CN2527334Y

CN2527334Y - 加热磁力恒速搅拌器

Info

Publication number: CN2527334Y
Application number: CN 02228716
Authority: CN
Inventors: 段铁城; 林家和; 胡建东
Original assignee: ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT CENTER HE'NAN AGRICULTURE UNIV
Current assignee: ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT CENTER HE'NAN AGRICULTURE UNIV
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2002-12-25
Anticipated expiration: 2012-03-19

Abstract

一种能测量和控制搅拌子转速并能利用非浸入方式测量和控制加热温度的加热磁力恒速搅拌器。搅拌子是一个强磁性磁棒，转速传感器测头是一个磁敏感元件，通过测定搅拌子的转动中的磁信号，计算出搅拌子转速，与设定的转速比较，由单片机自动调整，使搅拌子转速恒定，本实用新型装有两个温度传感器，其中一个测量容器外壁温度，另一个测量环境温度，利用这两个温度信息计算出溶液温度与设定的温度比较，由单片机自动调整，使溶液加热温度稳定。本实用新型主要用于要求搅拌速度稳定和溶液量较小，在搅拌中不宜采用浸入或测温的场合，例如土壤养分浸提。可以代替恒温振荡器，用于要求便携的场合。

Description

加热磁力恒速搅拌器

(一)技术领域

本实用新型涉及一种新型加热磁力恒速搅拌器，尤其能使搅拌速度稳定的磁力搅拌器。

(二)背景技术

磁力搅拌器是化学、化工、医学、教学等领域内一种必需的常用实验仪器。目前公知的加热磁力搅拌器通常是由磁铁、磁铁座、搅拌电机构成的磁力搅拌装置，由晶体管继电器和接触温度计构成的控制装置和由测温架、开关、指示灯、加热托盘和壳体构成的机箱组成。目前公知的加热磁力搅拌器在转速控制方面多采用控制电机输入电压的方法控制转速(如专利91215074.2)，但由于搅拌子转速与电机转速之间的差距是变化的和不稳定的，所以电机输入电压不能完全反映搅拌子的转速，因此这种调速方式不适用于要求稳速搅拌的场合，例如土壤有效养分浸提时转速不稳将影响养分浸出量的重现性。

此外，目前公知的加热磁力搅拌器在温度控制方面多采用温度传感器浸入溶液中测量并控制加热温度。这种测温方式当溶液量较小时(例如土样浸提时)，传感器与搅拌子会发生碰撞，而且测温架轮廓尺寸较大不利于便携。

所以一种结构简单、尺寸紧凑、便携性好、搅拌速度稳定、适于小量溶液测温控温的加热磁力恒速搅拌器将大大扩展磁力搅拌器的功能和用途。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、尺寸紧凑、搅拌速度稳定、控温精度高、适于小量溶液测温控温的加热磁力恒速搅拌器，本加热磁力搅拌器能使搅拌子转速稳定在所选择的转速，加热温度稳定在所选择的温度，并能精确地测量和显示，且避免了搅拌子与测温传感器的碰撞。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

1.传感器支架装在加热托盘上，或装在托盘外缘上或装在托盘附近壳体上，其安装高度不超过托盘上平面8厘米。

2.在溶液容器壁外部装一个对磁场变化敏感的霍尔传感器，当搅拌子(磁棒)转动时，引起磁场变化，霍尔传感器会接受到磁场变化的信息，从而测量到搅拌子的转速，通过与设定的转速进行比较，由单片机软件控制电机转速使搅拌子转速稳定。

3.在溶液容器壁外部装一个与器壁接触的温度传感器(可采用TMP35、TMP36、TMP37等同类型的温度传感器)，在仪器内部或外部装一个反映环境温度的温度传感器(可采用TMP35、TMP36、TMP37等同类型的温度传感器)，单片机通过温度传感器采样于三角瓶表面温度及环境温度，计算出瓶内液体温度，与设定温度比较，经PID算法，计算出控制占空比，发出控制信号，控制固态继电器的开通和关断，最终使液体温度达到稳定。

