一种自动监控式的电位滴定仪

技术领域

本发明涉及材料测试与分析设备技术领域，具体为一种自动监控式的电位滴定仪。

背景技术

电极电位的测定是通过测量待测电极与参比电极组成的原电池的电动势来实现的。因此，电位法测量仪器是将参比电极、指示电极和测量仪器构成回路来进行电极电位的测量。电位测量仪器分为两种类型：直接电位法测量仪器和电位滴定法测量仪器。

电位滴定仪是利用电位滴定法在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法的仪器，电位滴定法是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法，和直接电位法相比，电位滴定法不需要准确的测量电极电位值，其准确度优于直接电位法，电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点；

现有技术中已经有较多的自动化电位滴定仪，其在电动势测量方便已经实现自动化，在滴定过程中可以自动绘出滴定曲线，自动找出滴定终点，自动给出体积，滴定快捷方便。

但是现有技术中的电位滴定仪，在使用中仍然存在如下缺陷：

1、在做PH测试时，测量前一般需要通过配置缓冲液对仪器进行标定，由于缓冲液其在不同的温度下PH值不同，容易导致标定出现误差，一般采用PH值不同的缓冲液做两次标定来消除误差，实际上缓冲液的温度控制不准确会导致多次标定都不准确，影响测量结构，且每次标定都是纯手工操作，存在误操作的情况；

2、自动化电位滴定仪在滴定过程中，将到达终点时，会通过电磁阀降低滴定速度，避免过滴，但是现场会出现如电磁阀发生故障等情况出现的过滴情况，就需要人工在滴定过程中实时观测，以确定滴定过程正确，人工观测效率低且出错率高；

综上所述，有必要开发一款能够降低人工参与程度、能够自动监控滴定过程的电位滴定仪。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自动监控式的电位滴定仪，解决了现有的电位滴定仪在做PH测试时，测量前一般需要通过配置缓冲液对仪器进行标定，由于缓冲液其在不同的温度下PH值不同，容易导致标定出现误差，一般采用PH值不同的缓冲液做两次标定来消除误差，实际上缓冲液的温度控制不准确会导致多次标定都不准确，影响测量结构，且每次标定都是纯手工操作，存在误操作的情况的问题，以及解决了现有的自动化电位滴定仪在滴定过程中，将到达终点时，会通过电磁阀降低滴定速度，避免过滴，但是现场会出现如电磁阀发生故障等情况出现的过滴情况，就需要人工在滴定过程中实时观测，以确定滴定过程正确，人工观测效率低且出错率高的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种自动监控式的电位滴定仪，包括机箱、滴定输入装置、测量电路、纯净水瓶、缓冲液瓶、多组蠕动泵以及电磁阀，所述机箱前壁与上壁交接处设置有斜面，所述斜面前壁从左到右依次设置有显示屏、控制主机，所述机箱前壁且位于控制主机下方从左到右依次设置有调温旋钮、调位旋钮，所述机箱内侧前壁且与调温旋钮、调位旋钮内外对应处分别设置有两组调节开关，所述调温旋钮、调位旋钮后端均设置有转轴，两组所述转轴均依次贯穿机箱前壁、调节开关并伸出至调节开关后侧，所述转轴与机箱内侧壁之间设置有用于电控调节的调节控制结构，所述机箱上壁且居中位置设置有圆形开口，所述圆形开口内侧壁通过轴承座转动连接有工作台，所述工作台与机箱之间设置有用于驱动工作台按固定角度旋转的旋转驱动结构，所述工作台上壁设置有八组凹陷与工作台上表面的沉槽，八组所述沉槽内侧壁均设置有滴定筒，所述沉槽内侧壁设置有用于控制滴定筒温度的温控结构，所述机箱前壁且位于显示屏下方固定连接有第一撑板，所述第一撑板上壁以及机箱上壁均通过第三支架设置有监控组件，所述机箱右侧壁设置有用于监控组件发现异常时提出报警的报警结构，所述机箱后壁固定连接有第二撑板，所述第二撑板上壁固定连接有第一固定座，所述第一固定座上壁通过升降驱动组件设置有固定管，所述固定管外壁固定连接有第一支架，所述第一支架远离固定管的一端固定连接有滴定架，所述滴定架内壁从左到右依次设置有搅拌器、滴液进入管以及电极，所述滴液进入管远离滴定架的一端与滴定输入装置连接，所述滴液进入管位于滴定架和滴定输入装置之间的外壁设置有备用阀门结构，所述机箱上壁且位于工作台左侧通过第二固定座固定连接有第二支架，所述第二支架远离第二固定座的一端设置有两根清洗液进入管，两根所述清洗液进入管远离第二支架的一端分别通过一组电磁阀、蠕动泵与纯净水瓶、缓冲液瓶连接。

