一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置。
【背景技術】
[0002]顆粒分析試驗是土工試驗中重要組成部分，明確土的顆粒組成和粒度分布對于評判土的工程特性具有重要的意義。目前可以用于進行顆粒分析的方法主要有:篩析法、密度計法、移液管法和激光法。而對于粒徑小于0.075mm的土而言，則只能用密度計法、移液管法和激光法進行分析。用密度計測定粒徑小于0.075mm的土壤時，由于該粒徑土壤沉降快，對于剛剛放入懸液內的比重計，由于時間短，穩定性差，影響讀數的因素較多，因此準確讀出彎液面的數值，也就很難精確求得該粒徑土所占該土壤的百分比。移液管法是將移液管深入一定深度吸取懸液，然后將懸液中的水分蒸發求得每一級干土顆粒質量，借以計算所占全土質量的百分比。移液管法所得實驗結果為土壤顆粒的質量百分比，其計算方法簡單，精確度高，對于土壤質地評判及土壤定名具有決定性意義，但由于其操作程序繁瑣，耗時耗力，實驗效率極低，給科研工作帶來極大的不便，急需進行改進，以利于對土壤顆粒的分析測定。
【發明內容】
[0003]鑒于上述，本發明的目的旨在提供一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置。該裝置在無人監控的情況下，能夠通過控制系統，進行土壤顆粒分析試驗，自動化程度較高，吸樣時間準確。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置，是由底座1、稱量瓶2、移液管3、量筒4、氣壓缸5、3 #步進電機6、吸液的氣壓缸7、1 #齒輪8、1 #步進電機9、移液管移動的氣壓缸10、支桿11、攪拌葉片的氣壓缸12、2 #齒輪13、2 #步進電機14、控制箱15、導線16、計算機17、空壓機18、放水瓶19、溫度探頭攪拌器20、2 #齒條21和I #齒條22組成，其特征是:在底座I上，置有稱量瓶2、量筒4和放水瓶19，量筒4內，移液管3與吸液的氣壓缸7連接，移液管口為喇叭狀，管壁有孔23 ;吸液的氣壓缸7上部通過移液管移動的氣壓缸10與支桿11相連，支桿11兩側有卡槽，底部裝有3 #步進電機6，并置放在控制箱15內；2 #齒條21和I #齒條22分別嵌入卡槽內，I #步進電機9相連的I #齒輪8和2 #步進電機14相連的2 #齒輪13分別與I #齒條22和2 #齒條21嚙合，2 #齒輪13連有攪拌葉片的氣壓缸12，攪拌葉片的氣壓缸12帶有內置溫度探頭攪拌器20，控制箱15內單片機通過導線16分別與計算機17和空壓機18連接。
[0005]
本發明的優點和有益效果是:
1、本發明通過控制箱內單片機對步進電機、齒條、齒輪和支桿的控制，完成本裝置的吸液、放液、沖洗、放液的試驗過程，并反饋至上位機計算機能夠精確控制吸樣時間，對土壤顆粒進行精確的測定。該裝置簡單、使用靈活方便；
2、本發明利用自動化控制裝置，能夠由吸樣系統自動吸樣，避免因人為手動快慢而造成的測量誤差。以便在確定時間內更精確進行吸樣。
[0006]3、本發明利用自動控制系統及底座的布置，能夠同時進行多組試驗，極大提高了土壤顆粒分析試驗的試驗效率。同時通過程序控制時間，提高了試驗的精確度。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明結構示意圖。
[0008]圖2是圖1支架與齒條配合截面圖。
[0009]圖3是圖1攪拌器示意圖。
[0010]圖4是圖1移液管口示意圖。
[0011]圖5是圖1底座示意圖。
[0012]圖6是自動化試驗系統框圖。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]本發明采用上位機選擇使用計算機，下位機采用單片機及控制電路板，上位機與下位機配合使用來完成顆粒分析試驗工作。
[0015]下面結合附圖對本發明的技術方案再作進一步說明:
如圖1-圖6所示，一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置，是由動力系統、控制系統和執行系統三部分組成，動力系統包括空氣壓縮機18及氣壓管路5 ;控制系統包括控制箱15、I #步進電機9，2 #步進電機14和計算機17組成；執行系統包括樣品攪拌裝置、批量吸液裝置、支桿轉動裝置，樣品攪拌裝置包括控制攪拌葉片移動的攪拌葉片的氣壓缸12，攪拌器20,2 #齒輪13和2 #齒條21 ;批量吸液裝置由移液管3，吸液的氣壓缸7，I #齒輪8和I#齒條22組成；支桿轉動裝置由支桿11、步進電機三6組成。底座I上置有稱量瓶2、量筒4和放水瓶19，量筒4內移液管3與吸液的氣壓缸7連接，移液管口為喇叭狀，管壁有孔23 ;吸液的氣壓缸7上部通過移液管移動的氣壓缸10與支桿11相連，支桿11兩側有卡槽，底部裝有3 #步進電機6，并置放在控制箱15內。控制箱15中有集成的控制電路、步進電機伺服控制器，斷路器、單片機、及氣壓伺服閥等控制元件。2 #齒條21和I #齒條22分別嵌入卡槽內，I #步進電機9相連的I #齒輪8和2 #步進電機14相連的2 #齒輪13分別與I #齒條22和2 #齒條21嚙合，2 #齒輪13連有氣攪拌葉片的氣壓缸12，攪拌葉片的氣壓缸12帶有內置溫度探頭攪拌器20，控制箱15內單片機通過導線16分別與計算機17和空壓機18連接。
