CN206772968U - 一种液塑限联合测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液塑限联合测定仪，其技术要点是：包括机架，所述机架安装有移动横梁，所述移动横梁上安装有滚珠丝杠，所述移动横梁上安装有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母与滚珠丝杠螺纹配合，所述滚珠丝杠的下端连接有电机；所述移动横梁远离机架的一端安装有测试件，所述测试件的上端设有限位片一，所述限位片一和移动横梁上分别安装有接触电极，所述测试件的侧壁上安装有电磁继电器，所述测试件的下方放置有测试皿；所述电机、电磁继电器、接触电极一和接触电极二间连接有控制电路。本实用新型通过控制电路实现液塑限联合测定仪的全自动操作，同时采用滚珠丝杆结构完成操作过程的调试和操作过程，使液塑限测试更加精确。

Description

一种液塑限联合测定仪

技术领域

本实用新型涉及一种液塑限联合测定仪。

背景技术

土的液塑限指标是细粒土进行分类和定名的最基本指标，在岩土工程中，液塑限指标的准确性涉及土壤定名的正确性，同时影响土样状态的确定，进而影响到土的承载能力的确定。所以正确地确定土壤的液塑限指标对工程具有很重要的意义。市场上现有的测定土壤液塑限的液塑限联合测定仪均涡流电机、游标卡尺等方式进行测量，这种技术书目前面临着成本大，精度低的问题，并且在操作过程中需要人工操作先升起测试皿，在进行液塑限测试，整个过程需要两个独立的升降系统，这种情况会造成测量精度的降低，并且需要人工操作，无法保证精度，且操作复杂。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种液塑限联合测定仪。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种液塑限联合测定仪，包括机架，所述机架包括上下两个固定板，所述两个固定板之间连接有若干竖直导轨，所述导轨上安装有移动横梁，所述移动横梁套设在每根竖直导轨上，所述上下两个固定板和移动横梁上均设有安装孔，多个安装孔位于同一竖直面上，所述安装孔内安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠依次穿过上下路两个固定板和移动横梁的安装孔，所述移动横梁的安装孔内安装有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母套安装在移动横梁与滚珠丝杠螺母之间，与滚珠丝杠螺纹配合，与移动横梁固定安装，所述滚珠丝杠的下端连接有电机；所述移动横梁的一端安装在竖直导轨上，另一端向外延伸，所述移动横梁远离机架的一端设有测定孔，所述测定孔的内安装有测试件，所述测试件包括配重杆和测试锥，所述测试锥安装在配重杆的下端，所述配重杆的上端设有限位片一，所述限位片一的下端面上安装有接触电极一，所述移动横梁的上端安装有接触电极二，所述接触电极一和接触电机二位于同一竖直线上，所述配重杆的侧壁上安装有电磁继电器，所述电磁继电器固定在机架上，所述测试件的下方放置有测试皿；所述电机、电磁继电器、接触电极一和接触电极二间连接有控制电路。

通过上述技术方案，本实用新型通过电机带动滚珠丝杠转动，使移动横梁随滚珠丝杠螺母上下移动，在调试阶段，测试件随移动横梁上下移动，测试件上的接触电极一与移动横梁上的接触电极二互相接触连通，由于待测土壤为导电物质，当测试件的测试锥接触到待测土壤时，控制电路为连通状态，此时，电磁继电器在控制电路的作用下锁定住测试件的配重杆，使测试件不在跟随移动横梁向下运动，电机继续转动，使移动横梁继续向下移动，移动到一定高度时，电机停转，并通过记录电机的转动圈数来记录接触电极一与接触电极二脱离后移动横梁下降的距离，到此，液塑限联合测定仪的调试阶段结束，此时控制电路使电磁继电器断开，测试件自由向下运动，5秒后，控制电路控制电磁继电器工作，再次锁定测试件的配重杆，此时接触电极一还距离接触电极二一定距离，电机反转，使移动横梁向上运动，直到接触电极一与接触电极二接触，电机停转，并通过电机的转动圈数来记录移动横梁的上升高度，通过运算即可得出待测土壤的液塑限值。本实用新型的测试全过程均可通过测定仪自动完成，不需要人工操作，减少操作误差，并且通过接触导电的方式代替人工操作，人眼确定的方式，使测试锥与待测土壤接触的停止位置更加精确，通过选用滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母的配合方式，来测量测试针的下降距离，使测量结果更加精确，并通过设置多个直线导轨可以使在直线导轨上上下滑动的移动横梁不会出现倾斜的情况影响测试结果。

