一種顆粒自動分揀系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種顆粒自動分揀系統(tǒng)主要包括由步進電機驅(qū)動的分離裝置，該分離裝置一側(cè)連接漏斗，另一側(cè)連接電子秤，電子秤分別連接動力泵、篩選裝置、單片機，單片機通過驅(qū)動器連接步進電機；所述單片機；由電子秤RS232接口、RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，以及單片機構(gòu)成的采樣電路；由驅(qū)動器、步進電機、和單片機構(gòu)成的驅(qū)動電路，泵電路，以及篩選電路構(gòu)成一套控制系統(tǒng)。本實用新型采用步進電機的進樣驅(qū)動原理，將分離裝置螺桿的旋轉(zhuǎn)運動變成顆粒的直線運動，從而能夠通過單片機控制，實現(xiàn)顆粒的開環(huán)式無人化自動分離模式，提高了分離的效率，為科學研究節(jié)余了時間；用具有傳出數(shù)據(jù)功能的電子秤可以提高分離中人為因素引起的誤差，提高了分離的精度。
【專利說明】—種顆粒自動分揀系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種自動分揀系統(tǒng)，尤其涉及一種顆粒自動分揀系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]如今，科學實驗中用到的藥物、化學劑很多都是以固體籽粒的形式存在，比如用于診斷檢測用的各種微球，藥物緩控釋技術(shù)及靶向給藥系統(tǒng)中的藥丸，以及用做蛋白質(zhì)結(jié)晶的實驗中的硅膠干燥劑等，而這些微球、藥丸以及干燥劑不可避免的都需要進行篩選，質(zhì)量檢測等工序，而這些工序大多涉及到顆粒的分揀問題。
[0003]以干燥劑為例，干燥劑粒徑一般在1-3_或2-5_之間，大小不等，質(zhì)量從幾克到幾百克，重量不一，當其應用于科學研究時，對其粒徑和質(zhì)量有非常嚴格的要求，目前主要是通過手工的方法用篩子進行篩選，這種方法，不但耗費大量的人力，且分選速度慢，效率低，準確性不高，人工分揀成為調(diào)高分揀效率和質(zhì)量的障礙，基于此，本實用新型設計了一種顆粒自動分揀系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對【背景技術(shù)】中存在的問題，本實用新型目的是提供一種可以自動、快速分揀顆粒的系統(tǒng)，克服人工分揀帶來的低效率的問題。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種顆粒自動分揀系統(tǒng)主要包括由步進電機驅(qū)動的分離裝置，該分離裝置一側(cè)連接漏斗，另一側(cè)連接電子秤，所述電子秤分別連接動力泵、篩選裝置，單片機，所述單片機通過驅(qū)動器連接步進電機；所述電子秤RS232接口電性連接RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，所述RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片通過數(shù)據(jù)線連接單片機構(gòu)成采樣電路；所述驅(qū)動器、步進電機、和單片機構(gòu)成驅(qū)動電路，所述動力泵具有泵電路，所述篩選裝置具有篩選電路，所述單片機，采集電路、驅(qū)動電路，泵電路以及篩選電路構(gòu)成一套控制系統(tǒng)。
[0006]作為優(yōu)選地，所述動力泵與單片機之間設有繼電器。
[0007]作為優(yōu)選地，所述泵電路中設有電偶。
[0008]作為優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)進一步包括時鐘電路，所述時鐘電路電性連接所述單片機。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比:本系統(tǒng)提高了分離的精度，實現(xiàn)自動的無人控制篩選模式，為科學研究節(jié)余了時間。其采用步進電機的進樣驅(qū)動原理，將分離裝置螺桿的旋轉(zhuǎn)運動變成顆粒的直線運動，從而能夠通過單片機控制，實現(xiàn)了顆粒的開環(huán)式無人化分離，提高了分離的效率；用具有傳出數(shù)據(jù)功能的電子秤可以提高分離中人為因素引起的誤差，提高了分離的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本系統(tǒng)的電路圖；
[0012]圖3-1為漏斗的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3-2為步進電機運行示意圖；
