TWI675199B - Ｒｇｂ三原色自動滴定裝置及其測量溶液分析物濃度之方法 - Google Patents

Abstract

一種RGB三原色自動滴定裝置，其包括一色彩感測器(color sensor)、複數個蠕動泵、一滴定桶槽，以及一微處理器。本裝置以複數個蠕動泵輸送液體至滴定桶槽中，並以其中一蠕動泵進行滴定。本裝置之色彩感測器可偵測滴定桶槽中溶液的RGB讀值，以得知滴定終點，並且微處理器基於滴定之蠕動泵所回饋之流量，計算溶液中的分析物濃度。此外，本裝置之微處理器具有無線網路之功能，可將測得的資料傳輸至一網路硬碟。

Description

RGB三原色自動滴定裝置及其測量溶液分析物濃度之方法

本發明係關於一種滴定裝置，特別係關於一種自動滴定裝置，以及以該裝置測量溶液中的分析物濃度的方法。

目前在工廠中，例如印刷電路板工廠的鍍銅產線，經常需要測量鍍銅槽中，硫酸銅槽液的銅離子濃度，以確保鍍銅品質，避免鍍銅品質不良，造成板件大量報廢。

滴定法為目前工業上作為測量槽液濃度的主要方法之一，應用於工業上的自動滴定裝置，主要為電位滴定裝置。該裝置包括一個電壓計，連接一個參考電極和一個指示電極。因指示電極內外離子濃度不同，產生一電位差，該電位差與被測離子濃度的對數成線性關係。在電位滴定進行時，滴定劑被加入反應槽中與反應物作用，反應物濃度變化時，電極之電位差亦發生變化，利用電極所測之電位之突躍來指示滴定終點，依據能斯特方程式(Nernst equation)，計算分析物的濃度。

然而，上述方法仍存在缺點，由於測量不同的分析物，需使用與其相應的不同離子選擇電極，且由於內充液的消耗，電極需定期更換，耗費成本較高。若以傳統人工方式滴定，須由人員至化學槽取樣，在實驗室 中以定量管件反覆進行，耗時費力，且有準確度較低、危險性較高的疑慮。

為解決習用技術的缺點，本發明提出一自動滴定裝置及使用該自動滴定裝置來量測溶液中分析物濃度的方法，其可省時省力，且具有較高精度及降低操作危險性等優點。

本發明之目的，係為提供一自動滴定裝置，用以取代傳統人工滴定方式，提升測量效率及降低人為誤差。此外，相較於使用電位滴定裝置測量濃度，本發明之RGB三原色自動滴定裝置，不須準備並定期更換多組離子選擇電極，因此可節省成本。

為達成上述目的，本發明揭示一RGB三原色自動滴定裝置，其包括：一主機，包含一電源和一微處理器，該微處理器具有無線傳輸功能，可將所測得之分析物濃度傳送至一網路硬碟，供人員分析；一人機介面，與前主機電性耦接，該人機介面為一觸控式裝置，提供一操作者之輸入；一滴定桶槽，可容納100ml的溶液，內部有一聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene)塗層，可抗酸鹼、耐高溫，該滴定桶槽固裝於一基座，配備一伺服馬達，該伺服馬達包含一伺服驅動器，與前述主機電性耦接，用於旋轉該滴定桶槽，以保持該滴定桶槽內的溶液均勻混合，此外，該滴定桶槽有一排液管，作為排液之用；一色彩感測器，與前述主機電性耦接，該色彩感測器包含複數個紅外線發光二極體(IR light-emitting diodes,IR LEDs)、複數個白色發光二極體(white light-emitting diodes,white LEDs)以及一感測器(sensor)，於測量溶液之分析物濃度時， 該複數個紅外線發光二極體發射紅外線LED光至被測溶液，該感測器偵測自該被測溶液反射之紅外光強度以獲得一接近程度(proximity)，該複數個白色發光二極體發射白色LED光至被測溶液，該感測器偵測自該被測溶液反射之具有R(紅)、G(綠)、B(藍)光譜的色光以獲得R、G、B讀值，該R、G、B讀值的範圍為0-255；複數個蠕動泵，該複數個蠕動泵中，至少一用於滴定之蠕動泵包含一流量計，與前述主機電性耦接，每一蠕動泵包含一軟管，用於將液體從外部容器輸送至該滴定桶槽中。依需求，各蠕動泵可設定不同的流速，執行液體輸送的蠕動泵可設定較高的流速，執行滴定的蠕動泵可設定較低的流速，以兼顧液體輸送效率及滴定準確度。