4.本实用新型中的转速控制电路由信号采集电路和电机驱动电路组成，在信号采集电路中转速传感器PZS接电阻R61，R23一端接+9V，另一端与PZS接R61的同一端，R61的另一端接三极管Q6的基极，Q6发射极接地，集电极与R62同接于单片机的脚12，单片机可采用AT89系列，R62另一端接+5V；在驱动电路中经单片机处理后的控制信号从单片机4、5、6脚对应输出到D/A转换器的5、4、3脚，由D/A转换器8脚输出电机驱动信号，经R38接三极管N5基极，经三极管N2复合放大驱动电机，电容E2接在电机两端起消噪作用，电机一端接+9V，C32、C13组成D/A的滤波旁路；温控电路由温度信号采集电路、加热电路及辅助同步电路组成，由单片机的3脚输出温度传感器选择信号，经过R8、R9分压接至N4基极，N4控制继电器，选择接通温度传感器T₁、T₂，R9一端接+5V，继电器两端并接二极管D2，D2阳极接+5V，温度传感器采集的温度信号经R48接入运放同相放大端，R47、R3、C4组成增益控制，由运放CA31406脚输出温度放大信号到A/D转换器的2脚，运放CA3140 7脚接+9V，由R44、R45、R46、Z1(可调基准)组成A/D转换器的基准电源，输入A/D转换器1脚，3、4脚接地，8脚接+5V，A/D的5、6、7脚分别与单片机的15、14、13脚相接，CA3140 3脚接C5到地，由单片机7脚输出控制信号，经R39加至Q40基极，控制固态继电器A59是否接通加热电路。为提高固态继电器A59工作可靠性，避免对电网的干挠，采用辅助同步电路，即市电经R64限流，D65半波整流，输入光电偶合器Q2，Q2输出接至单片机8脚，8脚接R67到+5V；芯片T3、T4组成键盘输入和功能、状态指示电路；电源电路中220V经AC/DC变换输出9V，经芯片7805二次稳定压输出+5V，C3、C2、C1、E1为电源滤波电容。

本实用新型具有有益的积极效果：

1.实现了单托盘加热磁力搅拌器的体积、重量最小化，即成功地实现了搅拌器的微型化和便携化(外形尺寸165×120×85mm³，重量1.3Kg)。

2.在低成本条件下实现了较高的智能化自动控制功能，搅拌和加热可同时进行，也可不同时进行；可以任意设置温度、转速和时间，实现自动化控制，也可以手动控制；可以随时按需要显示实际温度、实际转速和倒计时时间。本搅拌器的成本已降到同类产品中的最低水平，每台售价小于800元，而同类型的产品均在1500元/台以上。

3.可广泛应用于各种需要搅拌的场合，也可取代恒温振荡器的功能。如可代替恒温振荡器用于土壤有效养分的浸提，其浸提效率高，实验结果准确性、重现性大大提高。

(四)附图说明

图1是一种加热磁力恒速搅拌器的剖视图；

图2-4分别是一种加热磁力恒速搅拌器的正视、后视、俯视图；

图5是一种加热磁力恒速搅拌器的电路原理图；

本实例图中1是加热托盘，2是电机转子，3是显示器电路板，4是支柱，5是电路板，6是外壳，7是模块电源，8是搅拌电机，9是电机固定板，10是永久磁铁，11是传感器支架，12是温度传感器测头，13是换档指示灯，14是工作状态指示灯，15是控制键盘，16是电源接口，17是保险灯管，18是电源开关，19是转速传感器测头。

(五)具体实施方式

本实例传感器支架有三个互成120度角配置的支爪(11)组成，每个支爪均为弹性金属片，其中两支架用来做为温度传感器测头(12)和转速传感测头(19)的支架，另一个支架用于平衡前两个弹性支架的弹力，三个支爪均装在加热托盘(1)上呈对称配置(见图4)。

本实例转速传感测头(19)为一磁敏感元件(霍尔传感器，44E)，装在传感器支架上，与溶液容器外壁紧贴或留有不超过12mm的间隙，搅拌子为一强磁性磁棒，外包裹耐酸碱塑料保护层，磁棒尺寸与容器底尺寸相差不超8mm，搅拌子每转动一周，转速传感器(19)产生1个或2个脉动信号送至单片机，单片机对之进行计算并与设定的转速进行比较，发出转速控制指令通过D/A转换成模拟信号控制电机转速。

本实例中有一温度传感器(TMP36)设在仪器内部或外部能反映环境的部位，另一温度传感器(12)装在具有弹性的支架上，依靠支架弹性与被加热溶液的容器外壁紧贴，单片机通过该二传感器采样后计算出容器内溶液的温度与设定的温度进行比较，发出是否加热和加热时间比率的指令，同步电路的作用是使固态继电器在电网电压为零时开通或切断以避免对电网的干扰。