优选的，所述调节控制结构包括第二电机、角度位移传感器以及两组齿轮，所述角度位移传感器、第二电机按从前到后顺序依次固定连接在机箱内侧下壁且均位于调节开关下方，两组所述齿轮分别固定连接在转轴伸出至调节开关后侧的端部和第二电机伸出轴外壁，所述角度位移传感器与第二电机伸出轴端部之间通过联轴器连接。

优选的，所述旋转驱动结构包括第一电机、托盘，所述第一电机固定连接在机箱内侧下壁，所述托盘固定连接在第一电机伸出轴端部，所述托盘远离第一电机的一端与工作台下壁固定连接，所述第一电机伸出轴轴心与工作台圆心重合。

优选的，所述温控结构包括八组电加热层、温度传感器，八组所述电加热层分别固定连接在八组沉槽内侧下壁，八组温度传感器分别固定连接在八组沉槽内侧壁。

优选的，所述监控组件包括两组摄像头，两组所述摄像头分别通过两组第三支架设置在第一撑板上壁和机箱上壁，两组所述摄像头监控方向分别为显示屏和八组滴定筒中最靠后的一组，所述第三支架远离摄像头的一端设置有磁吸底座，两组所述摄像头分别通过两组磁吸底座与第一撑板上壁、机箱上壁连接，两组所述摄像头均与控制主机无线信号连接。

优选的，所述报警结构为蜂鸣器，所述蜂鸣器固定连接在机箱右壁且靠近前壁位置，所述蜂鸣器与控制主机电连接。

优选的，所述升降驱动组件包括气缸、两组导向杆、滑动块以及磁致伸缩位移传感器，所述滑动块固定连接在固定管外壁且靠近下端位置，两组所述导向杆均固定连接在滑动块下壁且分别位于固定管左右两侧，两组所述导向杆远离滑动块的一端均依次贯穿第一固定座、第二撑板并与之滑动连接，所述气缸固定连接在固定管内侧壁，所述气缸伸出轴贯穿固定管下壁并伸出至固定管下方，所述气缸伸出轴端部与第一固定座上端固定连接。

优选的，所述磁致伸缩位移传感器固定连接在滑动块后壁，所述磁致伸缩位移传感器上的连接杆与第一固定座后壁固定连接。

优选的，所述备用阀门结构为备用电磁阀，所述备用电磁阀设置在滴液进入管外壁且位于滴定架与滴定输入装置之间，所述备用电磁阀与控制主机电连接。

（三）有益效果

本发明提供了一种自动监控式的电位滴定仪。具备以下有益效果：

1、相比现有技术，该自动监控式的电位滴定仪，通过摄像头监控显示屏上标定时出现的数值，再通过第二电机带动两组齿轮驱动转轴旋转，从而达到电动控制标定时调节开关的调温、调位作用，实现标定自动化作业；

2、相比现有技术，该自动监控式的电位滴定仪，通过摄像头监控滴定测试中的滴定筒，当即将达到预设终点时滴定速度未按要求减速时，控制主机立即启动备用电磁阀接管滴定输入装置的输入，确保滴定测试顺利完成，并通过蜂鸣器向工作人员发出报警，摄像头全程自动监控测试过程，通过市面常见的存储设备可方便后续随时回看测试过程；

