CN105021767A - 一种自动滴定*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动滴定***，包括：储液瓶、同轴双孔部件、流量计、电磁阀及点胶机。储液瓶内部盛装标准溶液；同轴双孔部件包括：漏斗状的液体管路与套设在液体管路小端外部的气体管路；液体管路的大端通过输液管与储液瓶连通；流量计设置在输液管上；电磁阀设置在输液管上；点胶机通过接管与气体管路连通。该自动滴定***能保证液滴的体积规格一致且足够小，有效提高滴定实验的精度，减轻实验人员的压力和工作量，降低实验人工成本，同时，能准确监测试样颜色的变化，使实验结果更准确。

Description

一种自动滴定***

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，特别涉及一种自动滴定***。

背景技术

滴定是化学，生物，医学等领域常用的技术与手段，它通过两种溶液的定量反应来确定待测物质的含量。一般来说，对于酸碱中和滴定，在反应达到终点时会发生颜色变化，实验员就是依靠该颜色变化来确定反应的完成。

滴定时每一滴液滴的精度十分重要，对于常规滴定管来说，lml约为20滴，即一滴约为0.05ml，但是终点反应有时只需要0.05ml的一半或者三分之一等更小体积时，常规滴定管就不能满足这样的要求了。如果继续使用常规滴定管，则会因产生的标准溶液体积过大导致滴定数据不准。尤其对于高精度的滴定实验来说，高精度小体积的液滴就更加的重要了。

对于产生较一致的微小液滴的技术，现有技术中有使用PLC精密滴定***进行滴定，该***使用伺服驱动器驱动伺服电机，电机控制注射器活塞的移动，通过活塞的移动来控制滴定管的滴定，在该***中每一滴液滴滴入事先准备好的烧杯中，该烧杯放置在电子称上，电子称将每次称量的质量发送给PLC，一旦PLC的发现称量的质量与自己设定的质量不一致，则PLC就会给电机发送更改的命令，该***可以产生相对较为一致的液滴，但是每一滴液滴只能达到0.03ml，相对于常规滴定管来说还不是很小。

因此，现有技术中的设备或装置因为其结构的局限性，不能产生高精度小体积的液滴，无法满足高精度的滴定实验的要求。同时，现有装置通过人工监测并终止实验，从开始到实验结束，实验员都需要长时间观察着滴定实验，一旦进行大批量的滴定反应实验时，就会给实验员的眼睛和身体造成很大压力，也增加了实验的成本，而且人工监测不能准确监测溶液颜色的变化，导致滴定过程停止不及时，增大实验结果出错的概率。

发明内容

本发明提供了一种自动滴定***，解决了或部分解决了现有技术中不能产生高精度小体积的液滴，人工监测不能准确监测溶液颜色的变化且造成实验人员劳动强度过大的技术问题，实现了保证液滴的体积规格一致且足够小，有效提高滴定反应实验的精度，减轻实验人员的压力和工作量，降低实验人工成本，以及保证能准确监测试样颜色的变化，使实验结果更准确的技术效果。

本发明提供的一种自动滴定***，用于检测试样中待测物的含量，所述试样设置在试样瓶内，所述滴定***包括：

储液瓶，内部盛装与所述试样反应的标准溶液；

同轴双孔部件，包括：漏斗状的液体管路与套设在所述液体管路小端外部的气体管路；所述液体管路的大端通过输液管与所述储液瓶连通，所述液体管路的小端位于所述试样瓶的瓶口上方；

流量计，设置在所述输液管上；

电磁阀，设置在所述输液管上，位于所述流量计与所述同轴双孔部件之间；

点胶机，通过接管与所述气体管路连通；

其中，所述点胶机间断向所述气体管路通入气体，使所述液体管路内的标准溶液以设定频率滴入所述试样瓶；所述试样瓶内的试样与所述标准溶液发生反应后颜色产生变化，所述流量计记录所述标准溶液的滴入量，进而确定所述试样中待测物的含量。

作为优选，所述点胶机与气缸通过接管连通，所述气缸用于向所述点胶机供气；

所述气缸的输出端通过接管与所述储液瓶连通；

所述气缸与储液瓶之间的所述接管上设置减压阀；

其中，所述气缸向所述储液瓶内通入气体，所述气体驱动所述储液瓶内的标准溶液流向所述同轴双孔部件的液体管路。

作为优选，所述滴定***还包括：

红外线传感器，设置在所述液体管路底端出口的下方，用于检测所述标准溶液的滴落数量；

颜色传感器，设置在所述试样瓶外，用于检测所述试样瓶内试样颜色的变化；

处理单元，与所述红外线传感器及颜色传感器电性连接；

继电器，与所述处理单元及所述电磁阀电性连接；所述继电器能控制所述电磁阀的打开或关闭；

其中，所述颜色传感器发送颜色特征信号到所述处理单元；当所述试样的颜色发生变化时，所述颜色特征信号对应产生变化，所述处理单元接收变化的所述颜色特征信号后，向所述继电器发出关闭信号，使所述电磁阀关闭，进而使所述液体管路内的标准溶液停止向下滴落，所述红外线传感器检测此过程中所述标准溶液的滴落数量并产生液滴数信号，所述处理单元接收并存储所述液滴数信号。