[0014]圖3-3為螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4-1為分叉導管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4-2為鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4-3為電磁體與支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標號:
[0019]分離裝置1.1動力泵1.2膜1.3電子稱1.4
[0020]步進電機1.5驅(qū)動器1.6篩選裝置1.7單片機1.8
[0021]接收皿1.9 驅(qū)動電路2.1采集電路2.2 RS232-TTL轉(zhuǎn)換芯片2.3
[0022]電耦2.4 泵電路2.5繼電器2.6 時鐘電路2.8
[0023]篩選電路2.9漏斗3.1緩沖區(qū)一 3.2工作速率3.3
[0024]緩沖區(qū)二 3.4進樣速率3.5緩沖區(qū)三3.6工作速率3.7
[0025]緩沖區(qū)四3.8出樣速率3.9進樣口 3.10 出樣口 3.11
[0026]螺桿3.12 金屬層3.13分叉導管4.1鐵芯4.2
[0027]電磁鐵4.3 支架4.4

【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0029]如附圖1、2、3-1、3-2、3-3、4-1、4-2、4-3所不,本實用新型所述的一種顆粒自動分揀系統(tǒng)，主要包括由驅(qū)動裝置驅(qū)動的分離裝置1.1，該分離裝置1.1 一側(cè)連接漏斗3.1，另一側(cè)連接電子秤1.4，所述電子秤1.4分別連接動力泵1.2、篩選裝置1.7，所述篩選裝置1.7連接接收皿1.9 ;其中，所述驅(qū)動裝置包括步進電機1.5、驅(qū)動器1.6以及單片機1.8，所述步進電機1.5 一側(cè)連接所述分離裝置1.1，另一側(cè)連接所述驅(qū)動器1.6，所述驅(qū)動器1.6連接所述單片機1.8，所述單片機1.8分別與動力泵1.2、電子秤1.4以及篩選裝置1.7電性連接。
[0030]所述漏斗3.1具有一敞開的上錐形倉(未圖標)，該上錐形倉下接一輸送管(未圖標)，所述輸送管連通分離裝置1.1，將顆粒倒入所述上錐形倉內(nèi)，顆粒沿著輸送管進入所述分離裝置1.1內(nèi)。
[0031]所述分離裝置1.1由步進電機1.5驅(qū)動，可使顆粒連續(xù)排列，按照一定的時間，一定到間距，一個一個的送到電子秤1.4，實現(xiàn)對單個顆粒的分離。其包括一螺桿3.12，所述螺桿3.12長20cm,大徑為Icm ;小徑為0.6cm,該螺桿3.12的外表面涂設一層金屬層；所述螺桿3.12的兩端分別設有一進樣口 3.11和一出樣口 3.12，所述出樣口 3.12通過玻璃管連接所述電子秤1.4，為了防止顆粒外泄，所述出樣口 3.12 口徑小于所述玻璃管口徑。
[0032]所述步進電機1.5接收到單片機1.8發(fā)送的一個脈沖信號后，就會按照程序設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的，故可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度，從而達到調(diào)速的目的。由于長20cm左右，大徑為Icm的螺桿3.12負載大約兩牛頓左右，根據(jù)此可選擇步進電機1.5的型號，由所需可知，步進電機1.5在一個周期內(nèi)需變速四次，步進電機1.5最高轉(zhuǎn)速(200-300)R/Min，所需進樣速率(假設)120R/Min左右，工作速率(假設)60R/Min左右，所需出樣速率(假設)30R/Min左右，由于對顆粒的分離有較高的要求和精度，故選用四相八拍的步進電機，其步距角Θ = 360/(8*5) = 0.9。，轉(zhuǎn)一圈需n = 360/0.9 = 400個脈沖，振晶Fosc = 12MHz，每送一個脈沖信號需時 T (進樣)= 60/(400*120) = 0.00125，T (出樣)= 60/(400*30) = 0.005T (工作)=60/(400*60) = 0.025,步進電機1.5從出樣速率加速到工作速率再加速到進樣速率，以及從進樣速率減速到工作速率再減速到出樣速率，各需(0.04-0.08)S，即發(fā)送(8-16)個脈沖，轉(zhuǎn)過角度大約10°左右，為緩沖區(qū)角度。故有充足的時間進行速率變換從而滿足對進樣速率的要求。
[0033]所述電子秤1.4包括一底部秤體，以及位于底部秤體上的秤室，所述顆粒進入所述秤室內(nèi)，并在所述底部秤體上完成秤重，秤重后，電子秤RS232接口將測得的數(shù)據(jù)經(jīng)采集電路傳給RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片2.4，最終傳輸給達單片機1.8。
