液体自动抽取系统及方法和分析仪

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其是涉及一种液体自动抽取系统及方法和分析仪。

背景技术

目前，抽取液体时，排液体管和液面传感器一起进入容器，液体管做排液体管路，液面传感器做液面检测，针对排非粘性液体效果好，但是粘性液体(100～1000mPa·s)会粘住液面传感器，导致液面传感器反应延时或者干脆失效，进而造成容器无法及时补充液体。

发明内容

本发明的目的在于提供液体自动抽取系统及方法和分析仪，以实现自动无延时补充液体到第一容器。

本发明提供的一种液体自动抽取系统，系统包括：依次连通的隔膜泵、第一容器和第二容器；其中，隔膜泵连接控制电路；隔膜泵的出液管处设置有压力传感器；液体源预先存储有液体；

控制电路用于控制隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器，通过第一容器将液体输送至第二容器；

压力传感器用于检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵的内部开关断开，以停止从液体源中抽取液体至第一容器，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵的内部开关闭合，以从液体源中继续抽取液体至第一容器。

进一步的，控制电路包括：依次连接的继电器、微控制单元、进液启动键；其中，继电器和微控制单元均连接电源电路；

微控制单元用于将进液启动键被触发后产生的触发信号发送至继电器；

继电器用于接收触发信号后接通电源电路，以提供工作电流给隔膜泵，使隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器。

进一步的，电源电路包括：依次连接的适配器、母座、开关；

开关连接继电器，用于将适配器输送的第一电压提供给继电器。

进一步的，电源电路还包括：与开关连接的第一电压转换模块、分别与第一电压转换模块和微控制单元连接的第二电压转换模块；

第一电压转换模块用于将适配器输送的第一电压转换成第二电压；

第二电压转换模块用于将第一电压转换模块输送的第二电压转换成第三电压，并发送至微控制单元。

进一步的，系统还包括电流检测芯片；电流检测芯片分别连接继电器和微控制单元；

电流检测芯片用于采集继电器提供的工作电流，并将工作电流转换成工作电压发送至所微控制单元；

微控制单元用于获取工作电压中大于电压预设阈值的目标电压的持续时间，如果持续时间小于第三预设阈值，确定出液管的出液口压力不小于压力预设阈值。

进一步的，微控制单元用于如果持续时间不小于第三预设阈值，控制继电器与电源电路断开连接，以控制隔膜泵停止从液体源中抽取液体至第一容器。

进一步的，微控制单元还连接报警器和报警消除按钮；

微控制单元还用于如果持续时间不小于第三预设阈值，发送报警信号至报警器和报警消除按钮；其中，报警信号用于指示报警器发出声音，报警信号还用于指示报警消除按钮发光；

微控制单元还用于如果接收到触发报警消除按钮的触发信号，控制报警器停止发出声音且控制报警消除按钮停止发光。

进一步的，电流检测芯片用于采集继电器的当前电流，并将当前电流转换成当前电压发送至所微控制单元；

微控制单元还用于判断当前电压是否发生突变；如果发生突变，控制继电器与电源电路断开连接，当断开连接的持续时间达到第四预设阈值时，控制继电器再次连接电源电路，以从液体源中继续抽取液体至第一容器。

进一步的，第三预设阈值为第一容器的容积除以第一差值得到的第一运算结果；其中，第一差值为第一容器的进液速度与排液速度之间的差值。

进一步的，第四预设阈值为第一容器的容积的20％除以第一容器的排液速度得到的第二运算结果。

本发明提供的一种液体自动抽取方法，方法包括：

控制电路控制隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器，通过第一容器将液体输送至第二容器；其中，隔膜泵的出液管处设置有压力传感器；

压力传感器检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵的内部开关断开，以停止从液体源中抽取液体至第一容器，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵的内部开关闭合，以从液体源中继续抽取液体至第一容器。

本发明提供的一种分析仪，包括上述任一项的液体自动抽取系统。

本发明提供的一种液体自动抽取系统及方法和分析仪，该系统包括依次连通的隔膜泵、第一容器和第二容器，隔膜泵连接控制电路；隔膜泵的出液管处设置有压力传感器；控制电路控制隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器，通过第一容器将液体输送至第二容器；压力传感器检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵断开内部开关，停止从液体源中抽取液体，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵闭合内部开关，从液体源中继续抽取液体至第一容器。该系统

通过设置隔膜泵的出液口压力不小于压力预设阈值时停止抽取液体，小于5压力预设阈值时抽取液体，可以实现自动无延时补充液体到第一容器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下

