 R4。

所述主控制器的输出端连接着提示模块的输入端，主控制器用于向提示模块发送控制信号，提示模块由蜂鸣器LS1和指示灯LED1、LED2、LED3、LED4 组成，当主控制器的PA3引脚低电平，三极管Q5集电极正偏，发射极反偏，三极管导通，驱动蜂鸣器发声提示；当主控制器的PA4引脚低电平，指示灯LED1 导通，进行发光提示，用于指示喷头驱动模块工作；当主控制器的PA5引脚低电平，指示灯LED2导通，进行发光提示，用于指示排水电磁阀工作；当主控制器的PA6引脚低电平，指示灯LED3导通，进行发光提示，用于指示烘干控制电路工作；当主控制器的PA7引脚低电平，指示灯LED4导通，进行发光提示，用于清洗剂电磁阀工作。

所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块根据控制信号进行显示当前检测温度值、时间，显示模块采用LCD12864液晶屏，通过主控制器的PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5、PF6、PF7引脚与显示模块的DB0、 DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端相连接，用来显示数据；主控制器的PC5引脚与显示模块的R/W端相连接，用来控制读写操作；主控制器的 PC6引脚与显示模块的RS端相连接，RS端为指令/数据选择端；主控制器的PC4 引脚与显示模块的E端相连接，E为使能端；主控制器的PC4、PC5、PC6引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述液位检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，液位检测模块采用 HQ-1000高灵敏度液面探测模块，HQ-1000高灵敏度液面探测模块使用非常简便+5V电源，SHIELD屏蔽端和IN信号端通过同心电缆接加样针，即可输出稳定的直流信号，此信号在接触液面时有一个跃变，从而感测液面，通过OUTPUT 端输出直流电压信号给主控制器的PE5引脚。

所述主控制器的输出端连接着排水电磁阀的输入端，主控制器用于向排水电磁阀发送控制信号，排水电磁阀接通后将污水排出。主控制器通过PA2引脚与排水电磁阀OUT-E2相连接，PA2引脚连接着NPN三极管Q16的基极，NPN 三极管Q16集电极连接着继电器K7，继电器的常开触点连接电磁阀E2，通过 NPN三极管Q16驱动继电器K7线圈吸合，接通电磁阀E2，二极管D12是为避免继电器断开时产生感应高压损坏三极管Q16。

所述通信接口连接着主控制器，本系统通过通信接口实现实验器皿清洗的远程控制，通信接口采用RS232接口，采用MAX232芯片作为电平转换芯片，主控制器的PE0引脚与MAX232的R1OUT引脚相连接，主控制器的PE1引脚与MAX232的T1IN引脚相连接。

所述主控制器的输出端连接着清洗剂电磁阀的输入端，主控制器用于向清洗剂电磁阀发送控制信号，清洗剂电磁阀接通后清洗剂流入水中。主控制器通过PA1引脚与清洗剂电磁阀的OUT-E1相连接，PA1引脚连接着NPN三极管 Q15的基极，NPN三极管Q15集电极连接着继电器K6，继电器的常开触点连接电磁阀E1，通过NPN三极管Q15驱动继电器K6线圈吸合，接通电磁阀E1，二极管D11是为避免继电器断开时产生感应高压损坏三极管Q15。