3、相比现有技术，该自动监控式的电位滴定仪，设置八组滴定筒，可分别用作一次清洗、一次浸润、一次标定、二次清洗、二次浸润、二次标定、滴定测试以及测试结束清洗，清洗用的纯净水以及浸润、标定用的缓冲液通过两组清洗液进入管配合第一电机带动工作台旋转完成导入，电极通过气缸伸出轴的伸出及缩回带动依次进入八组滴定筒进行作业，可大大降低以往标定及滴定测试时的人工作业时间，提高自动化水平；

4、相比现有技术，该自动监控式的电位滴定仪，八组滴定筒与沉槽连接处均设置有电加热层和温度传感器，通过控制主机将用作一次标定、二次标定的滴定筒内缓冲液加热到不同温度并保持，使得标定数据更加准确。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明图1中A处的局部放大图；

图3为本发明固定管、第一支架、第一固定座以及磁致伸缩位移传感器连接结构局部侧面剖视图；

图4为本发明机箱内部结构局部剖视图；

图5为本发明第一撑板、摄像头连接结构局部示意图；

图6为本发明机箱内部结构侧面局部剖视图。

其中，1、机箱；2、斜面；3、显示屏；4、控制主机；5、调温旋钮；6、调位旋钮；7、第一撑板；8、摄像头；9、第二撑板；10、第一固定座；11、导向杆；12、滑动块；13、第一支架；14、固定管；15、滴液进入管；16、备用电磁阀；17、第二固定座；18、第二支架；19、清洗液进入管；20、工作台；21、滴定筒；22、滴定架；23、搅拌器；24、电极；25、磁致伸缩位移传感器；26、气缸；27、轴承座；28、第一电机；29、托盘；30、电加热层；31、温度传感器；32、第三支架；33、磁吸底座；34、调节开关；35、齿轮；36、第二电机；37、联轴器；38、角度位移传感器；39、蜂鸣器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1到图6所示，本发明实施例提供一种自动监控式的电位滴定仪，包括机箱1、滴定输入装置、测量电路、纯净水瓶、缓冲液瓶、多组蠕动泵以及电磁阀，机箱1前壁与上壁交接处设置有斜面2，斜面2前壁从左到右依次设置有显示屏3、控制主机4，机箱1前壁且位于控制主机4下方从左到右依次设置有调温旋钮5、调位旋钮6，机箱1内侧前壁且与调温旋钮5、调位旋钮6内外对应处分别设置有两组调节开关34，调温旋钮5、调位旋钮6后端均设置有转轴，两组转轴均依次贯穿机箱1前壁、调节开关34并伸出至调节开关34后侧，转轴与机箱1内侧壁之间设置有用于电控调节的调节控制结构，调节控制结构包括第二电机36、角度位移传感器38以及两组齿轮35，角度位移传感器38、第二电机36按从前到后顺序依次固定连接在机箱1内侧下壁且均位于调节开关34下方，两组齿轮35分别固定连接在转轴伸出至调节开关34后侧的端部和第二电机36伸出轴外壁，角度位移传感器38与第二电机36伸出轴端部之间通过联轴器37连接，传统的设备标定时，需要人工观察标定数据，并手动旋转调温旋钮5、调位旋钮6将调节开关34调节到与显示屏3数值一致的位置，本设备可通过位于显示屏3前方的摄像头8采集标定数据，由控制主机4控制第二电机36旋转，通过两组齿轮35带动转轴旋转，转轴与调节开关34连接，转轴旋转时就达到调整调节开关34的目的，并通过角度位移传感器38检测调节精度，同时，第二电机36在不通电时也可以起到对调节调温旋钮5、调位旋钮6产生一定阻尼的作用，标定完成后，第二电机36通电并输出为零转速，可以锁定调温旋钮5、调位旋钮6，避免被误动；

机箱1上壁且居中位置设置有圆形开口，圆形开口内侧壁通过轴承座27转动连接有工作台20，工作台20与机箱1之间设置有用于驱动工作台20按固定角度旋转的旋转驱动结构，旋转驱动结构包括第一电机28、托盘29，第一电机28固定连接在机箱1内侧下壁，托盘29固定连接在第一电机28伸出轴端部，托盘29远离第一电机28的一端与工作台20下壁固定连接，第一电机28伸出轴轴心与工作台20圆心重合，第一电机28通过控制主机4的控制做定角度旋转，旋转时就通过托盘29带动工作台20旋转，依次将八组滴定筒21转动到滴定架22下方，方便标定以及滴定工作，第一电机28为市面常见的减速伺服电。