[0034]所述動力泵1.2，主要用于提供抽取動力，在單片機1.8接收到電子秤1.4的數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過判斷，控制動力泵1.2將電子秤1.4上的顆粒抽出送入篩選裝置1.7。所述動力泵1.2設有進氣管，所述進氣管連接輸送管道，且兩者連處設有一隔膜，用以防止顆粒被吸入動力泵1.2內(nèi)。所述輸送管道呈倒置的L形，包括一水平部，以及由該水平部豎直延伸的垂直部，所述水平部連通所述電子秤，所述豎直部豎直向下連通篩選裝置1.7。
[0035]所述篩選裝置1.7，用于將動力泵1.2抽出的顆粒按照質(zhì)量的不同分別送到不同的接收皿1.9。其主要由多個內(nèi)含鐵芯4.2的分叉導管4.1以及電磁鐵4.3組成，其中，所述電磁鐵4.3可由具有同類功能的電磁閥等來替換。所述分叉導管4.1的數(shù)量可根據(jù)需要而定，對于需要精度更高的實驗，可以采用增加分叉導管4.1和接收皿1.9的數(shù)量來實現(xiàn)。在本實施例中，假設按照顆粒的質(zhì)量需分成四個不同的等級，就需要設置三個分叉導管4.1，其中一個在上方，另外兩個位于下方。每個分叉導管4.1由主管道，以及由所述主管道分叉形成的二個從管道組成。在所述分叉導管4.1的分叉處設有一個鐵芯4.2，鐵芯4.2兩旁各固定一電磁鐵4.3，所述電磁鐵4.3固定于支架4.4上。位于上方的分叉導管4.1連接所述動力泵1.2的輸送管道的垂直部，位于下方的兩分叉導管4.1的四個從管道分別連接四個單獨設置的接收皿1.9。
[0036]所述單片機1.8輸出四路脈沖信號，經(jīng)過驅(qū)動器1.6對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機1.5繞組按一定順序通電，從而按照既定的循環(huán)周期使所述分離裝置
1.1內(nèi)螺桿3.12轉(zhuǎn)動。
[0037]上述步進電機L 5，驅(qū)動器1.6，單片機1.8，篩選裝置1.7，動力泵1.2作為本系統(tǒng)的電器元件，組成了本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，用以控制分離裝置的旋轉(zhuǎn)，顆粒的分離、稱重以及篩分。該控制系統(tǒng)包括單片機1.8，驅(qū)動電路2.1，采樣電路2.2，篩選電路2.9，泵電路
2.5。所述采樣電路2.2將顆粒的采樣數(shù)據(jù)(重量或者質(zhì)量等)傳輸給單片機1.8，單片機1.8經(jīng)過分析之后，打開動力泵1.2的開關(guān)以及篩選裝置1.7的開閉，由于動力泵1.2的電壓220V，而單片機1.8輸出電壓為5V，故需要通過一個繼電器2.6來實現(xiàn)低電壓控制高電壓的開關(guān)。為了排除外接的電磁干擾，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和正確率，需要在泵電路2.5中加一個電偶2.4。
[0038]所述采樣電路2.2由電子秤的RS232接口，數(shù)據(jù)線，RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片2.4和單片機1.8構(gòu)成，所述電子秤RS232接口電性連接RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片2.4，所述RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片2.4通過數(shù)據(jù)線連接單片機1.8。所述采樣電路2.2功能是采集數(shù)據(jù)的出入，RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片2.4作為電子秤RS232接口和單片機1.8TTL電平之間轉(zhuǎn)換的橋梁。
[0039]所述驅(qū)動電路2.1由驅(qū)動器1.6、步進電機1.5、和單片機1.8組成。所述單片機1.8輸出四路脈沖信號，經(jīng)過驅(qū)動器1.6后對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機1.5繞組按一定順序通電，從而按照既定的循環(huán)周期帶動螺桿3.12的轉(zhuǎn)動。所述驅(qū)動器1.6，具有升頻升壓功能，這種接口繞組提供的電壓與電機的運行頻率成線性關(guān)系，利用頻率電壓變換器，將驅(qū)動脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入，從而驅(qū)動步進電機1.5的正常運轉(zhuǎn)。
[0040]所述控制系統(tǒng)還包括時鐘電路2.8，所述時鐘電路2.8電性連接所述單片機1.8，其主要由外接晶體以及電容C2和Cl構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，晶振頻率12MHz，可以用來提供單片機1.8片內(nèi)各種微操作的時間基準，引腳XTALl和XTAL2分別是此電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式。
