專利名稱：加熱磁力恒速攪拌器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型加熱磁力恒速攪拌器，尤其能使攪拌速度穩(wěn)定的磁力攪拌器。
此外，目前公知的加熱磁力攪拌器在溫度控制方面多采用溫度傳感器浸入溶液中測(cè)量并控制加熱溫度。這種測(cè)溫方式當(dāng)溶液量較小時(shí)(例如土樣浸提時(shí))，傳感器與攪拌子會(huì)發(fā)生碰撞，而且測(cè)溫架輪廓尺寸較大不利于便攜。
所以一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、便攜性好、攪拌速度穩(wěn)定、適于小量溶液測(cè)溫控溫的加熱磁力恒速攪拌器將大大擴(kuò)展磁力攪拌器的功能和用途。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、攪拌速度穩(wěn)定、控溫精度高、適于小量溶液測(cè)溫控溫的加熱磁力恒速攪拌器，本加熱磁力攪拌器能使攪拌子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在所選擇的轉(zhuǎn)速，加熱溫度穩(wěn)定在所選擇的溫度，并能精確地測(cè)量和顯示，且避免了攪拌子與測(cè)溫傳感器的碰撞。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1.傳感器支架裝在加熱托盤上，或裝在托盤外緣上或裝在托盤附近殼體上，其安裝高度不超過托盤上平面8厘米。
2.在溶液容器壁外部裝一個(gè)對(duì)磁場(chǎng)變化敏感的霍爾傳感器，當(dāng)攪拌子(磁棒)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，引起磁場(chǎng)變化，霍爾傳感器會(huì)接受到磁場(chǎng)變化的信息，從而測(cè)量到攪拌子的轉(zhuǎn)速，通過與設(shè)定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，由單片機(jī)軟件控制電機(jī)轉(zhuǎn)速使攪拌子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
3.在溶液容器壁外部裝一個(gè)與器壁接觸的溫度傳感器(可采用TMP35、TMP36、TMP37等同類型的溫度傳感器)，在儀器內(nèi)部或外部裝一個(gè)反映環(huán)境溫度的溫度傳感器(可采用TMP35、TMP36、TMP37等同類型的溫度傳感器)，單片機(jī)通過溫度傳感器采樣于三角瓶表面溫度及環(huán)境溫度，計(jì)算出瓶?jī)?nèi)液體溫度，與設(shè)定溫度比較，經(jīng)PID算法，計(jì)算出控制占空比，發(fā)出控制信號(hào)，控制固態(tài)繼電器的開通和關(guān)斷，最終使液體溫度達(dá)到穩(wěn)定。
4.本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)速控制電路由信號(hào)采集電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成，在信號(hào)采集電路中轉(zhuǎn)速傳感器PZS接電阻R61，R23一端接+9V，另一端與PZS接R61的同一端，R61的另一端接三極管Q6的基極，Q6發(fā)射極接地，集電極與R62同接于單片機(jī)的腳12，單片機(jī)可采用AT89系列，R62另一端接+5V；在驅(qū)動(dòng)電路中經(jīng)單片機(jī)處理后的控制信號(hào)從單片機(jī)4、5、6腳對(duì)應(yīng)輸出到D/A轉(zhuǎn)換器的5、4、3腳，由D/A轉(zhuǎn)換器8腳輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)R38接三極管N5基極，經(jīng)三極管N2復(fù)合放大驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電容E2接在電機(jī)兩端起消噪作用，電機(jī)一端接+9V，C32、C13組成D/A的濾波旁路；溫控電路由溫度信號(hào)采集電路、加熱電路及輔助同步電路組成，由單片機(jī)的3腳輸出溫度傳感器選擇信號(hào)，經(jīng)過R8、R9分壓接至N4基極，N4控制繼電器，選擇接通溫度傳感器T1、T2，R9一端接+5V，繼電器兩端并接二極管D2，D2陽極接+5V，溫度傳感器采集的溫度信號(hào)經(jīng)R48接入運(yùn)放同相放大端，R47、R3、C4組成增益控制，由運(yùn)放CA31406腳輸出溫度放大信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器的2腳，運(yùn)放CA3140 