本实用新型中的转速控制电路由信号采集电路和电机驱动电路组成，在信号采集电路中44E型转速传感器PZS接电阻R61，R23一端接+9V，另一端与PZS接R61的同一端，R61的另一端接三极管Q6的基极，Q6发射极接地，集电极与R62同接于89C51单片机的脚12，R62另一端接+5V；在驱动电路中经单片机处理后的控制信号从89C51的4、5、6脚对应输出到7611型D/A转换器的5、4、3脚，由7611型D/A转换器8脚输出电机驱动信号，经R38接9013型三极管N5的基极，经N2复合放大驱动电机M1，电容E2接在M1两端起消噪作用，M1一端接+9V，C32、C13组成7611的滤波旁路；由89C51的3脚输出温度传感器选择信号，经过R8、R9分压接至N4基极，N4控制继电器，选择接通温度传感器T₁、T₂，R9一端接+5V，继电器两端并接二极管D2，D2阳极接+5V，温度传感器采集的温度信号经R48接入运放CA3140同相放大端，R47、R3、C4组成增益控制，由CA3140脚6输出温度放大信号到A/D转换器1549的2脚，运放CA3140 7脚接+9V，由R44、R45、R46、Z1(可调基准)组成1549的基准电源，输入A/D转换器1脚，3、4脚接地，8脚接+5V，1549的5、6、7脚分别与89C51的15、14、13脚相接，CA3140 3脚接C5到地，由89C51的7脚输出控制信号，经R39加至Q40基极，控制固态继电器A59是否接通加热电路。为提高固态继电器A59工作可靠性，避免对电网的干挠，采用了辅助同步电路，即市电经R64限流，D65半波整流，输入光电偶合器Q2，Q2输出接至89C51的8脚，8脚接R67到+5V；芯片74LS273、74LS373组成键盘输入和功能、状态指示电路；电源电路中220V经HNS15-9-N型AC/DC变换输出9V，经芯片7805二次稳定压输出+5V，C3、C2、C1、E1为电源滤波电容。

Claims

1.一种加热磁力恒速搅拌器，由磁力搅拌装置、加热托盘、传感器支架、温度传感器、转速传感器、微电脑控制电路、显示器、控制键盘和壳体组成，其特征是：温度传感器支架是一个具有弹性的夹头，其上装有一个温度传感器测头；转速传感器支架是一个具有弹性或无弹性的夹头，其上装有转速传感器测头；转速控制电路、温度控制电路、电源电路构成加热磁力搅拌器的微电脑控制电路。

2.根据权利要求1所述加热磁力恒速搅拌器，其特征是：传感器支架装在加热托盘上，或装在托盘外缘上或装在托盘附近壳体上，其安装高度不超过托盘上平面8厘米。

3.根据权利要求1所述加热磁力恒速搅拌器，其特征是：温度传感器测头之一与搅拌溶液的容器外壁接触，测量其外壁温度；传感器测头之二装在仪器内部或外部不与溶液容器壁接触，测环境温度。

4.根据权利要求1所述加热磁力恒速搅拌器，其特征是：转速传感器装在弹性或非弹性支架上，与搅拌子工作高度相对应处，紧贴溶液器壁或距容器外壁距离不大于12mm，测量搅拌子转动中的磁场信号。

5.根据权利要求1所述加热磁力恒速搅拌器，其特征是：微电脑控制电路，由单片机及其转速控制电路，温度控制电路，电源电路组成，单片机可采用AT89系列，转速控制电路由信号采集电路和电机驱动电路组成，在信号采集电路中转速传感器PZS接电阻R61，R23一端接+9V，另一端与PZS接R61的同一端，R61的另一端接三极管Q6的基极，Q6发射极接地，集电极与R62同接于单片机的脚12，R62另一端接+5V；在驱动电路中，经单片机处理后的控制信号从单片机4、5、6脚对应输出到D/A转换器的5、4、3脚，由D/A转换器8脚输出电机驱动信号，经R38接三极管N5基极，经三极管N2复合放大驱动电机，电容E2接在电机两端起消噪作用，电机一端接+9V，C32、C13组成D/A的滤波旁路；温度控电路由温度信号采集电路、加热电路及辅助同步电路组成，由单片机的3脚输出温度传感器选择信号，经过R8、R9分压接至N4基极，N4控制继电器，选择接通温度传感器T1、T2，R9一端接+5V，继电器两端并接二极管D2，D2阳极接+5V，温度传感器采集的温度信号经R48接入运放同相放大端，R47、R3、C4组成增益控制，由运放CA31406脚输出温度放大信号到A/D转换器的2脚，运放CA31407脚接+9V，由R44、R45、R46、Z1(可调基准)组成A/D转换器的基准电源，输入A/D转换器1脚，3、4脚接地，8脚接+5V，A/D的5、6、7脚分别与单片机的15、14、13脚相接，CA3140脚3接C5到地，由单片机7脚输出控制信号，经R39加至Q40基极，控制固态继电器A59是否接通加热电路，为提高固态继电器A59工作可靠性，避免对电网的干挠，采用辅助同步电路，即市电经R64限流，D65半波整流，输入光电偶合器Q2，Q2输出接至单片机8脚，8脚接R67到+5V；芯片T3、T4组成键盘输入和功能、状态指示电路；电源电路中220V经AC/DC变换输出9V，经芯片7805二次稳定压输出+5V，C3、C2、C1、E1为电源滤波电容。