作为优选，所述处理单元为数据采集卡。

作为优选，所述滴定***还包括：

磁力搅拌器，包括：底座及搅拌子；

所述试样瓶设置在所述底座上；所述搅拌子设置在所述试样瓶内部的试样中；

其中，所述磁力搅拌器工作，所述搅拌子在磁力作用下产生旋转，所述试样瓶内的试样与所述标准溶液在所述搅拌子的旋转作用下充分混合反应。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、由于采用了同轴双孔部件的液体管路与储液瓶连通，气体管路与点胶机连通，同时在储液瓶与同轴双孔部件之间设置流量计，点胶机将一定频率的压缩气体作用在同轴双孔部件的气体管路内，使液体管路底端的标准溶液液滴被细分，频率越大，流过的液滴体积越小，细分的程度就会越高，每一滴标准溶液的体积就会越小；在标准溶液滴落的过程中，储液瓶不断向液体管路输送标准溶液，而流量计能调整标准溶液的流量处于合适的范围内，流经流量计的标准溶液的流量足够小，点胶机的频率足够大，则输出的标准溶液的液滴体积就足够小。这样，有效解决了现有技术中不能产生高精度小体积液滴的技术问题，实现了保证液滴的体积规格一致且足够小，有效提高滴定反应实验的精度，满足高精度滴定实验的要求。

2、由于采用了红外线传感器、颜色传感器、处理单元及继电器，红外线传感器进行标准溶液滴落数的检测，根据滴落数与每一滴液滴体积就能计算出消耗的标准溶液的总体积，进而计算出待测物的含量，同时，通过颜色传感器检测试样的颜色，试样颜色变化时，颜色传感器输出的RGB值也发生变化，处理单元接收颜色传感器的RGB值信号产生变化后，给继电器发出指令，控制电磁阀的关闭，终止滴定实验。这样，有效解决了现有技术中人工监测不能准确监测溶液颜色的变化且造成实验人员劳动强度过大的技术问题，实现了能准确监测试样颜色的变化，使实验结果更准确，同时，在一定程度上减轻实验人员的压力与工作量，降低实验的人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自动滴定***的结构示图；

图2为图1中同轴双孔部件的结构放大图；

图3为本发明实施例提供的自动滴定***的工作流程图。

(图示中各标号代表的部件依次为：1流量计、2储液瓶、3电磁阀、4继电器、5点胶机、6同轴双孔部件、7红外线传感器、8颜色传感器、9磁力搅拌器、10处理单元、11气缸、12减压阀、13液体管路、14气体管路)

具体实施方式

本申请实施例提供了一种自动滴定***，解决了或部分解决了现有技术中不能产生高精度小体积的液滴，人工监测不能准确监测溶液颜色的变化且造成实验人员劳动强度过大的技术问题，实现了保证液滴的体积规格一致且足够小，有效提高滴定反应实验的精度，减轻实验人员的压力和工作量，降低实验人工成本，以及保证能准确监测试样颜色的变化，使实验结果更准确的技术效果。

本申请实施例提供的一种自动滴定***，用于检测试样中待测物的含量，试样设置在试样瓶内，参见附图1，该滴定***包括：储液瓶2、同轴双孔部件6、流量计1、电磁阀3及点胶机5。储液瓶2的内部盛装与试样反应的标准溶液。

参见附图2，同轴双孔部件6包括：漏斗状的液体管路13与套设在液体管路13小端外部的气体管路14；液体管路13的大端通过输液管与储液瓶2连通，液体管路13的小端位于试样瓶的瓶口上方。当标准溶液的液体流到同轴双孔部件6的液体管路13的底端时，就会在该处受到点胶机5对液滴产生的一定频率的推力，该力是由点胶机5的压缩空气产生的，在点胶机5一定频率的推力作用下，液滴就会按一定频率脱离液体管路13的底端下落，合理设置流量计1和点胶机5的频率能得到较为一致且体积足够小的液滴。