100‧‧‧主機

101‧‧‧微處理器

102‧‧‧電源

103‧‧‧人機介面

200‧‧‧滴定桶槽

201‧‧‧基座

202‧‧‧伺服馬達

203‧‧‧伺服驅動器

204‧‧‧排液管

205‧‧‧頂蓋

206‧‧‧頂蓋穿孔

207‧‧‧頂蓋中央開口

300‧‧‧色彩感測器

301‧‧‧感測器

302‧‧‧白色發光二極體

303‧‧‧紅外線發光二極體

400‧‧‧軟管

401‧‧‧第一蠕動泵

402‧‧‧第二蠕動泵

403‧‧‧第三蠕動泵

404‧‧‧第四蠕動泵

405‧‧‧流量計

501‧‧‧第一容器

502‧‧‧第二容器

503‧‧‧第三容器

504‧‧‧第四容器

600‧‧‧紅外線LED光

700‧‧‧白色LED光

800‧‧‧被測溶液

S1-S9‧‧‧步驟

第1圖係本發明之RGB三原色自動滴定裝置之配置示意圖；第2圖係本發明之色彩感測器偵測一被測溶液RGB讀值之示意圖；第3圖係根據本發明之滴定桶槽頂蓋之俯視圖；第4圖係根據本發明之色彩感測器之主要元件示意圖；以及第5圖係根據本發明實施方式之流程圖

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明如下。

請參照第1圖，其為根據本發明之RGB三原色自動滴定 裝置之配置示意圖。本發明提供一RGB三原色自動滴定裝置，其包括一主機100，包含一電源102和一微處理器101；一人機介面103，與前述主機100電性耦接；一滴定桶槽200，可容納100ml的溶液，內部有一聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene)塗層，可抗酸鹼、耐高溫，該滴定桶槽200固裝於一基座201，配備一伺服馬達202，該伺服馬達202包含一伺服驅動器203，與前述主機100電性耦接，控制該伺服馬達202的作動。該伺服馬達202用於旋轉該滴定桶槽200；第一蠕動泵401，第二蠕動泵402，第三蠕動泵403，第四蠕動泵404，該些蠕動泵與前述主機100電性耦接，每一蠕動泵包含一軟管400，用於將液體從第一容器至第四容器(501,502,503,504)中輸送至前述滴定桶槽200，其中該第四蠕動泵404包含一流量計405；一色彩感測器300，與前述主機100電性耦接。請一併參照第4圖，該色彩感測器300包含複數個紅外線發光二極體303(IR light-emitting diode,IR LEDs)、複數個白色發光二極體302(white light-emitting diode,white LEDs)以及一感測器301(sensor)。請一併參照第2圖及第3圖，該色彩感測器300置於滴定桶槽200之頂蓋205之中央開口207上。各蠕動泵(401,402,403,404)之軟管400由頂蓋205之穿孔206進入該滴定桶槽200。