面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，0显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种液体自动抽取系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种液体自动抽取过程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种液体自动抽取的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种液体自动抽取的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种液体自动抽取过程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种液体自动抽取的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种液体自动抽取的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种液体自动抽取的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种电流采集触发电路图；

图10为本发明实施例提供的一种液体自动抽取方法的流程图；

图11为本发明实施例提供的一种分析仪的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，抽取液体时，常用的技术手段为排液体管和液面传感器一起进入容器，液体管做排液体管路，液面传感器做液面检测，如果液体为粘性或微粘性液体(100～1000mPa·s)，则液面传感器检测容器的液面时，粘性或微粘性液体会粘住液面传感器，导致液面传感器反应延时或者干脆失效进而造成容器无法及时补充液体。

液面传感器在不同溶剂中有不同寿命，因此将液面传感器通入容器会影响使用寿命，液面传感器的成本也较高，且安装时还存在很大的操作风险。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种液体自动抽取系统进行详细介绍。

本发明实施例提供一种液体自动抽取系统，如图1所示，系统包括依次连通的隔膜泵12、第一容器13和第二容器14；其中，隔膜泵12连接控制电路15；隔膜泵12的出液管处设置有压力传感器16。

控制电路15用于控制隔膜泵12从液体源11中抽取液体至第一容器13，通过第一容器13将液体输送至第二容器14；压力传感器16用于检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵12断开隔膜泵12的内部开关，以停止从液体源11中抽取液体至第一容器13，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵12闭合隔膜泵12的内部开关，以从液体源11中继续抽取液体至第一容器13。

上述液体源11可以是水龙头，也可以是装有液体的容器；可以理解，上述液体源11可以是液体自动抽取系统的一部分，也可以是环境中设置的液体源。

上述第一容器13、第二容器14可以是一般的塑料容器，比如箱体、罐体等。

上述隔膜泵12可以通过进液管与液体源11的内部连通，通过出液管与第一容器13的内部连通；第一容器13通过输送管与第二容器14的内部连通，第一容器13可以设置在第二容器14的上方，利用重力作用将第一容器13中的液体通过输送管输送至第二容器14中，其中进液管、出液管和输送管均可以采用常规医用硅胶管。

上述液体可以是粘性液体或微粘性液体，比如含有高浓度甘油系统试剂等，可以理解，上述液体不限于为粘性液体或微粘性液体，也可以为其他液体，例如体外检测中添加清洗剂的系统试剂。

上述压力预设阈值可以理解为临界压力，一般根据液体种类设定，范围通常在100kPa～500kPa之间。假设液体为豆油，则临界压力可以设置为300kPa，具体的可以通过调节隔膜泵12的出口阀门的开度来实现临界压力的调节，并将临界压力预先输入至上述设置在隔膜泵12的出液管处的压力传感器16。

上述控制电路15包括依次连接的继电器151、微控制单元152、进液启动键153；其中，继电器151和微控制单元152均连接电源电路17。微控制单元152用于将进液启动键153被触发后产生的触发信号发送至继电器151；继电器151用于接收触发信号后接通电源电路17，以提供工作电流给隔膜泵12，使隔膜泵12从液体源11中抽取液体至第一容器13。

上述继电器151是一种电控制器件，实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，具体可以采用40892继电器151；微控制单元152(MCU)可以采用STM32单片机；进液启动键153可以设置在第一容器13外侧的顶部；上述电源模块给继电器151和微控制单元152供电。

在具体实现过程中，可以参见如图2所示的一种液体自动抽取过程示意图，用户可以根据液体种类预先设置隔膜泵12的临界压力为P，密封隔膜泵12的出液口、隔膜泵12的排液口、第一容器13和第二容器14，当用户根据需要按下进液启动键153后，微控制单元152发出触发信号给继电器151，控制继电器151闭合，接通电源电路17和隔膜泵12，隔膜泵12接通电源电路17后获得电流开始抽液工作。具体的，进液启动键153触发后开始抽液体，隔膜泵12把液体从A箱(液体源11)输送至B箱(第一容器13)再输送至C箱(第二容器14)。