流量计1设置在输液管上；通过控制流经流量计1的标准溶液的体积与点胶机5的频率去控制输出的液滴体积大小，在合适的范围内，流经流量计1的液体体积越小，点胶机5的频率越大，输出的液滴体积就越小。电磁阀3设置在输液管上，位于流量计1与同轴双孔部件6之间，用于控制标准溶液通路的流动或停止，进而实现实验的进行或终止。

点胶机5通过接管与气体管路14连通；其中，点胶机5间断向气体管路14通入气体，使液体管路13内的标准溶液以设定频率滴入试样瓶；试样瓶内的试样与标准溶液发生反应后颜色产生变化，流量计1记录标准溶液的滴入量，进而确定试样中待测物的含量。

作为优选，点胶机5与气缸11通过接管连通，气缸11用于向点胶机5供气；气缸11的输出端通过接管与储液瓶2连通；气缸11与储液瓶2之间的接管上设置减压阀12；其中，气缸11向储液瓶2内通入气体，气体驱动储液瓶2内的标准溶液流向同轴双孔部件6的液体管路13，保证储液瓶2内的标准溶液正常流动与产生的标准液滴一致。

作为优选，滴定***还包括：红外线传感器7、颜色传感器8、处理单元10及继电器4。红外线传感器7设置在液体管路13底端出口的下方，用于检测标准溶液的滴落数量；通过红外线传感器7可以检测下落的液滴的滴数，根据已知滴数与已知的每一滴液滴体积就可以计算出总共所消耗的标准溶液的体积，进而计算出待测物质的含量。

颜色传感器8设置在试样瓶外，用于检测试样瓶内试样颜色的变化；通过颜色传感器8监控试样颜色的变化，不需要实验员长时间的盯着待测溶液，在一定程度上减轻了实验员的压力与工作量，间接地降低了实验的人工成本。

处理单元10与红外线传感器7及颜色传感器8电性连接；作为一种优选的实施例，处理单元10为数据采集卡，其工作原理为：任何一个物体的颜色都是由红绿蓝三原色混合构成的，肉眼所见的物体颜色不同是因为这三原色的混合比例不同，根据这个原理设计RGB颜色传感器8，RGB分别代表红绿蓝三种颜色。一个物体的颜色就代表了一组RGB值，当颜色不一样时RGB的值也就不一样。一旦试样颜色变化时，颜色传感器8输出的RGB的值也就不一样，数据采集卡采集到的RGB的值发生变化，则说明试样的颜色发生了变化，进而利用数据采集卡通过继电器去控制电磁阀4，切断***通路，终止滴定。

继电器4与处理单元10及电磁阀3电性连接；继电器4能控制电磁阀的打开或关闭；其中，颜色传感器8发送颜色特征信号到处理单元10；当试样的颜色发生变化时，颜色特征信号对应产生变化，处理单元10接收变化的颜色特征信号后，向继电器4发出关闭信号，使电磁阀3关闭，进而使液体管路13内的标准溶液停止向下滴落，红外线传感器7检测此过程中标准溶液的滴落数量并产生液滴数信号，处理单元10接收并存储液滴数信息。

作为优选，该滴定***还包括：磁力搅拌器9，磁力搅拌器9包括：底座及搅拌子；试样瓶设置在底座上；搅拌子设置在试样瓶内部的试样中；其中，磁力搅拌器9工作，搅拌子在磁力作用下产生旋转，试样瓶内的试样与标准溶液在搅拌子的旋转作用下充分混合反应，有利于缩短实验时间。

参见附图3，下面详细介绍该自动滴定***的工作原理：

标准溶液从储液瓶2流出，经管道流入流量计1，调整流量计1为合适的设定值，此时通过流量计1可以确定每一滴液滴的体积；标准溶液经管道流经电磁阀3，然后再经管道流至同轴双孔部件6。

同轴双孔部件6经点胶机5产生的一定频率压缩空气的作用下标准溶液进行细分产生液滴；之后，液滴会下落至盛有试样的试样瓶中，在下落途中，红外线传感器7统计监测到的液滴的滴落数，并在数据采集卡上进行处理分析，统计出经过的标准溶液的液滴滴数。

