CN209416450U - 一种移液及液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移液及液位检测装置，包括控制器、步进电机、X轴、Y轴和Z轴,控制器内安装检测电路，检测电路包括电源滤波稳压模块，若干步进电机驱动电路，FPGA模块，液体检测电路，RS232通讯模块，电机失步检测接口。使用FPGA逻辑门控制只需要内部进行控制模块复制即可对多电机同步控制无需增加额外的电路设计，简化电路的同时增强了系统的稳定性。本发明使用液体检测集成电路，可灵活设置检测灵敏度，而且集成电路的抗干扰能力大大提高。

Description

一种移液及液位检测装置

技术领域

本实用新型涉及移液及液位检测，具体涉及一种移液及液位检测装置。

背景技术

目前，液位检测电路电路是一个控制芯片控制一个电机，这样会导致需要同时控制多个电机时，电路繁杂各控制芯片相互通讯导致实时性降低，以往的检测液体使用运放加模拟器件的电路，此电路难以调整检测液体的灵敏度，而且抗干扰能力不高。

实用新型内容

本实用新型通过在控制器内安装液位检测模块及步进电机控制模块，使用FPGA逻辑门控制只需要内部进行控制模块复制即可对多电机同步控制无需增加额外的电路设计，简化电路的同时增强了系统的稳定性，使用液位检测模块，可灵活设置检测灵敏度，而且集成电路的抗干扰能力大大提高。

本实用新型针对上述问题，提供了一种移液及液位检测装置。

一种移液及液位检测装置，包括控制器、探针、X轴驱动件、Y轴驱动件、Z轴驱动件、X轴、Y轴、Z轴，移液及液位检测模块设置在控制器内，所述X轴驱动件固定在X轴上，Y轴活动地连接X轴，X轴驱动件与Y轴配合，Y轴驱动件固定在Y轴上，Z轴活动地连接Y轴，Y轴驱动件与Z轴配合，Z轴驱动件固定在Z轴上，探针与Z轴活动地连接，Z轴驱动件与探针配合，控制器与探针连接，X轴驱动件、Y轴驱动件、Z轴驱动件均连接控制器。

进一步地，所述控制器内设置有电源滤波稳压模块、步进电机驱动模块、FPGA模块、液体检测模块、RS232通讯模块和电机失步检测接口，FPGA模块分别连接电源滤波稳压模块、RS232通讯模块、电机失步检测接口、步进电机驱动模块、液体检测模块；电源滤波稳压模块分别连接步进电机驱动模块、液体检测模块；电源滤波稳压模块连接24V输入；RS232通讯模块连接FPGA模块；电机失步检测接口连接FPGA模块。

优选地，所述FPGA模块内置NIOS处理器。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本实用新型使用FPGA逻辑门控制只需要内部进行控制模块复制即可对多电机同步控制无需增加额外的电路设计，简化电路的同时增强了系统的稳定性。以往的电路可能使用控制MCU加FPGA的方案，这就意味着两块芯片之间也需要进行通讯，电路结构复制，系统的稳定性较低；

2、本实用新型在FPGA内部内嵌NIOSII处理器，可根据需求进行订制，将不需要的功能去除，增加系统资源利用率，降低成本。以往的检测液体使用运放加模拟器件的电路，此电路难以调整检测液体的灵敏度，而且抗干扰能力不高；本实用新型使用液体检测集成电路，可灵活设置检测灵敏度，而且集成电路的抗干扰能力大大提高。

3、实用新型所使用的电机模块化驱动，极大地减小了电路面积，在对安装要求较高的场合效果明显。在带动电机连续运行6个月后保持零失步，稳定性极高，适用于对位移要求严格的领域。本实用新型液体检测模块运用电容检测，无需外加电极，只需一根导电体接触液体即可感应到，极大简化了传统液体检测方法。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型的移液及液位检测电路原理框图；

