CN1793873B

CN1793873B - 在线x荧光分析自动制样送测***

Info

Publication number: CN1793873B
Application number: CN 200510022356
Authority: CN
Inventors: 庹先国; 任家富; 陶永莉; 穆克亮; 杨剑波
Original assignee: Chengdu Univeristy of Technology
Current assignee: Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2025-12-23
Also published as: CN1793873A

Abstract

本发明提供了一种在线X荧光分析自动制样送测***。包括底座，置于底痤上的立柱、顶部有送料漏斗的支架、装探测器的移动装置，制样电机装在立柱顶部且其输出轴穿过立柱顶部，丝杆一端伸入立柱顶部与之螺纹配合后伸出立柱顶部且其伸出端底部装有压头，丝杆通过传动机构与制样电机连接，在底座上在与丝杆底部压头相对应位置上有压样垫，与压样垫和压头配合的样品杯装于受步进电机带动的旋转臂上，支架内相对于送料漏斗出料口处有受传动电机带动的含传送带的传送装置，所述的***中有采用单片机U₁控制各电机工作的控制装置。本发明自动化程度高。

Description

在线X荧光分析自动制样送测***

技术领域

本发明与在线X荧光分析自动制样送测***有关。

背景技术

在矿山、冶金行业中，矿料在皮带上昼夜不停地传送。人们要测量皮带上矿料的元素含量变化情况，以确定后面工艺流程或计算当日流过的元素总重量。为了能在线测量皮带上传送的矿料元素的含量，目前使用的一种先进在线X荧光分析方法，不需要配制溶液可直接分析出样品中元素的含量，只需要定时对皮带上传送的矿料进行取样，制成测量样品，然后对制得的样品进行测量分析，用之来代表皮带上样品的平均含量。该方法具有快速、准确的特点。它要求的条件是测量时的几何条件保持一致即可，通常是将皮带上的矿样压成饼状来测量，因此，为了满足在线X荧光分析的测量条件，并能够将取得的样品送入测量***，自动地压成饼，然后送给X荧光分析***分析，待分析完后，自动将样品从X灾光分析***的探测器上取走。为了实现在线X荧光分析，必须有一个伺服机构来完成送样、送测、去样工作，并且能在计算机***的远程控制下自动完成以上一系列动作。目前在国内外尚无用于铁精矿在在线中能够自动对皮带上取样品进行自动送到制样测量装置中压制成饼状测量样品，再送到探测器处进行测量，待测量完毕后，自动去掉该样品的装置。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于铁精矿在在线中能够自动对皮带上取样样品自动压制成饼状测量样品，再送到探测器处进行测量，待测量完毕后，自动去掉该样品的在线X荧光分析自动制样送测***。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明在线X荧光分析自动制样送测***，包括底座，置于底痤上的主柱、顶部有送料漏斗的支架、装探测器的移动传动装置，制样电机装在立柱顶部且其输出轴穿过立柱顶部，丝杆一端伸入立柱顶部与之螺之螺纹配合后伸出立柱顶部且其伸出端底部装有压头，丝杆通过传动机构与制样电机连接，在底座上在与丝杆底部压头相对应位置上有压样垫，与压样垫和压头配合的样品杯装于受步进电机带动的旋转臂上，支架内相对于送料漏斗出料口处有受传动电机带动的含传送带的传送装置，所述的***中有采用单片机U₁控制各电机工作的控制装置，控制装置包括装在立柱顶部的竖直支架上的置顶传感器、置底传感器，装在丝杆顶部上的与置顶传感器、置底传感器配合的感应片，装于样品杯上的感应片，分别装在支架上的与样品杯上的感应片配合的0°传感器、90°传感器、180°传感器，分别装在移动装置上的置左传感器、置右传感器，装在探测器上的与置左传感器、置右传感器配合的感应片，各传感器分别通过驱动器与单片机U₁连接或直接与单片机U₁连接从而控制各电机的工作状态，单片机U₁采用型号为77E58的单片机。

上述的0°传感器、90°传感器、180°传感器分别通过驱动器U_2A、U_2B、U_2C与单片机U₁连接，驱动器U_2A、U_2B、U_2C的可采用型号为CD4011的驱动器。

上述的置顶传感器、置底传感器、置左传感器、置右传感器分别直接与单片机U₁连接。

上述的单片机U₁通过串行接口与计算机连接，可采用RS232串行接口。

上述的支架上有与传动皮带转向处相切的滑道，使待测料准确落入样品杯中。

上述的***中有与丝杆螺纹连接且装在立柱顶部上的丝杆定位套。

本发明是一个以单片机为核心的***，各种动作：送样、制样、测样、去样的执行和位置检测都由单片机完成，通过串行接口接收远在1000米外的中央控制***——计算机的命令，完成中央控制***的指令动作。每一个动作规定一个代码，执行完一个动作后给中央控制计算机发送一个代码，若给定时间内得不到执行动作的回码时，便可肯定自动制样送测***有故障，立即会产生一个警告，提示操作者到现场查看。本发明用于铁精矿在在线中能够自动对皮带上取样样品自动压制成饼状测量样品，再送到探测器处进行测量，待测量完毕后自动去掉该样品，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明结构示意图同时也是送样示意图。