压力传感器16实时检测隔膜泵12的出液管的出液口压力，并将检测到的出液口压力与之前输入的临界压力做比较(相当于压力传感器16判断出液口压力是否小于临界压力)，当首次检测到出液口压力大于或等于P时，压力传感器16发送断开指令信号给隔膜泵12，控制隔膜泵12断开隔膜泵12的内部开关，停止抽液工作(隔膜泵12停止把液体从A箱输送至B箱)，此时，B箱和C箱中的液体均为满箱状态，隔膜泵12是因为压力过大而停止工作，继电器151仍然保持闭合状态，电源电路17仍旧给隔膜泵12供电。随着时间的持续，上述C箱可能会根据实际需求被消耗，随着C箱液体有消耗，出液口压力会改变，在这一过程当中，当压力传感器16检测到液口压力小于P时，发送闭合指令信号给隔膜泵12，控制隔膜泵12闭合隔膜泵12的内部开关，继续抽液工作，直到压力传感器16再次检测到出液口压力大于或等于P时为止。当压力传感器16再次检测到出液口压力大于或等于P时，重复执行发送断开指令信号给隔膜泵12，控制隔膜泵12断开隔膜泵12的内部开关，停止抽液工作。

上述液体自动抽取系统，包括依次连通的隔膜泵、第一容器和第二容器，隔膜泵连接控制电路；隔膜泵的出液管处设置有压力传感器；控制电路控制隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器，通过第一容器将液体输送至第二容器；压力传感器检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵断开内部开关，停止从液体源中抽取液体，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵闭合内部开关，从液体源中继续抽取液体至第一容器。该系统通过设置隔膜泵的出液口压力不小于压力预设阈值时停止抽取液体，小于压力预设阈值时抽取液体，可以实现自动无延时补充液体到第一容器。

在上述液体自动抽取系统的基础上，本发明实施例还提供了另一种液5体自动抽取系统，如图3所示，电源电路17包括：依次连接的适配器171、母座172、开关173；开关173连接继电器151，用于将适配器171输送的第一电压提供给继电器151。

具体地，电源电路17还包括与开关173连接的第一电压转换模块174、分别与第一电压转换模块174和微控制单元152连接的第二电压转换模块0175；第一电压转换模块174用于将适配器171输送的第一电压转换成第二

电压；第二电压转换模块175用于将第一电压转换模块输送的第二电压转换成第三电压，并发送至微控制单元152。

在具体实现过程中，上述适配器可以通过连接线插头插在DC(直流)

母座上，提供稳定的电源(比如24V电压)，开关可以采用船型开关，通5过闭合船型开关可以将电源提供给第一电压转换模块(具体可以采用Buck变换器)，将24V电压(第一电压)降压成5V(第二电压)，第一电压转换模块再将5V电压通过第二电压转换模块(具体可以采用LDO变换器)降压成3.3V(第三电压)，5V和3.3V给微控制单元提供电源，通过闭合船型开关还可以将24V电源直接提供给继电器。

0在上述液体自动抽取系统的基础上，本发明实施例还提供了另一种液体自动抽取系统，如图4所示，系统还包括电流检测芯片18；电流检测芯片18分别连接继电器151和微控制单元152；电流检测芯片18用于采集继电器151提供的工作电流，并将工作电流转换成工作电压发送至微控制单

元152；微控制单元152用于获取工作电压中大于电压预设阈值的目标电压5的持续时间，例如，电压预设阈值可以为0.75V(工作电流1.5A*采样电阻0.01R*50倍＝0.75V)；如果持续时间小于第三预设阈值，确定出液管的出液口压力不小于压力预设阈值。微控制单元152用于如果持续时间不小于第三预设阈值，控制继电器151与电源电路17断开连接，以控制隔膜泵12停止从液体源11中抽取液体至第一容器13。

在具体实现过程中，液体输送时有可能会存在漏液风险，比如输送管连接不紧密，输送管有裂缝等。

为了检测系统是否存在漏液情况，可以预先在微控制单元中输入一个时间阈值(相当于第三预设阈值)，该时间阈值可以为第一容器的容积除以第一差值得到的第一运算结果；其中，第一差值为第一容器的进液速度与排液速度之间的差值。具体的，假设第一容器的容积6L，第一容器的进液速度(也就是出液管的出液速度为2L/min),第一容器的排液速度(也就是输送管的排液速度为1L/min)，则时间阈值为6min(分钟)，实际实现时，由于第二容器中液体的消耗量很小，因此对液体装满整个A箱和B箱所用的时间(时间阈值)，也即隔膜泵工作的时间，并不会产生太大影响。