7腳接+9V，由R44、R45、R46、Z1(可調(diào)基準(zhǔn))組成A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電源，輸入A/D轉(zhuǎn)換器1腳，3、4腳接地，8腳接+5V，A/D的5、6、7腳分別與單片機(jī)的15、14、13腳相接，CA3140 3腳接C5到地，由單片機(jī)7腳輸出控制信號(hào)，經(jīng)R39加至Q40基極，控制固態(tài)繼電器A59是否接通加熱電路。為提高固態(tài)繼電器A59工作可靠性，避免對(duì)電網(wǎng)的干撓，采用輔助同步電路，即市電經(jīng)R64限流，D65半波整流，輸入光電偶合器Q2，Q2輸出接至單片機(jī)8腳，8腳接R67到+5V；芯片T3、T4組成鍵盤輸入和功能、狀態(tài)指示電路；電源電路中220V經(jīng)AC/DC變換輸出9V，經(jīng)芯片7805二次穩(wěn)定壓輸出+5V，C3、C2、C1、E1為電源濾波電容。
本實(shí)用新型具有有益的積極效果1.實(shí)現(xiàn)了單托盤加熱磁力攪拌器的體積、重量最小化，即成功地實(shí)現(xiàn)了攪拌器的微型化和便攜化(外形尺寸165×120×85mm3，重量1.3Kg)。
2.在低成本條件下實(shí)現(xiàn)了較高的智能化自動(dòng)控制功能，攪拌和加熱可同時(shí)進(jìn)行，也可不同時(shí)進(jìn)行；可以任意設(shè)置溫度、轉(zhuǎn)速和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，也可以手動(dòng)控制；可以隨時(shí)按需要顯示實(shí)際溫度、實(shí)際轉(zhuǎn)速和倒計(jì)時(shí)時(shí)間。本攪拌器的成本已降到同類產(chǎn)品中的最低水平，每臺(tái)售價(jià)小于800元，而同類型的產(chǎn)品均在1500元/臺(tái)以上。
3.可廣泛應(yīng)用于各種需要攪拌的場(chǎng)合，也可取代恒溫振蕩器的功能。如可代替恒溫振蕩器用于土壤有效養(yǎng)分的浸提，其浸提效率高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性大大提高。
本實(shí)例轉(zhuǎn)速傳感測(cè)頭(19)為一磁敏感元件(霍爾傳感器，44E)，裝在傳感器支架上，與溶液容器外壁緊貼或留有不超過12mm的間隙，攪拌子為一強(qiáng)磁性磁棒，外包裹耐酸堿塑料保護(hù)層，磁棒尺寸與容器底尺寸相差不超8mm，攪拌子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，轉(zhuǎn)速傳感器(19)產(chǎn)生1個(gè)或2個(gè)脈動(dòng)信號(hào)送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)之進(jìn)行計(jì)算并與設(shè)定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，發(fā)出轉(zhuǎn)速控制指令通過D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
本實(shí)例中有一溫度傳感器(TMP36)設(shè)在儀器內(nèi)部或外部能反映環(huán)境的部位，另一溫度傳感器(12)裝在具有彈性的支架上，依靠支架彈性與被加熱溶液的容器外壁緊貼，單片機(jī)通過該二傳感器采樣后計(jì)算出容器內(nèi)溶液的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，發(fā)出是否加熱和加熱時(shí)間比率的指令，同步電路的作用是使固態(tài)繼電器在電網(wǎng)電壓為零時(shí)開通或切斷以避免對(duì)電網(wǎng)的干擾。