所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端，电源模块用于给系统供电，保证系统正常工作，电源模块提供5V和12V的电压，通过VCC端口给系统供电。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，所述主控制器采用AVR单片机。所述AVR单片机采用 ATmega1280单片机，ATmega1280单片机是高性能、低功耗的AVR 8位微处理器，具有先进的RISC结构；具有高耐久度非易失性的程序和数据存储器；具有 JTAG接口；两个具有独立的频分器和比较器功能的8位定时器/计数器；四个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器；具有四路8位PWM 频道；具有12路分辨率可编程2到16位的PWM频道；输出比较调制器；具有 6路10位ADC；面向字节的2-wire串口；具有四个可编程的串行USART；具有可工作于主机/从机模式的SPI串行接口；具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器；具有片内模拟比较器；引脚电平变化可引发中断及唤醒单片机。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。所述DS1302时钟芯片具有一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。主要特点是采用串行数据传输，可以为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通 32.768Hz晶振。DS1302还可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，用于记录用户使用系统的时间点。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。所述DS18B20 温度传感器是一种单总线的数字式测温芯片，仅需使用1个端口就可以实现与主控制器的双向通讯，同时，采用数字信号输出提高了信号抗干扰能力和测温精度。DS18B20温度传感器采用单总线的数据读/写端口OUT与主控制器的PD7 引脚相连接，OUT端口需要接电阻R2拉高，保证在没有数据传输时，该端口始终为高电平，电容C4接在电源处，是为DS18B20温度传感器芯片滤波。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，所述转速检测模块采用UGN3144霍尔传感器。所述UGN3144 霍尔传感器，负责将被测量的转速转化为脉冲信号。因为采用的是集成霍尔开关元件，输出的是数字信号，可以直接把脉冲信号送入主控制器进行处理。UGN3144霍尔开关元件芯片内部包含有稳压电路，霍尔效应电压产生电路，信号放大器，施密特触发器和一个集电极开路输出电路。集电极开路输出电路可连续输出25MA电流，可直接控制继电器，双向可控硅，可控硅，LED和灯负载。其具有输出自举电路，也可直接与双极型和MOS逻辑电路连接。转速测量是开关型霍尔元件的典型应用，UGN3144霍尔开关元件感应被测量量的转速，当被测量量每转动一周，霍尔传感器便输出一个脉冲，因为该器件为集电极开路输出，故输出端加接一上拉电阻，其电压电压范围宽达4.5V到24V，对磁感应强度B要求不严，其输出电压经9012后可提高其负载能力。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，所述液位检测模块采用HQ-1000高灵敏度液面探测模块。所述HQ-1000高灵敏度液面探测模块采用液面单端电容量探测，内部集成了振荡电路、发送电路、接收电路，整流电路、低通滤波电路、放大电路，数字滤波电路和驱动屏蔽电路。当探针触及液面时，接收电路会立即收到跃变的交流信号，该信号经整流、滤波、放大后转化直流输出信号。HQ-1000高灵敏度液面探测模块模块采用了单针结构的探头和基于电容法的电路结构，因而消除了残液挂留现象，避免了样本间的交叉污染，同时提高了液面检测的准确度和灵敏度，具有响应速度快、操作失误率低的优点，可广泛适用于医学分析仪器中对各种导电性能的液体液面的检测。HQ-1000高灵敏度液面探测模块使用非常简便+5V电源，SHIELD屏蔽端和IN信号端接加样针，即可输出稳定的直流信号，此信号在接触液面时有一个跃变，从而感测液面，通过OUTPUT端输出直流电压信号给主控制器，1-4.3V输出，响应时间30ms。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17 说明本实施方式，所述喷头驱动模块采用A3977SED驱动芯片。所述A3977SED 驱动芯片是Allegro公司新近开发专门用于双极型步进电机的微步进电机驱动集成电路，其内部集成了步进和直接译码接口、正反转控制电路、双H桥驱动，电流输出2.5A，最大输出功率可接近90W。它主要的设计功能包括：自动混合模式电流衰减控制，PWM电流控制，同步整流，低输出阻抗的DMOS电源输出，全、半、1/4及1/8步进操作，HOME输出，休眠模式以及易实现的步进和方向接口等。

本实用新型一种实验器皿清洗控制系统的工作原理为：本实用新型一种实验器皿清洗控制系统，电源模块用于给系统提供5V和12V的电能，保证系统的正常工作，通过按键模块中的开关机按键SW0开启系统；时钟模块用于给系统提供标准的时间信号，并通过显示模块显示时间；在实验器皿清洗过程中，温度检测模块用于检测温度信息，并将其转换为数字电信号传送给主控制器，主控制器进行处理后将产生的温度数据传送给显示模块进行显示，同时，通过通信接口传送出去，传送至外部设备；通过按键模块中的设置按键实现对实验器皿的清洗时间进行设定，对烘干温度进行设定；主控制器用于向喷头驱动模块发送控制信号，驱动喷头电机进行喷水，指示灯LED1导通发光，指示喷头驱动模块工作；由液位检测模块检测水位信息，当水位到达指定位置时，主控制器向清洗剂电磁阀发送控制信号，清洗剂电磁阀接通后使清洗剂流入水中，指示灯LED4导通发光，指示清洗剂电磁阀工作；转速检测模块用于检测喷头电机的转速，传送给主控制器，确保喷头以正常速度运行；到达设定的清洗时间后，主控制器向排水电磁阀发送控制信号，排水电磁阀接通，使污水流出，指示灯LED2导通发光，指示排水电磁阀工作；液位检测模块检测到液位下限值没有信号输出后，主控制器驱动烘干控制电路进行加热烘干，指示灯LED3 导通发光，指示烘干控制电路工作；同时，主控制器驱动紫外线灯控制电路，使紫外线灯开启，对实验器皿进行消毒杀菌。整个清洗完成后，主控制器驱动提示模块中的蜂鸣器进行发声提醒。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于，所述实验器皿清洗控制系统包括主控制器、按键模块、时钟模块、温度检测模块、烘干控制电路、喷头驱动模块、紫外线灯控制电路、转速检测模块、提示模块、显示模块、液位检测模块、排水电磁阀、通信接口、清洗剂电磁阀、电源模块，所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述时钟模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述温度检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着烘干控制电路的输入端；所述主控制器的输出端连接着喷头驱动模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着紫外线灯控制电路的输入端；所述转速检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着提示模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述液位检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着排水电磁阀的输入端；所述通信接口连接着主控制器；所述主控制器的输出端连接着清洗剂电磁阀的输入端；所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于：所述主控制器采用AVR单片机。

3.根据权利要求1所述的一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于：所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

4.根据权利要求1所述的一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于：所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于：所述转速检测模块采用UGN3144霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述的一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于：所述液位检测模块采用HQ-1000高灵敏度液面探测模块。

7.根据权利要求1所述的一种实验器皿清洗控制系统，其特征在于：所述喷头驱动模块采用A3977SED驱动芯片。