然后通过电流检测芯片(具体可以采用INA194芯片)，采集继电器提供给隔膜泵的工作电流，实际实现时，可以参见如图5所示的另一种液体自动抽取过程示意图，假设隔膜泵进行抽液工作，则电流检测芯片可以采集到比较大的电流，对应大电压，如果隔膜泵因为压力过大停止抽液工作，则电流检测芯片可以采集到比较小的电流，对应小电压，因此可以预先在微控制单元中输入一个电压阈值(相当于电压预设阈值)。电流检测芯片将采集到的电流转换成电压发送至微控制单元，如果发送的电压大于电压预设阈值就认为是目标电压(隔膜泵工作时对应的电压)，微控制单元内部设置有定时器，用于累计目标电压的持续时间，假设预先输入的N(第三预设阈值)为6(相当于电流采样，判断电流中工作电流持续时间是否在N分钟以上)，当定时器计数到6后，目标电压仍然存在，则微控制单元可以发送命令信号给继电器，控制继电器断开，进而使隔膜泵停止工作(相当于内部定时器计数N分钟后，会通过切断功率端电源，进而使隔膜泵停止工作)。当定时器计数到6后或还没到6(比如4、5等)，目标电压已经不存在，则可以确认B箱和C箱已经是满液状态，隔膜泵因为压力过大(出液口压力大于或等于临界压力)而停止工作(隔膜泵停止把液体从A箱输送至B箱)，此时，适配器171仍旧给隔膜泵供电。

上述目标电压的持续时间可以代表隔膜泵的抽液时间，如果抽液时间大于设定的时间阈值，表示出液口压力一直没有大于或等于预设的临界压力，隔膜泵一直在抽液，因此有可能是漏液造成B箱和C箱无法注满液体(漏液比较严重)，或者是漏液造成B箱和C箱需要超过预设时间后才可以注满液体(轻微漏液)。

在上述液体自动抽取系统的基础上，本发明实施例还提供了另一种液体自动抽取系统，如图6所示，微控制单元还连接报警器19和报警消除按钮20；微控制单元还用于如果持续时间不小于第三预设阈值，发送报警信号至接报警器和报警消除按钮；其中，报警信号用于指示报警器发出声音，报警信号还用于指示报警消除按钮发光；微控制单元还用于如果接收到触发报警消除按钮的触发信号，控制报警器停止发出声音且控制报警消除按钮停止发光。

上述报警消除按钮可以设置在第一容器外侧的顶部，上述报警器可以是蜂鸣器，也可以是其他可以发出声音报警的器件，实际实现时，可以参见如图7所示的另一种液体自动抽取过程示意图。当内部定时器计数N分钟后，切断功率端电源，进而使隔膜泵停止工作后(也即检测到有可能发生漏液风险)，微控制单元发送报警信号给蜂鸣器和报警消除按钮，让蜂鸣器发出声音，让报警消除按钮发出橙色光，提醒检查系统液路气密性(相当于蜂鸣器和按钮发出有漏液风险的声光报警，提醒工作人员进行主动排查维护)。用户还可以根据实际需求选择取消声光报警，具体的，为了避免一直进行声光报警给客户造成困扰，可以按下报警消除按钮，微控制单元接收到触发报警消除按钮的触发信号，控制蜂鸣器停止发出声音、警消除按钮停止发出橙色光(相当于报警消除按钮被触发，蜂鸣器和按钮停止发出有漏液风险的声光报警)。

实际实现时，上述继电器、微控制单元、排液启动键、报警消除按钮、蜂鸣器、电流检测芯片、母座、开关、第一电压转换模块、第二电压转换模块均可以集成到一块PCB(电路板)中。

在具体实现过程中，参见如图8所示的另一种液体自动抽取过程示意图，C箱的液体消耗情况通常为少量多次，因此当隔膜泵第一次因为压力过大而停止工作后，假设C箱液体有消耗，出液口压力发生改变，可以接着电流采样，判断当前工作电流AD值是否突变，由于隔膜泵第一次因为压力过大而停止工作后，并没有停止给隔膜泵供电，因此电流检测芯片可以继续采集继电器的当前电流，并将当前电流转换成当前电压(相当于上述AD值)发送至微控制单元，具体的，突变可以理解为当前电流从低值突变到高值(对应微控制单元接收到的当前电压从低值突变到高值)或当前电流从高值突变到低值(对应微控制单元接收到的当前电压从低值突变到高值)，通常情况下，隔膜泵停止工作时会有较低的AD值，隔膜泵工作时会有较高的AD值，因此MCU处理器(微控制单元)可以通过判断当前工作电流AD值来判断泵的工作状态。