本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)速控制電路由信號(hào)采集電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成，在信號(hào)采集電路中44E型轉(zhuǎn)速傳感器PZS接電阻R61，R23一端接+9V，另一端與PZS接R61的同一端，R61的另一端接三極管Q6的基極，Q6發(fā)射極接地，集電極與R62同接于89C51單片機(jī)的腳12，R62另一端接+5V；在驅(qū)動(dòng)電路中經(jīng)單片機(jī)處理后的控制信號(hào)從89C51的4、5、6腳對(duì)應(yīng)輸出到7611型D/A轉(zhuǎn)換器的5、4、3腳，由7611型D/A轉(zhuǎn)換器8腳輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)R38接9013型三極管N5的基極，經(jīng)N2復(fù)合放大驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1，電容E2接在M1兩端起消噪作用，M1一端接+9V，C32、C13組成7611的濾波旁路；由89C51的3腳輸出溫度傳感器選擇信號(hào)，經(jīng)過R8、R9分壓接至N4基極，N4控制繼電器，選擇接通溫度傳感器T1、T2，R9一端接+5V，繼電器兩端并接二極管D2，D2陽極接+5V，溫度傳感器采集的溫度信號(hào)經(jīng)R48接入運(yùn)放CA3140同相放大端，R47、R3、C4組成增益控制，由CA3140腳6輸出溫度放大信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器1549的2腳，運(yùn)放CA3140 7腳接+9V，由R44、R45、R46、Z1(可調(diào)基準(zhǔn))組成1549的基準(zhǔn)電源，輸入A/D轉(zhuǎn)換器1腳，3、4腳接地，8腳接+5V，1549的5、6、7腳分別與89C51的15、14、13腳相接，CA3140 3腳接C5到地，由89C51的7腳輸出控制信號(hào)，經(jīng)R39加至Q40基極，控制固態(tài)繼電器A59是否接通加熱電路。為提高固態(tài)繼電器A59工作可靠性，避免對(duì)電網(wǎng)的干撓，采用了輔助同步電路，即市電經(jīng)R64限流，D65半波整流，輸入光電偶合器Q2，Q2輸出接至89C51的8腳，8腳接R67到+5V；芯片74LS273、74LS373組成鍵盤輸入和功能、狀態(tài)指示電路；電源電路中220V經(jīng)HNS15-9-N型AC/DC變換輸出9V，經(jīng)芯片7805二次穩(wěn)定壓輸出+5V，C3、C2、C1、E1為電源濾波電容。
權(quán)利要求1.一種加熱磁力恒速攪拌器，由磁力攪拌裝置、加熱托盤、傳感器支架、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、微電腦控制電路、顯示器、控制鍵盤和殼體組成，其特征是溫度傳感器支架是一個(gè)具有彈性的夾頭，其上裝有一個(gè)溫度傳感器測(cè)頭；轉(zhuǎn)速傳感器支架是一個(gè)具有彈性或無彈性的夾頭，其上裝有轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)頭；轉(zhuǎn)速控制電路、溫度控制電路、電源電路構(gòu)成加熱磁力攪拌器的微電腦控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱磁力恒速攪拌器，其特征是傳感器支架裝在加熱托盤上，或裝在托盤外緣上或裝在托盤附近殼體上，其安裝高度不超過托盤上平面8厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱磁力恒速攪拌器，其特征是溫度傳感器測(cè)頭之一與攪拌溶液的容器外壁接觸，測(cè)量其外壁溫度；傳感器測(cè)頭之二裝在儀器內(nèi)部或外部不與溶液容器壁接觸，測(cè)環(huán)境溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱磁力恒速攪拌器，其特征是轉(zhuǎn)速傳感器裝在彈性或非彈性支架上，與攪拌子工作高度相對(duì)應(yīng)處，緊貼溶液器壁或距容器外壁距離不大于12mm，測(cè)量攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)中的磁場(chǎng)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱磁力恒速攪拌器，其特征是微電腦控制電路，由單片機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