工作台20上壁设置有八组凹陷与工作台20上表面的沉槽，八组沉槽内侧壁均设置有滴定筒21，八组滴定筒21可分别用作一次清洗、一次浸润、一次标定、二次清洗、二次浸润、二次标定、滴定测试以及测试结束清洗，一次清洗、二次清洗，测试结束清洗用的滴定筒21中均通过两根清洗液进入管19中的一根导入纯净水，一次浸润、一次标定、二次浸润、二次标定用的滴定筒21中均通过另一根清洗液进入管19导入缓冲液；

沉槽内侧壁设置有用于控制滴定筒21温度的温控结构，温控结构包括八组电加热层30、温度传感器31，八组电加热层30分别固定连接在八组沉槽内侧下壁，八组温度传感器31分别固定连接在八组沉槽内侧壁，通过控制主机4可以分别控组八组电加热层30进行加热，一次标定、二次标定用的滴定筒21可以加热到不同温度，并保持温度，使缓冲液处于不同的PH值，以使得标定结构可以更加准确，通过温度传感器31可以监控滴定筒21外壁温度；

机箱1前壁且位于显示屏3下方固定连接有第一撑板7，第一撑板7上壁以及机箱1上壁均通过第三支架32设置有监控组件，监控组件包括两组摄像头8，两组摄像头8分别通过两组第三支架32设置在第一撑板7上壁和机箱1上壁，两组摄像头8监控方向分别为显示屏3和八组滴定筒21中最靠后的一组，第三支架32远离摄像头8的一端设置有磁吸底座33，两组摄像头8分别通过两组磁吸底座33与第一撑板7上壁、机箱1上壁连接，两组摄像头8均与控制主机4无线信号连接，通过磁吸底座33可以方便的对两组摄像头8进行安装布设，两组第三支架32均为可调节角度的支架，以方便调整摄像头8的位置，显示屏3前面的摄像头8用于监控显示屏3上的数值变化，通过市面常见的图像处理模块可以将标定时显示屏3上出现的数字进行读取并传递到控制主机4，机箱1上的摄像头8用于监控滴定测试过程，通过时间常见的捕捉程序监控滴定速度，特别是用于监控即将到达预设终点时，滴定速度是否按要求进行降速，如发现未按要求进行降速，则反馈到控制主机4，通过控制主机4启用备用电磁阀16，接管滴定实验，确保滴定测试顺利、准确完成；

机箱1右侧壁设置有用于监控组件发现异常时提出报警的报警结构，报警结构为蜂鸣器39，蜂鸣器39固定连接在机箱1右壁且靠近前壁位置，蜂鸣器39与控制主机4电连接，当监控组件发现异常时，控制主机4启动蜂鸣器39提醒工作人员注意，避免异常被忽略而影响后续测试；

机箱1后壁固定连接有第二撑板9，第二撑板9上壁固定连接有第一固定座10，第一固定座10上壁通过升降驱动组件设置有固定管14，固定管14外壁固定连接有第一支架13，第一支架13远离固定管14的一端固定连接有滴定架22，滴定架22内壁从左到右依次设置有搅拌器23、滴液进入管15以及电极24，滴液进入管15远离滴定架22的一端与滴定输入装置连接，升降驱动组件包括气缸26、两组导向杆11、滑动块12以及磁致伸缩位移传感器25，滑动块12固定连接在固定管14外壁且靠近下端位置，两组导向杆11均固定连接在滑动块12下壁且分别位于固定管14左右两侧，两组导向杆11远离滑动块12的一端均依次贯穿第一固定座10、第二撑板9并与之滑动连接，气缸26固定连接在固定管14内侧壁，气缸26伸出轴贯穿固定管14下壁并伸出至固定管14下方，气缸26伸出轴端部与第一固定座10上端固定连接，磁致伸缩位移传感器25固定连接在滑动块12后壁，磁致伸缩位移传感器25上的连接杆与第一固定座10后壁固定连接，通过气缸26伸出轴的伸出及缩回动作，带动固定管14上升以及下降，从而带动滴定架22、搅拌器23、滴液进入管15以及电极24上升及下降，完成电极24进入及退出滴定筒21的动作，通过磁致伸缩位移传感器25可以提高气缸26的行程精度，避免发生不到位或者撞底的情况；