图2是本实用新型的移液及液位检测电路的液体检测电路原理图；

图3是本实用新型的移液及液位检测电路的步进电机驱动电路原理图；

图4是本实用新型的移液及液位检测装置的的结构图；

图5是本实用新型的移液及液位检测装置的液体检测电路的结构图。

标号说明：

X轴1；Y轴2；Z轴3；X轴电机4；Y轴电机5；Z轴电机6；

液体检测电路板7；探针8；直线导轨9；直线滑槽10。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1至5所示，一种移液及液位检测装置，包括控制器、探针8、X轴电机4、Y轴电机5、Z轴电机6、X轴1、Y轴2、Z轴3，移液及液位检测电路设置在控制器内，控制器选用现有自动化控制柜，控制柜固定在检测装置外部的平地上，X轴电机4、Y轴电机5、Z轴电机6选用常规步进电机，X轴1固定在桁架或机械臂上，所述X轴电机4固定在X轴1内部，X轴1内部安装两根直线导轨9，Y轴2底部与直线导轨9卡合并可沿直线导轨9运动，Y轴2底部安装链轮，Y轴2通过链传动与X轴电机3联动，Y轴电机5固定在Y轴2上，Y轴2内部开设内凹的直线滑槽10，Z轴3两侧通过安装滑轮与直线滑槽10配合，Z轴3安装链轮，Z轴3通过链传动与Y轴电机5联动，Z轴电机6固定在Z轴3上，探针8顶部安装齿条，Z轴电机6通过齿轮齿条的啮合与探针8联动，控制器与探针8连接，X轴电机4、Y轴电机5、Z轴电机6均连接控制器并通过FPC排线连接，液体检测电路通过屏蔽线一端接到探针8的液体检测电路板7上，另一端接入控制器内的带电路中检测端口，当探针8至上而下运动接触到液体时改变了针与大地的电容值以此来感应液位。

安装时，控制器内安装电源滤波稳压模块，若干步进电机驱动电路，FPGA模块，液体检测电路，RS232通讯模块，电机失步检测接口；所述FPGA模块分别连接电源滤波稳压模块、RS232通讯模块、电机失步检测接口、若干步进电机驱动电路、液体检测电路；所述电源滤波稳压模块分别连接步进电机驱动电路、液体检测电路；电源滤波稳压模块连接24V输入；RS232通讯模块连接FPGA模块；电机失步检测接口连接FPGA模块；所述FPGA模块的内置NIOS处理器，内部实现电机加减速控制，通过步进电机驱动电路驱动电机；RS232通讯模块能通过外部通讯对FPGA模块进行参数设置，包括：液位感应灵敏度，液体检测速度，电机运行初始速度，电机运行加速度，电机运行最高速度，电机恒速运行速度的设置；所述FPGA模块根据用户设置参数，发出对应的脉冲变化频率，脉冲数量来控制驱动器驱动电机，液体检测模块通过外部金属连接接触液体后与地平面的电容变化来检测；电机的失步检测是通过光电传感器检测固定在电机上的光栅，如果在运动中没有检测到光栅的变化即判定为电机失步。所述液体检测电路包括电容感应芯片U6，电阻R4、R5、R6、R8，电容C5、C6、C7、C8、C9，电感L1，液体感应传感器J1；电阻R4、R5一端分别连接FPGA模块，另一端分别连接电容感应芯片U6；串联的电容C6、C9，电感L1，电容C7均并联连接；电容C5、C8的串联点，电容C6、C9的串联点连接地；串联的电容C5、C8两端分别连接电容感应芯片U6；电阻R6跨接于电容C5、C6之间；电阻R8跨接于电容C8、C9之间；液体感应传感器J1的第一管脚分别连接电容C7、电感L1、电容C9。电容感应芯片为FDC2212，J1的1号引脚为外接金属导体用于感应液体，电容感应芯片的管脚1，2分别连接FPGAIO口用于对FDC2212的控制；电容感应芯片的管脚9，10，结合外部LC输出固定频率信号，FPGA内部的inst3和inst4为电机控制模块，当需要控制多个电机时只需复制这个模块即可。inst1为CPU与电机控制模块的通讯中心内部有液位控制模块，inst5为NIOSII软核为整个系统的控制核心，电容C5、C6、C7、C8、C9均为0.01微法的电容，所述电感L1为10mH的电感。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种移液及液位检测装置，其特征在于，包括控制器、探针、X轴驱动件、Y轴驱动件、Z轴驱动件、X轴、Y轴、Z轴，移液及液位检测模块设置在控制器内，所述X轴驱动件固定在X轴上，Y轴活动地连接X轴，X轴驱动件与Y轴配合，Y轴驱动件固定在Y轴上，Z轴活动地连接Y轴，Y轴驱动件与Z轴配合，Z轴驱动件固定在Z轴上，探针与Z轴活动地连接，Z轴驱动件与探针配合，控制器与探针连接，X轴驱动件、Y轴驱动件、Z轴驱动件均连接控制器。

2.根据权利要求1所述的移液及液位检测装置，其特征在于，所述控制器内设置有电源滤波稳压模块、步进电机驱动模块、FPGA模块、液体检测模块、RS232通讯模块和电机失步检测接口，FPGA模块分别连接电源滤波稳压模块、RS232通讯模块、电机失步检测接口、步进电机驱动模块、液体检测模块；电源滤波稳压模块分别连接步进电机驱动模块、液体检测模块；电源滤波稳压模块连接24V输入；RS232通讯模块连接FPGA模块；电机失步检测接口连接FPGA模块。

3.根据权利要求2所述的移液及液位检测装置，其特征在于，所述FPGA模块内置NIOS处理器。