由于C箱液体被少量多次消耗，隔膜泵继续每次开始抽水和停止抽水之间的时间间隔很短，导致隔膜泵频繁抽水，影响使用寿命，实际实现时，在临界压力附近，AD值会突变，微控制单元可以通过控制继电器断开(切断功率端电源)，做n(相当于第四预设阈值)分钟延时后再使继电器闭合来控制隔膜泵供电，解决隔膜泵在临界压力附近频繁抽水这种现象的发生。

具体的，可以在微控制单元中预先输入第四预设阈值，该第四预设阈值可以为第一容器的容积的20％除以第一容器的排液速度得到的第二运算结果，也就是第一容器中液体经排液口放出20％液体所用时间。具体的，假设第一容器的容积6L，则第一容器的容积的20％为1.2L，第一容器的排液速度(也就是输送管的排液速度为0.3L/min)，则时间阈值为4min(分钟)。

如果当前工作电流AD值发生突变(从低值突变到高值)，表示随着C箱液体的消耗，出液口压力此时小于临界压力，隔膜泵继续开始工作，微控制单元可以发送控制信号给继电器，控制继电器断开(切断功率端电源)，以使隔膜泵因断电而停止工作，当断电持续n分钟后，再控制继电器闭合，以使隔膜泵得电而工作。

当继电器闭合，隔膜泵得电工作一段时间后，检测到当前工作电流AD值发生突变(从高值突变到低值)，表示随着隔膜泵抽取液体到B箱中，出液口压力此时大于或等于临界压力，隔膜泵停止工作，微控制单元可以发送控制信号给继电器，控制继电器断开(切断功率端电源)，以使隔膜泵因断电而停止工作，当断电持续n分钟后，再控制继电器闭合，以使隔膜泵得电而工作。

如果当前工作电流AD值没有发生突变，可以接着判断出液口压力是否小于临界压力，如果小于临界压力，隔膜泵继续工作，具体的，当继电器闭合，隔膜泵得电工作一段时间后，检测到当前工作电流AD值没有发生突变，仍然保持高值，出液口压力小于临界压力，隔膜泵继续工作；如果不小于临界压力，隔膜泵仍停止工作，具体的，当隔膜泵第一次停止工作后，检测到当前工作电流AD值没有发生突变，仍然保持低值，出液口压力不小于临界压力，隔膜泵继续停止工作。

为了更好的理解上述实施例，可以参见如图9所示的一种电流采集触发电路图，三极管(Q6)的集电极与继电器(K1)连接，微控制单元发送的触发信号(pump MCU)经过三极管发送至继电器，控制继电器闭合，来接通24V电源，给隔膜泵端子(J4503)供电，实际实现时，Q6集电极最大电流为0.5A，放大倍数100-200，K1控制端额定电流9.2mA,隔膜泵额定工作电压是24V，额定工作电流是3A，隔膜泵的工作电流通过采样电阻(R37、R40)生成0.03V电压，这个微弱的采样电压经过50倍的INA194电流放大芯片(电流检测芯片)进行放大生成0.15V电压，这个电压会直接连接到MCU，采集ADC信号，此ADC信号作为判断当前工作的电流的依据，通过ADC数值大小监测当前隔膜泵工作状态。

本发明实施例还提供了一种液体自动抽取方法，如图10所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，控制电路控制隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器，通过第一容器将液体输送至第二容器；其中，隔膜泵的出液管处设置有压力传感器。

步骤S104，压力传感器检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵的内部开关断开，以停止从液体源中抽取液体至第一容器，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵的内部开关闭合，以从液体源中继续抽取液体至第一容器。

上述提供的液体自动抽取方法，包括控制电路控制隔膜泵从液体源中抽取液体至第一容器，通过第一容器将液体输送至第二容器；压力传感器检测出液管的出液口压力，当出液口压力不小于压力预设阈值时，控制隔膜泵断开内部开关，停止从液体源中抽取液体，直至出液口压力小于压力预设阈值，控制隔膜泵闭合内部开关，从液体源中继续抽取液体至第一容器。该方式通过设置隔膜泵的出液口压力不小于压力预设阈值时停止抽取液体，小于压力预设阈值时抽取液体，可以实现自动无延时补充液体到第一容器。

本发明实施例所提供的液体自动抽取方法，其实现原理及产生的技术效果和前述液体自动抽取系统实施例相同，液体自动抽取方法实施例部分，可参考前述液体自动抽取系统实施例中相应内容。

本发明实施例还提供了一种分析仪，如图11所示，分析仪30包括上述任一项的液体自动抽取系统301。

上述分析仪可以为体外检测仪，例如可以为化学发光分析仪等，具体的可以为电化学发光分析仪。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。