优选的，所述竖直导轨上均安装有移动滑块，所述移动滑块均与移动横梁固定。

通过上述技术方案，移动滑块与直线导轨滑移配合，可以降低移动横梁在上下滑动过程中的滑动阻力，防止由于阻力原因造成移动横梁顿停或者振动，可以提高测试结果的精确度。

优选的，所述滚珠丝杠的顶端固定有限位片二，所述限位片二的直径大于上方固定板的安装孔的直径。

通过上述技术方案，限位片二可以防止在液塑限联合测定仪在调节过程中，滚珠丝杠脱离固定板的限定，出现机器偏移损坏的情况。

优选的，所述滚珠丝杠螺母包括定位件和限位件，所述定位件的上方设有上挡板，所述上挡板抵住移动横梁的上端面，所述上挡板的直径大于移动横梁上安装孔的直径，所述挡板下方固定有连接筒，所述连接筒的外壁上设有若干固定条，所述移动横梁的安装孔的侧壁上开设有若干固定槽，所述固定条与固定槽凹凸配合，所述连接筒的外壁下方设有外螺纹，所述限位件套设在连接筒的外壁上，并螺纹配合。

通过上述技术方案，可拆卸的滚珠丝杠螺母可以方便液塑限联合测定仪的组装，为了保证测试结果的精确性，要保证滚珠丝杠螺母与移动横梁的同步性，为了防止滚珠丝杠螺母与移动横梁出现相对移动，在移动横梁和滚珠丝杠螺母上安装互相凹凸配合的固定条和固定槽可以防止滚珠丝杠螺母在移动横梁的安装孔内发生相对转动，限位件套设在定位件下方，与定位件的上挡板一起把移动横梁夹在中间，可防止移动横梁与滚珠丝杠螺母发生上下方向上相对位移，以此来锁定住移动横梁，保证移动横梁与滚珠丝杠螺母的同步性，保证测试结果的精确性。

优选的，所述固定条的长度与移动横梁的厚度相等，所述固定条的上端抵接在上挡板的下沿，所述连接筒上的外螺纹自固定条的下端开始向下延伸。

通过上述技术方案，对固定条长度和螺纹位置的限定可以保证移动横梁可以在上挡板与限位件之间锁定，不会出现缝隙，保证测试结果的准确性。

优选的，所述电机为步进电机。

通过上述技术方案，步进电机相较于涡流电机成本更低，并且精度可以提高到5mm左右。

优选的，所述限位片一和移动横梁上还固定有保护条，所述保护条安装在接触电极一和接触电极二的两侧。

通过上述技术方案，保护条起到一个补偿高度的作用，防止测试过程中由于接触电极一和接触电极二的高度问题使测试件出现倾斜，使接触电极一和接触电极二可以接触但是不会造成测试件倾斜。

优选的，所述控制电路包括电源模块、处理器模块、接触感应与位移测定运算模块、电机驱动模块、按键模块、电磁控制模块和液晶显示模块。

通过上述技术方案，控制电路中的电源模块可以给控制电路内所有用电元件提供所需的电量，处理器模块可以使控制电路按照设计好的运行方式以此开关控制各个模块，接触感应与位移测定运算模块可以对液塑限联合测定仪的测试件下端接触到待测土壤样品时做出反应，并通过液晶显示模块显示出所测试的液塑限值，电机驱动模块可以使电机按照设定好的程序进行运动，按键模块可以方便工作人员设定并作出调整，起到控制设定作用，电磁控制模块可以通过在处理器模块上设置好的程序锁定和打开电磁继电器。

