新编100187 朱远飞 自动移液器计算机控制系统开发前期报告.doc

河北工业大学本科毕业设计(论文)前期报告
毕业设计(论文)题目: 自动移液器计算机控制系统开发
专业(方向):测控技术与仪器
学生信息:
学号:100187 姓名:朱远飞班级:测控101
指导教师信息:
教师号: 姓名:张思祥职称:教授
报告提交日期:

随着分析仪器的现代化进程,实验室中的手工进样逐步被取代。越来越多的自动化技术得到应用,自动化技术用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展人的器官功能,极大地提高劳动生产率,增强人类认识世界和改造世界的能力。
自动化移液进行水质检测可以有效地提高工作效率,对于多种水样同时检测对比提供了很大的方便。
开发自动移液器计算机控制系统可以在实验室中快速的进行样本标定。由于人工进行化学试剂的配制对于一些危险的化学品容易造成事故,并且在精度和准确性上很多时候有很多不确定的因素,往往出现很多问题。计算机控制系统在精度和准确性方面都很高,完全满足要求。同时将人与危险的化学药品隔离可以有效地保护人的生命安全。
总而言之,自动化是现代化发展的重要方向之一,算机控制系统代替人工操作将促进科学技术的进一步深入研究。

随着科学技术的发展,自动化水平不断上升,水质检测中通过自动移液器来配制需要的试剂。基于水质检测的自动化移液器计算机系统能在短时间内完***工不能完成的工作。通过对不同的自动化进样器的比较,得到经济实用的自动化移液器。满足不同精度的要求的自动化移液器适用不同领域。对于生物领域,精度一般要求在微升甚至更小。在普通的化学领域,精度一般要求在毫升以内,满足人对化学实验的要求。在日常生活中的自动移液基本原理也是一样的。通过对自动移液器计算机开发系统的研究,进一步了解步进电机和xy工作台的机械结构。掌握单片机驱动步进电机的电路以及相关程序的开发。
本课题就是要解决在水质检测中的试剂进给实现自动化的问题,开发一套自动进样的装置,可以自动提取定量的液体并能自动分配到试管架的各个试管中。需要提取的液体有3种,分别是:***钾10ml,浓硫酸30ml,水20ml。试管架尺寸已给定,为:长28cm。宽23cm。加试管后高度:21cm。试管口径:。精度要求:1ml以内。每个试管中同一种液体的量要尽量相等。时间要求:需要在20分钟左右完成16个试管的进样。X-Y方向精度:
1mm以内。这样一个自动化移液器计算机控制系统主要包括三个部分:单片机和驱动步进电机电路的设计,xy工作台的设计,进液和排液整体液路的设计,液位检测与限位开关的信号反馈处理。

步进电机是机电一体化的关键产品之一,单片机驱动步进电机被广泛应用在各种自动化控制系统中。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行器件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,又称为步距角。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量。从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差的特点,广泛应用于各种开环控制。驱动电路利用查表的方法实现步进电机的控制。

传统的机械精密xy工作台虽然价格较低,但由于采用手动,除精度和效率较低外,其潜在的功能未能得到充分利用。为了满足自动化的需要,利用单片机驱动步进电机,从而实现x方向的丝杠导轨和y方向丝杠导轨相互运动,达到准确和快速的定位。xy工作台的控制采用的软件按照模块化的原则进行设计,在主模块下设置了运行方式模块、调速模块、方向控制模块、限位开关模块等。xy工作台具有结构简单、性能稳定、调速方便、实现技术经济指标合理等特点。
3. 进液和排液整体液路的设计
电磁阀和注射器以及步进电机的整体控制实现进液和排液的控制。电磁阀是电磁控制的工业设备,是用来控制流体的自动化基础元件,属于执行器。步进电机通过丝杠控制注射器,注射器连接一个三通阀,三通阀与外界空气相连。电磁阀有两路,进液和出液两个不同的选择路。从而实现进出需要的化学试剂,
进液的时候控制液位,进而控制液体的体积。排液的时候只需要全部排空就可以。这种进液和排液的液路可以有效避免污染注射器,从而保证化学试剂的清洁和效果。

对待移液体进行定量检测需要液位检测,液位检测的准确测量是实现生产过程检测和实时控制的重要保障。传统的浮子式液位计,在长期使用因腐蚀而失效,无法正确检测液位