請參照第5圖，係根據本發明實施方式之流程圖，並請一併參照第1圖至第4圖，以本發明之RGB三原色自動滴定裝置實施分析物濃度量測時，進行以下步驟： S1，確認色彩感測器300已正確置於滴定桶槽200的頂蓋205的中央開口207上，開啟主機100；S2，第一蠕動泵401從第一容器501，以0.5l/min流速，抽取50ml蒸餾水至滴定桶槽200(請一併參照第1圖)；S3，第二蠕動泵402從第二容器502，以15ml/min流速，抽取1ml硫酸銅溶液(被測溶液)至滴定桶槽200(請一併參照第1圖)；S4啟動伺服馬達202旋轉滴定桶槽200，以保持滴定桶槽200內的溶液均勻混合(請一併參照第1圖或第2圖)；S5，第三蠕動泵403從第三容器503，以15ml/min流速，抽取1ml之氯酚紅指示劑溶液至滴定桶槽200(請一併參照第1圖)；S6，第四蠕動泵404從第四容器504，以5ml/min流速，抽取硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)溶液至滴定桶槽200，進行滴定，色彩感測器300之複數個紅外線發光二極體303及白色發光二極體302(第4圖)分別發射紅外光600及白光700至滴定桶槽200之被測溶液800(第2圖)，其中該紅外線發光二極體303發射紅外線LED光600至被測溶液800，感測器301偵測該被測溶液800反射之紅外光強度以獲得一接近程度(proximity)，該白色發光二極體302發射白色LED光700至被測溶液800，前述感測器301偵測自該被測溶液反射的具R(紅)、G(綠)、B(藍)光譜的色光，以獲得R、G、B讀值，該R、G、B讀值範圍為0-255。 (請一併參照第1圖、第2圖及第4圖)；S7，當感測器301測得的R、G、B讀值，達到目標條件(R>B)時，終止滴定；S8，將第四蠕動泵404的流量計405所紀錄的滴定量回饋至微處理器101；S9，微處理器101根據前述流量計405所回饋之滴定量，計算硫酸銅溶液中的銅離子濃度，並將該濃度值傳送至一網路硬碟。

完成濃度測量後，滴定桶槽200中的溶液由排液管204排出。

雖然本揭示已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示，本揭示所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (13)

1. 一種RGB三原色自動滴定裝置，包括：一主機，包含一電源和一微處理器；一人機介面，與前述主機電性耦接；一滴定桶槽，固裝於一基座，該滴定桶槽配備一伺服馬達，該伺服馬達與前述主機電性耦接，用以旋轉該滴定桶槽；一色彩感測器，與前述主機電性耦接，該色彩感測器包含複數個紅外線發光二極體(IR light-emitting diode,IR LEDs)、複數個白色發光二極體(white light-emitting diode,white LEDs)以及一感測器(sensor)；複數個蠕動泵，該複數個蠕動泵與前述主機電性耦接，每一蠕動泵包含一軟管，用於將液體從外部容器輸送至前述滴定桶槽；其中該複數個紅外線發光二極體發射紅外線LED光至被測溶液，該感測器偵測自該被測溶液反射之紅外光強度以獲得該被測溶液與該感測器之間的距離，該複數個白色發光二極體發射白色LED光至被測溶液，該感測器偵測自該被測溶液反射之具有R(紅)、G(綠)、B(藍)光譜的色光以獲得R、G、B讀值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該人機介面為一觸控式介面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該滴定桶槽內部有一聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene)塗層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該滴定桶槽可容納100ml的溶液。
5. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該滴定桶槽設置一頂蓋，該頂蓋設有複數個穿孔，供前述軟管進入，以及該頂蓋中央設有一開口，供前述色彩感測器置放。
6. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該滴定桶槽設有一排液管。
7. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該伺服馬達包括一伺服驅動器，該伺服驅動器與前述主機電性耦接，用於控制該伺服馬達之作動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該複數個蠕動泵包括第一蠕動泵、第二蠕動泵、第三蠕動泵及第四蠕動泵。
9. 如申請專利範圍第8項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該第四蠕動泵包含一流量計。
10. 如申請專利範圍第8項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該第四蠕動泵的流速設定為介於0.5-15ml/min之間。
11. 如申請專利範圍第8項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該第一蠕動泵、第二蠕動泵及第三蠕動泵的流速設定為介於0.5-30ml/min之間。
12. 如申請專利範圍第1項所述之RGB三原色自動滴定裝置，其中該微處理器進一步包含一無線傳輸功能。
13. 一種使用如申請專利範圍第8項至第12項之任一項所述之RGB三原色自動滴定裝置測量分析物濃度之方法，包括：第一蠕動泵從第一容器中抽取一定量之水至滴定桶槽；第二蠕動泵從第二容器中抽取一定量之被測溶液至滴定桶槽；啟動伺服馬達旋轉滴定桶槽；第三蠕動泵從第三容器中抽取一定量之指示劑溶液至滴定桶槽；第四蠕動泵從第四容器中抽取滴定劑至滴定桶槽，以進行滴定；當感測器測得設定之RGB讀數條件時，終止滴定；微處理器基於第四蠕動泵的流量計所回饋的滴定劑流量計算被測溶液中的分析物濃度，並將該分析物濃度傳送至一網路硬碟。