[0041]下面將對分離裝置1.1、篩選裝置1.7以及本系統(tǒng)的工作原理做具體描述:
[0042]分離裝置1.1的工作原理:電源接通之后,將步進電機1.5復位，步進電機1.5運行周期進入緩沖區(qū)一 3.2以工作速率3.3從靜止加速到工作速率，此時顆粒于進樣口 3.10背面滾動，隨后進緩沖區(qū)二 3.4以進樣速率3.5加速至進樣區(qū)3.10達到進樣速率3.5，(進樣速率3.5 =顆粒剛好掉下一顆時的軸承轉(zhuǎn)動速率)，到緩沖區(qū)三3.6，以工作速率減速至工作區(qū)達到工作速率3.3，到緩沖區(qū)四3.8以出樣速率3.9減速至出樣區(qū)達到出樣速率
3.9，于出樣口 3.11釋放出顆粒。(工作區(qū)完成顆粒質(zhì)量的測定，數(shù)據(jù)傳輸，動力泵1.2的提取及篩選)。
[0043]所述篩選裝置1.7的工作原理:顆粒經(jīng)過電子秤秤重后，將數(shù)據(jù)傳送給單片機1.8，單片機1.8按照所采集的數(shù)據(jù)將依次打開動力泵1.2的電磁鐵4.3的開關(guān)，由于與動力泵1.2進氣口相連的的管道明顯要粗于分叉導管4.1的直徑，故將在電子秤和分叉導管
4.1之間產(chǎn)生很強的氣壓差，只需要適當調(diào)節(jié)動力泵1.2的吸氣量的大小就可以輕松地將顆粒抽上來，隨后進入分叉導管4.1，單片機1.8根據(jù)顆粒的質(zhì)量和重量要求，控制各個電磁鐵4.3的偏向，使顆粒相近進入不同的接收皿1.9內(nèi)。
[0044]本系統(tǒng)的工作原理:本系統(tǒng)通過步進電機1.5控制分離裝置1.1，使顆粒按照一定的時間和順序排列依次進入電子秤，之后電子秤電子RS232接口將測得的數(shù)據(jù)經(jīng)采集電路傳給RS232-TT1點評轉(zhuǎn)換芯片2.4，最終到達單片機1.8，單片機1.8分析判斷后，控制打開動力泵1.2的開關(guān)，動力泵1.2打開后，在電子秤1.4與分叉導管4.1之間產(chǎn)生很強的氣壓差，就可以將電子秤內(nèi)的顆粒抽上來，隨后進入分叉導管4.1，分叉導管4.1到分叉處。通過動力泵1.2以及篩選裝置1.7中電磁鐵4.3開關(guān)的通斷將顆粒按照所要求的質(zhì)量分到不同的接收皿1.9中，形成一完整的自動分揀系統(tǒng)，從而實現(xiàn)顆粒的分離和精確的篩選
[0045]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種顆粒自動分揀系統(tǒng)，其特征在于:主要包括由步進電機(1.5)驅(qū)動的分離裝置(1.1)，該分離裝置(1.1) 一側(cè)連接漏斗(3.1)，另一側(cè)連接電子秤(1.4)，所述電子秤(1.4)分別連接動力泵(1.2)、篩選裝置(1.7)，單片機(1.8)，所述單片機(1.8)通過驅(qū)動器(1.6)連接步進電機(1.5);所述電子秤RS232接口電性連接RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片(2.3)，所述RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換芯片(2.3)通過數(shù)據(jù)線連接單片機(1.8)構(gòu)成采樣電路(2.2);所述驅(qū)動器(1.6)、步進電機(1.5)、和單片機(1.8)構(gòu)成驅(qū)動電路(2.1)，所述動力泵(1.2)具有泵電路(2.5)，所述篩選裝置(1.7)具有篩選電路(2.9)，所述單片機(1.8)，采集電路(2.2)、驅(qū)動電路(2.1)，泵電路(2.5)以及篩選電路(2.9)構(gòu)成一套控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顆粒自動分揀系統(tǒng)，其特征在于:所述動力泵(1.2)與單片機(1.8)之間設有繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種顆粒自動分揀系統(tǒng)，其特征在于:所述泵電路(2.5)中設有電偶(2.6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種顆粒自動分揀系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)進一步包括時鐘電路(2.8)，所述時鐘電路(2.8)電性連接所述單片機(1.8)。
【文檔編號】B07C5/38GK204182592SQ201420562116
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】趙勇成, 冉香坤, 朱永迪, 萬超, 方生濤, 白昆 申請人:趙勇成