标准溶液的液滴下落至试样瓶中与试样进行反应，同时磁力搅拌器9中的搅拌子搅拌溶液，使得标准溶液与试样充分混合反应；一旦反应达到终点，溶液颜色则发生变化，颜色传感器8则将这种颜色变化信号发送给数据采集卡，数据采集卡经过分析处理后将通过继电器4切断电磁阀3，终止滴定。在整个实验过程中，气缸11产生的另一部分气压会通过减压阀12施加在储液瓶2，保证储液瓶2内的标准溶液正常流动与产生的标准液滴一致。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、由于采用了同轴双孔部件6的液体管路13与储液瓶2连通，气体管路14与点胶机5连通，同时在储液瓶2与同轴双孔部件6之间设置流量计1，点胶机5将一定频率的压缩气体作用在同轴双孔部件6的气体管路14内，使液体管路13底端的标准溶液液滴被细分，频率越大，流过的液滴体积越小，细分的程度就会越高，每一滴标准溶液的体积就会越小；在标准溶液滴落的过程中，储液瓶2不断向液体管路13输送标准溶液，而流量计1能调整标准溶液的流量处于合适的范围内，流经流量计1的标准溶液的流量足够小，点胶机5的频率足够大，则输出的标准溶液的液滴体积就足够小。这样，有效解决了现有技术中不能产生高精度小体积液滴的技术问题，实现了保证液滴的体积规格一致且足够小，有效提高滴定反应实验的精度，满足高精度滴定实验的要求。

2、由于采用了红外线传感器7、颜色传感器8、处理单元10及继电器4，红外线传感器7进行标准溶液滴落数的检测，根据滴落数与每一滴液滴体积就能计算出消耗的标准溶液的总体积，进而计算出待测物的含量，同时，通过颜色传感器8检测试样的颜色，试样颜色变化时，颜色传感器8输出的RGB值也发生变化，处理单元10接收颜色传感器8的RGB值信号产生变化后，给继电器4发出指令，控制电磁阀3的关闭，终止滴定实验。这样，有效解决了现有技术中人工监测不能准确监测溶液颜色的变化且造成实验人员劳动强度过大的技术问题，实现了能准确监测试样颜色的变化，使实验结果更准确，同时，在一定程度上减轻实验人员的压力与工作量，降低实验的人工成本。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动滴定***，用于检测试样中待测物的含量，所述试样设置在试样瓶内，其特征在于，所述滴定***包括：

储液瓶，内部盛装与所述试样反应的标准溶液；

同轴双孔部件，包括：漏斗状的液体管路与套设在所述液体管路小端外部的气体管路；所述液体管路的大端通过输液管与所述储液瓶连通，所述液体管路的小端位于所述试样瓶的瓶口上方；

流量计，设置在所述输液管上；

电磁阀，设置在所述输液管上，位于所述流量计与所述同轴双孔部件之间；

点胶机，通过接管与所述气体管路连通；

其中，所述点胶机间断向所述气体管路通入气体，使所述液体管路内的标准溶液以设定频率滴入所述试样瓶；所述试样瓶内的试样与所述标准溶液发生反应后颜色产生变化，所述流量计记录所述标准溶液的滴入量，进而确定所述试样中待测物的含量。

2.如权利要求1所述的滴定***，其特征在于，

所述点胶机与气缸通过接管连通，所述气缸用于向所述点胶机供气；

所述气缸的输出端通过接管与所述储液瓶连通；

所述气缸与储液瓶之间的所述接管上设置减压阀；

其中，所述气缸向所述储液瓶内通入气体，所述气体驱动所述储液瓶内的标准溶液流向所述同轴双孔部件的液体管路。

3.如权利要求1所述的滴定***，其特征在于，所述滴定***还包括：

红外线传感器，设置在所述液体管路底端出口的下方，用于检测所述标准溶液的滴落数量；

颜色传感器，设置在所述试样瓶外，用于检测所述试样瓶内试样颜色的变化；

处理单元，与所述红外线传感器及颜色传感器电性连接；

继电器，与所述处理单元及所述电磁阀电性连接；所述继电器能控制所述电磁阀的打开或关闭；

其中，所述颜色传感器发送颜色特征信号到所述处理单元；当所述试样的颜色发生变化时，所述颜色特征信号对应产生变化，所述处理单元接收变化的所述颜色特征信号后，向所述继电器发出关闭信号，使所述电磁阀关闭，进而使所述液体管路内的标准溶液停止向下滴落，所述红外线传感器检测此过程中所述标准溶液的滴落数量并产生液滴数信号，所述处理单元接收并存储所述液滴数信号。

4.如权利要求3所述的滴定***，其特征在于，

所述处理单元为数据采集卡。

5.如权利要求1所述的滴定***，其特征在于，所述滴定***还包括：

磁力搅拌器，包括：底座及搅拌子；

所述试样瓶设置在所述底座上；所述搅拌子设置在所述试样瓶内部的试样中；

其中，所述磁力搅拌器工作，所述搅拌子在磁力作用下产生旋转，所述试样瓶内的试样与所述标准溶液在所述搅拌子的旋转作用下充分混合反应。