优选的，所述处理器模块包括主芯片与电机集成驱动芯片，所述主芯片与电机集成驱动芯片之间连接有高速光耦，所述接触感应与位移测定运算模块、液晶显示模块、按键模块和电磁控制模块连接在主芯片上，所述电机驱动模块连接在电机集成驱动芯片上。

通过上述技术方案，在处理器模块与电机集成驱动芯片所使用的驱动电流大小不同，在之间添加高速光耦可以起到隔离作用，隔离两侧的电压，电机集成驱动芯片单独控制电机，使电机控制更加稳定。

优选的，所述电源模块包括双组隔离变压器，所述双组隔离变压器的一条支路与主芯片相连，所述双组隔离变压器与主芯片之间依次连接有整流桥、稳压器和电源管理芯片，所述稳压器之后设有两条支路，一条支路连接有MCU外围电路，另一条连接在电源管理芯片上；所述双组隔离变压器的另一条支路与电机集成驱动芯片相连，所述双组隔离变压器与电机集成驱动芯片之间依次连接有整流桥和稳压器，所述整流桥后端设有两条支路，一条支路与电机相连，另一条支路连接在稳压器上。

通过上述技术方案，通过双组隔离变压器可以提供两组不同电压的电源，在通过整流桥和稳压器的作用再给控制电路的不同用电模块进行供电，保证不同需求的用电模块稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型一种液塑限联合测定仪的结构示意图；

图2为本实用新型一种液塑限联合测定仪的另一结构示意图；

图3为本实用新型中移动横梁与滚珠丝杠螺母的结构示意图；

图4为本实用新型中控制电路的结构框图；

图5为本实用新型中电源模块的结构框图。

附图标记：1、机架；2、固定板；3、竖直导轨；4、移动横梁；5、滚珠丝杠；6、滚珠丝杠螺母；61、定位件；62、限位件；7、电机；8、测试件；81、配重杆；82、测试锥；9、限位片一；10、接触电极一；11、接触电极二；12、电磁继电器；121、定子；122、继电器；13、测试皿；14、移动滑块；15、限位片二；16、上挡板；17、固定条；18、连接筒；19、电源模块；20、处理器模块；201、主芯片；202、电机集成驱动芯片；21、接触感应与位移测定运算模块；22、电机驱动模块；23、按键模块；24、电磁控制模块；25、液晶显示模块；26、双组隔离变压器。

具体实施方式

通过图1至图5对本实用新型一种液塑限联合测定仪作进一步的说明。

一种液塑限联合测定仪，包括机架1，所述机架1包括上下两个固定板2，所述两个固定板2之间连接有两个竖直导轨3，所述竖直导轨3上安装有移动横梁4，所述移动横梁4上设有上设有两个滑动孔，所述移动横梁4的滑动孔均套设在两个竖直导轨3上，所述上下两个固定板2和移动横梁4上均设有安装孔，所述移动横梁4上的安装孔设置在两个滑动孔之间，三个安装孔位于同一竖直面上，所述安装孔内安装有滚珠丝杠5，所述滚珠丝杠5依次穿过上下路两个固定板2和移动横梁4的安装孔，所述移动横梁4的安装孔内安装有滚珠丝杠螺母6，所述滚珠丝杠螺母6设有内螺纹，与滚珠丝杠5螺纹配合，所述滚珠丝杠螺母6的外壁抵接在移动横梁4的安装孔内，与移动横梁4固定安装，所述滚珠丝杠5的下端连接有电机7，所述电机7选用42BYGHO425步进电机；所述移动横梁4的设有滑动孔的一端安装在竖直导轨3上，另一端向外延伸，所述移动横梁4远离机架1的一端设有测定孔，所述测定孔的内安装有测试件8，所述测试件8包括配重杆81和测试锥82，所述配重杆81的下端设有螺纹槽，所述测试锥82的上端设有螺纹杆，所述测试锥82通过螺纹配合的方式安装在配重杆81的下端的螺纹槽内，所述配重杆81的上端设有限位片一9，所述限位片一9的下端面上安装有接触电机一10，所述移动横梁4的上端面靠近测定孔的一侧安装有接触电极二11，所述接触电机一10和接触电极二11位置对应，互相抵接连通配合，所述配重杆81的侧壁上安装有电磁继电器12，所述电磁继电器12包括定子121和继电器122，所述定子121固定在配重杆81旁，所述继电器122与定子121配合使用锁定配重杆81，所述定子121和继电器122靠近配重杆81的一侧设有凹槽，所述凹槽与配重杆81的外壁配合使用，所述电磁继电器12固定在机架1上，所述测试件8的下方放置有测试皿13；所述电机7、电磁继电器12、接触电机一10和接触电极二11间连接有控制电路。