滴液进入管15位于滴定架22和滴定输入装置之间的外壁设置有备用阀门结构，备用阀门结构为备用电磁阀16，备用电磁阀16设置在滴液进入管15外壁且位于滴定架22与滴定输入装置之间，备用电磁阀16与控制主机4电连接，备用电磁阀16用于当滴定输入装置上的电磁阀发生故障时接管滴定输入通路，确保测试正常进行；

机箱1上壁且位于工作台20左侧通过第二固定座17固定连接有第二支架18，第二支架18远离第二固定座17的一端设置有两根清洗液进入管19，两根清洗液进入管19远离第二支架18的一端分别通过一组电磁阀、蠕动泵与纯净水瓶、缓冲液瓶连接，两根清洗液进入管19分别用于将纯净水和缓冲液导入到滴定筒21中。

工作原理：可通过位于显示屏3前方的摄像头8采集标定数据，由控制主机4控制第二电机36旋转，通过两组齿轮35带动转轴旋转，转轴与调节开关34连接，转轴旋转时就达到调整调节开关34的目的，并通过角度位移传感器38检测调节精度，同时，第二电机36在不通电时也可以起到对调节调温旋钮5、调位旋钮6产生一定阻尼的作用，标定完成后，第二电机36通电并输出为零转速，可以锁定调温旋钮5、调位旋钮6，避免被误动，

第一电机28通过控制主机4的控制做定角度旋转，旋转时就通过托盘29带动工作台20旋转，依次将八组滴定筒21转动到滴定架22下方，方便标定以及滴定工作，第一电机28为市面常见的减速伺服电，

八组滴定筒21可分别用作一次清洗、一次浸润、一次标定、二次清洗、二次浸润、二次标定、滴定测试以及测试结束清洗，一次清洗、二次清洗，测试结束清洗用的滴定筒21中均通过两根清洗液进入管19中的一根导入纯净水，一次浸润、一次标定、二次浸润、二次标定用的滴定筒21中均通过另一根清洗液进入管19导入缓冲液，

通过控制主机4可以分别控组八组电加热层30进行加热，一次标定、二次标定用的滴定筒21可以加热到不同温度，并保持温度，使缓冲液处于不同的PH值，以使得标定结构可以更加准确，通过温度传感器31可以监控滴定筒21外壁温度；

显示屏3前面的摄像头8用于监控显示屏3上的数值变化，通过市面常见的图像处理模块可以将标定时显示屏3上出现的数字进行读取并传递到控制主机4，机箱1上的摄像头8用于监控滴定测试过程，通过时间常见的捕捉程序监控滴定速度，特别是用于监控即将到达预设终点时，滴定速度是否按要求进行降速，如发现未按要求进行降速，则反馈到控制主机4，通过控制主机4启用备用电磁阀16，接管滴定实验，确保滴定测试顺利、准确完成；

蜂鸣器39与控制主机4电连接，当监控组件发现异常时，控制主机4启动蜂鸣器39提醒工作人员注意，避免异常被忽略而影响后续测试；

通过气缸26伸出轴的伸出及缩回动作，带动固定管14上升以及下降，从而带动滴定架22、搅拌器23、滴液进入管15以及电极24上升及下降，完成电极24进入及退出滴定筒21的动作，通过磁致伸缩位移传感器25可以提高气缸26的行程精度，避免发生不到位或者撞底的情况；

两根清洗液进入管19远离第二支架18的一端分别通过一组电磁阀、蠕动泵与纯净水瓶、缓冲液瓶连接，两根清洗液进入管19分别用于将纯净水和缓冲液导入到滴定筒21中。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。