制電路，溫度控制電路，電源電路組成，單片機(jī)可采用AT89系列，轉(zhuǎn)速控制電路由信號(hào)采集電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成，在信號(hào)采集電路中轉(zhuǎn)速傳感器PZS接電阻R61，R23一端接+9V，另一端與PZS接R61的同一端，R61的另一端接三極管Q6的基極，Q6發(fā)射極接地，集電極與R62同接于單片機(jī)的腳12，R62另一端接+5V；在驅(qū)動(dòng)電路中，經(jīng)單片機(jī)處理后的控制信號(hào)從單片機(jī)4、5、6腳對(duì)應(yīng)輸出到D/A轉(zhuǎn)換器的5、4、3腳，由D/A轉(zhuǎn)換器8腳輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)R38接三極管N5基極，經(jīng)三極管N2復(fù)合放大驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電容E2接在電機(jī)兩端起消噪作用，電機(jī)一端接+9V，C32、C13組成D/A的濾波旁路；溫度控電路由溫度信號(hào)采集電路、加熱電路及輔助同步電路組成，由單片機(jī)的3腳輸出溫度傳感器選擇信號(hào)，經(jīng)過R8、R9分壓接至N4基極，N4控制繼電器，選擇接通溫度傳感器T1、T2，R9一端接+5V，繼電器兩端并接二極管D2，D2陽極接+5V，溫度傳感器采集的溫度信號(hào)經(jīng)R48接入運(yùn)放同相放大端，R47、R3、C4組成增益控制，由運(yùn)放CA31406腳輸出溫度放大信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器的2腳，運(yùn)放CA31407腳接+9V，由R44、R45、R46、Z1(可調(diào)基準(zhǔn))組成A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電源，輸入A/D轉(zhuǎn)換器1腳，3、4腳接地，8腳接+5V，A/D的5、6、7腳分別與單片機(jī)的15、14、13腳相接，CA3140腳3接C5到地，由單片機(jī)7腳輸出控制信號(hào)，經(jīng)R39加至Q40基極，控制固態(tài)繼電器A59是否接通加熱電路，為提高固態(tài)繼電器A59工作可靠性，避免對(duì)電網(wǎng)的干撓，采用輔助同步電路，即市電經(jīng)R64限流，D65半波整流，輸入光電偶合器Q2，Q2輸出接至單片機(jī)8腳，8腳接R67到+5V；芯片T3、T4組成鍵盤輸入和功能、狀態(tài)指示電路；電源電路中220V經(jīng)AC/DC變換輸出9V，經(jīng)芯片7805二次穩(wěn)定壓輸出+5V，C3、C2、C1、E1為電源濾波電容。
專利摘要一種能測(cè)量和控制攪拌子轉(zhuǎn)速并能利用非浸入方式測(cè)量和控制加熱溫度的加熱磁力恒速攪拌器。攪拌子是一個(gè)強(qiáng)磁性磁棒，轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)頭是一個(gè)磁敏感元件，通過測(cè)定攪拌子的轉(zhuǎn)動(dòng)中的磁信號(hào)，計(jì)算出攪拌子轉(zhuǎn)速，與設(shè)定的轉(zhuǎn)速比較，由單片機(jī)自動(dòng)調(diào)整，使攪拌子轉(zhuǎn)速恒定，本實(shí)用新型裝有兩個(gè)溫度傳感器，其中一個(gè)測(cè)量容器外壁溫度，另一個(gè)測(cè)量環(huán)境溫度，利用這兩個(gè)溫度信息計(jì)算出溶液溫度與設(shè)定的溫度比較，由單片機(jī)自動(dòng)調(diào)整，使溶液加熱溫度穩(wěn)定。本實(shí)用新型主要用于要求攪拌速度穩(wěn)定和溶液量較小，在攪拌中不宜采用浸入或測(cè)溫的場(chǎng)合，例如土壤養(yǎng)分浸提。可以代替恒溫振蕩器，用于要求便攜的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B01F13/00GK2527334SQ0222871
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月19日
發(fā)明者段鐵城, 林家和, 胡建東 申請(qǐng)人:河南農(nóng)大機(jī)電技術(shù)開發(fā)中心