进一步的，所述竖直导轨3上均安装有移动滑块14，所述移动滑块14中间设有通孔，所述通孔套设在竖直导轨3上，与竖直导轨3滑移配合，所述移动滑块14的外壁上设有卡槽，安装在移动横梁4的滑动孔内，可在滑动孔的上下两侧壁上。

进一步的，所述滚珠丝杠5的顶端固定有限位片二15，所述限位片二15的直径大于上方固定板2的安装孔的直径。

进一步的，所述滚珠丝杠螺母6包括定位件61和限位件62，所述定位件61的上方设有上挡板16，所述上挡板16抵住移动横梁4的上端面，所述上挡板16的直径大于移动横梁4上安装孔的直径，所述上挡板16下方固定有连接筒18，所述连接筒18的外壁上设有多个固定条17，所述固定条17的长度与移动横梁4的厚度相等，所述固定条17的上端抵接在上挡板16的下沿，所述移动横梁4的安装孔的侧壁上开设有若干固定槽，所述固定条17与固定槽凹凸配合，所述连接筒18的外壁下方设有外螺纹，所述外螺纹自固定条17的下端开始向下延伸，所述限位件62套设在连接筒18的外壁上，并螺纹配合。

进一步的，所述限位片一9和移动横梁4上还固定有保护条，所述保护条安装在接触电机一10和接触电极二11的两侧。

进一步的，所述控制电路包括电源模块19、处理器模块20、接触感应与位移测定运算模块21、电机驱动模块22、按键模块23、电磁控制模块24和液晶显示模块25。

进一步的，所述处理器模块20包括主芯片201与电机集成驱动芯片202，优选的，主芯片201选用STM32F103R8T6处理器，电机集成驱动芯片202选用THB6064AH二相步进电机集成驱动芯片，所述主芯片201与电机集成驱动芯片202之间连接有高速光耦，所述电机驱动模块22连接在电机集成驱动芯片202上，所述液晶显示模块25选用YB19264E液晶模块，与主芯片201为八位并口直接驱动连接，所述主芯片201通过三极管开关电路和电磁继电器12连接，所述按键模块23和接触感应与位移测定运算模块21与主芯片201均采用中断式检测的方式连接在主芯片201上。

当然，所述主芯片201上还连接有有源晶振输入模块和电阻电容复位模块，二相步进电机集成驱动芯片上还连接有电阻配置高低电平，设置64细分、电阻配置高低电平，设置衰减模式和驱动电路的大小、电阻电容复位电路和报警指示灯、无感电阻。