[0016]在土壤顆粒的測定過程中，先通過計算機軟件選擇測試標準，選擇各樣品比重和數量，識別試管中液體溫度，選擇等待吸液時間，控制軟件將相應的指令發送到控制箱15內的控制系統，控制系統將指令以電信號的方式順序轉輸給動力裝置，爾后，計算機17和控制箱15中的單片機聯合控制精確各步進電機的轉動及控制箱15中的氣壓伺服閥的動作，使2 #步進電機14的轉動控制2 #齒輪13的轉動，從而精確控制2 #齒條21的上下移動，2 #齒輪13帶動攪拌葉片的氣壓缸12上下移動，3 #步進電機6的轉動可以精確控制支桿11轉動。支桿11帶有卡槽，2 #齒條21和I #齒條22可被控制沿卡槽上下移動。通過2 #步進電機14、2 #齒條21、2 #齒輪13、3 #步進電機6、支桿11和I #齒條22的控制，使得控制攪動葉片20移至放水瓶19內，溫度探頭攪拌器20探測試樣溫度，反饋至上位機計算機17，通過程序控制調出相應的測試程序，然后進行試樣的攪拌過程。I #步進電機9的轉動控制I #齒輪8的轉動，從而精確控制I #齒條22的上下移動，I #齒輪8帶動移液管移動的氣壓缸10上下移動，精確控制移液管3上下移動，通過控制I #步進電機9、I#齒條22、I #齒輪8從而控制移液管移動的氣壓缸10，使移液管3根據測定程序在相應的時間內伸入液面以下相應位置吸取25ml 土壤懸濁液。同理，吸液的氣壓缸7使移液管移動的氣壓缸10上移及通過3 #步進電機6的轉動控制支桿11轉動，使移液管3移動至底盤I上的稱量瓶2上方進行試樣的放出過程。再通過動力系統控制移液管3吸取放水瓶19中內純凈水沖洗移液管3后，沖洗溶液亦放入稱量瓶2內，完成一次吸樣過程。各種試驗數據(包括試驗類型、標準名稱、試驗參數、試驗時間、分析序列、樣品號的光)自動存儲，通過相應的數據接口直接傳輸到計算機17 ;按照計算機控制設置的有關時間間隔參數，系統自動進行下一次吸樣過程，直到完成所有預設批量樣品的操作過程。每一批樣品完成上述操作后，試驗人員將盛樣皿按編號順序轉移到烘箱內烘干，然后將樣品轉移到電子天平上稱重，其結果自動轉輸到計算機17 ;當所有批次的樣品全部完成后，操作人員對試驗結果進行自動化計算和分析。
【主權項】
1.一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置，是由底座(1)、稱量瓶(2)、移液管(3)、量筒(4)、氣壓缸(5)、3 #步進電機(6)、吸液的氣壓缸(7)、1 #齒輪(8)、1 #步進電機(9)、移液管移動的氣壓缸(10)、支桿(11)、攪拌葉片的氣壓缸(12)、2 #齒輪(13)、2 #步進電機(14)、控制箱(15)、導線(16)、計算機(17)、空壓機(18)、放水瓶(19)、溫度探頭攪拌器(20),2 #齒條(21)和I #齒條(22)組成，其特征是:在底座(I)上，置有稱量瓶(2)、量筒(4 )和放水瓶(19 )，量筒(4 )內，移液管(3 )與吸液的氣壓缸(7 )連接，移液管口為喇叭狀，管壁有孔(23);吸液的氣壓缸(7)上部通過移液管移動的氣壓缸(10)與支桿(11)相連，支桿(11)兩側有卡槽，底部裝有3 #步進電機(6)，并置放在控制箱(15)內；2 #齒條(21)和I #齒條(22)分別嵌入卡槽內，I #步進電機(9)相連的I #齒輪(8)和2 #步進電機(14)相連的2 #齒輪(13)分別與I #齒條(22)和2 #齒條(21)嚙合，2 #齒輪(13)連有攪拌葉片的氣壓缸(12 )，攪拌葉片的氣壓缸(12 )帶有內置溫度探頭攪拌器(20 )，控制箱(15 )內單片機通過導線(16)分別與計算機(17)和空壓機(18)連接。
【專利摘要】本發明涉及一種土壤顆粒分析的自動化測定裝置，其結構特征是由操作人員通過計算機，根據試驗方法標準選擇相應的測試標準，控制系統將控制動力裝置，動力裝置通過控制空壓機、步進電機、氣壓缸、齒輪、齒條，從而控制攪拌葉片、移液管及枝干的轉動及移動，從而進行吸液、放液、沖洗、放液的試驗過程，實現各項試驗技術操作的順序、批量完成。本發明利用控制系統進行土壤顆粒分析的自動化測定，操作簡單，可靠，大大的提高了實驗的測試效率和精度。
【IPC分類】G01N15/02, G01N15/00
【公開號】CN105136624
【申請號】CN201510622007
【發明人】明姣, 杜玉霞, 張澤, 陳輝
【申請人】中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月25日