进一步的，所述电源模块19包括双组隔离变压器26，所述双柱隔离变压器的一端连接在220VAC的输入端，另一端产生两组不同电压的支路，一条支路的电压为为7.5VAC，与主芯片201相连，所述双组隔离变压器26与主芯片201之间依次连接有KBP307G整流桥、MC7805CT稳压器和LM1117-3.3V电源管理芯片，所述稳压器之后徐本工程隔板隔5VDCD 1A的电路，设有两条支路，一条支路直接与连接有MCU外围电路连接，所述MCU外围电路连接在液晶显示模块25、有源晶振输入端和复位电容模块等需要供电的电路原件上，另一条连接在电源管理芯片后产生3.3VDC 800mA的电路与主芯片201相连；所述双组隔离变压器26的另一条支路的电压为21VAC，与电机集成驱动芯片202相连，所述双组隔离变压器26与电机集成驱动芯片202之间依次连接有RS808整流桥和MC7805CT稳压器，所述整流桥后端设有两条支路，一条支路直接与电机7相连，另一条支路经过稳压器后产生5VDC 1A的电路与二相步进电机集成驱动芯片连接。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液塑限联合测定仪，包括机架，其特征在于：所述机架包括上下两个固定板，所述两个固定板之间连接有若干竖直导轨，所述导轨上安装有移动横梁，所述移动横梁套设在每根竖直导轨上，所述上下两个固定板和移动横梁上均设有安装孔，多个安装孔位于同一竖直面上，所述安装孔内安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠依次穿过上下路两个固定板和移动横梁的安装孔，所述移动横梁的安装孔内安装有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母套安装在移动横梁与滚珠丝杠螺母之间，与滚珠丝杠螺纹配合，与移动横梁固定安装，所述滚珠丝杠的下端连接有电机；所述移动横梁的一端安装在竖直导轨上，另一端向外延伸，所述移动横梁远离机架的一端设有测定孔，所述测定孔的内安装有测试件，所述测试件包括配重杆和测试锥，所述测试锥安装在配重杆的下端，所述配重杆的上端设有限位片一，所述限位片一的下端面上安装有接触电极一，所述移动横梁的上端安装有接触电极二，所述接触电极一和接触电机二位于同一竖直线上，所述配重杆的侧壁上安装有电磁继电器，所述电磁继电器固定在机架上，所述测试件的下方放置有测试皿；所述电机、电磁继电器、接触电极一和接触电极二间连接有控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述竖直导轨上均安装有移动滑块，所述移动滑块均与移动横梁固定。

3.根据权利要求1所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述滚珠丝杠的顶端固定有限位片二，所述限位片二的直径大于上方固定板的安装孔的直径。

4.根据权利要求1所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述滚珠丝杠螺母包括定位件和限位件，所述定位件的上方设有上挡板，所述上挡板抵住移动横梁的上端面，所述上挡板的直径大于移动横梁上安装孔的直径，所述挡板下方固定有连接筒，所述连接筒的外壁上设有若干固定条，所述移动横梁的安装孔的侧壁上开设有若干固定槽，所述固定条与固定槽凹凸配合，所述连接筒的外壁下方设有外螺纹，所述限位件套设在连接筒的外壁上，并螺纹配合。

5.根据权利要求4所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述固定条的长度与移动横梁的厚度相等，所述固定条的上端抵接在上挡板的下沿，所述连接筒上的外螺纹自固定条的下端开始向下延伸。

6.根据权利要求1所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述电机为步进电机。

7.根据权利要求1所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述限位片一和移动横梁上还固定有保护条，所述保护条安装在接触电极一和接触电极二的两侧。

8.根据权利要求1所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述控制电路包括电源模块、处理器模块、接触感应与位移测定运算模块、电机驱动模块、按键模块、电磁控制模块和液晶显示模块。

9.根据权利要求8所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述处理器模块包括主芯片与电机集成驱动芯片，所述主芯片与电机集成驱动芯片之间连接有高速光耦，所述接触感应与位移测定运算模块、液晶显示模块、按键模块和电磁控制模块连接在主芯片上，所述电机驱动模块连接在电机集成驱动芯片上。

10.根据权利要求8或9所述的一种液塑限联合测定仪，其特征在于：所述电源模块包括双组隔离变压器，所述双组隔离变压器的一条支路与主芯片相连，所述双组隔离变压器与主芯片之间依次连接有整流桥、稳压器和电源管理芯片，所述稳压器之后设有两条支路，一条支路连接有MCU外围电路，另一条连接在电源管理芯片上；所述双组隔离变压器的另一条支路与电机集成驱动芯片相连，所述双组隔离变压器与电机集成驱动芯片之间依次连接有整流桥和稳压器，所述整流桥后端设有两条支路，一条支路与电机相连，另一条支路连接在稳压器上。