图2为图1的左视图。

图3为本发明制样示意图。

图4为图3的左视图。

图5为本发明测样示意图。

图6为图5的左视图。

图7为探测器移动示意图。

图8为图9的俯视图。

图9为为本发明去样示意图。

图10为图7的左视图。

图11为本发明控制电路框图。

图12为本发明控制电路原理图1。

图13为本发明控制电路原理图2。

图14为本发明控制电路原理图3。

图15为传动电机工作原理图。

图16为主程序流程图。

图17为中断程序流程图。

具体实施方式

参见图1～图10，底座28上装有立柱16、顶部有送料漏斗8的支架34、装探测器2的移动传动装置1、步进电机支座35。位于支架内的传动装置27中有装在底座上的支座36，水平连接在支座36上的皮带传送架37，受传动电机26带动的装在皮带传送架37上的皮带传动机构38。皮带传送机构38中有与送料漏斗8出料口相对的传送带9。制样电机7装在立柱顶部且输出轴垂直穿过立柱顶部。丝杆15的一端螺纹穿过连接在立柱顶部的丝杆定位套6及立柱顶部内的螺母后其伸出端底部装有压头17。齿轮传动机构中的主动齿轮5、从动齿轮4分别装在制样电机输出轴及丝杆上。在底座上与丝杆压头相对应位置有压样垫23，置于压样垫23上的内腔与压头相配的无底样品杯22。在皮带传送架上有与传送带转向处相切的且一端指向样品杯的滑道10。步进电机支座35上装有步进电机20、与步进电机20连接的减速器19，转动臂21装在减速器输出轴上。样品杯装在转动臂一端上而转动臂的另一端装有配重块18。移动装置2中有探测器移动电机33。控制装置39中有装在立柱顶部竖直支架40上的置顶传感器13、置底传感器12，位于丝杆顶部的与置顶传感器，置底传感器配合的感应片14。在支架29相对于样品杯的位置分别设置有0°传感器25、90°传感器3、180°传感器11，样品杯上有与0°传感器、90°传感器、180°传感器配合的感应片24。探测器移动装置上有置于底座上的置左传感器30、置右传感器31，装于探测器上的与置左传感器、置右传感器配合的螺母(感应片)29。

根据工作过程，将自动制样送测***分为送样、制样、测样、去样四个步骤。每一动作都依靠单片机***通过已编好的程序来控制实现。

1、送样：参见图1、图2，将小传送带上的矿样送到样品杯22中。

位于传动装置27上的传动电机26接收到送料信号后启动旋转，带动传送带9运转。矿样经送料漏斗8落到传送带9上，随传送带9移动至滑道10，再留入样品杯22内。传动装置按预先设定的时间待样品杯22装满后，停止运转，从而停止送料。样品杯22装满后，多余的料从样品杯22的两边流掉，再沿底板孔向外引出。

2、制样：参见图3～图4，将样品杯22中的样品压制成饼。

传动电机26停止，制样电机7运转，主动齿轮5随着转动，带动从动齿轮4旋转，从动齿轮4固定于立柱16内的螺母上，在丝杆定位套6作用下，螺母带动丝杆15下移，按照预先调试好的位置，当丝杆15顶部的感应片14靠近传感器12时，制样电机7接收到信号后停止运转，丝杆15停止移动，这时与丝杆15相连的压头17已将样品杯22内的样品压制成致密的饼。该饼底部平整，可满足X荧光分析对样品的要求。当丝杆15按要求停留一定时间后，制样电机7重新启动，且反向旋转带动丝杆15向上移动，当丝杆15顶部的感应片14靠近传感器13时，制样电机7停止运转，丝杆15停止移动，即回到起始位置。

3、测样：参见图5～图8，将样品杯中压制成饼的样品送到探测器处测量。

当丝杆15退回到起始位置时，步进电机20开始转动，经减速器19变速后，带动转动臂21和固定于转动臂21上的样品杯22(内有已压制成饼的样品)旋转，由0度转至90度，当样品杯22上的感应片24接近传感器3时，单片机***接收到信号后，控制步进电机20停止转动，此时单片机控制探测器移动电机33带动小丝杆32转动，小丝杆32通过移动螺母29带动探测器2向右移动，当移动螺母29到达右传感器31位置时，单片机接收到信号后控制探测器移动电机33停止转动。此时样品杯22中的样品底部中心正好对准探测器2的测量窗中心，按给定的测量时间进行测量。测量完成后，步进电机20重新启动，带动转动臂21和固定于转动臂21上的样品杯22旋转，由90度转至180度，当样品杯上的感应片24接近传感器11时，步进电机20停止转动，样品杯22的轴心线正好与丝杆15的轴心线重合。然后单片机控制探测器移动电机33带动小丝杆32转动，小丝杆32通过移动螺母29带动探测器2向左移动，当移动螺母29到达左传感器30位置时，单片机接收到信号后控制探测器移动电机33停止转动，等待下一次测量。

4、去样：参见图9、图10，将样品杯中测量后的样品打掉。

当***检测到样品杯22位于顶部180度时，制样电机7启动，带动丝杆15下移一定位移，将样品杯22内测量后的样品打掉，然后制样电机7反向旋转带动丝杆15向上移动，当丝杆15顶部的感应片14靠近传感器13时，制样电机7停止运转，丝杆15停止移动，即回到起始位置。这时步进电机20重新启动，带动转动臂21和样品杯22继续旋转，同时将压样垫23上的样品刮掉。当样品杯22上的感应片24接近传感器25时，步进电机20停止转动，样品杯22的轴心线正好与压样垫23的轴心线重合，并停留在0度位置，等待下次取样。

经过以上步骤自动实现了送样、制样、测样和去样，重复上面的过程便可实现在线分析的自动控制。

本***以单片机(77E58)为核心，同传感器、电机、PC机、键盘和LED显示构成一套完整的***。单片机通过RS232串口与PC机进行通信，当***开始工作后，单片机根据PC机发出的指令驱动相应的电机(传送电机26、制样电机7、转样电机(步进电机)20和探测器移动电机33)工作，传感器检测电机带动装置运行的位置，向单片机发出信号，进而控制电机的工作状态(转动、停止、正转、反转)，同时还采用LED来表示各电机的工作状态，实现工业在线自动分析。本***是在+5V、±12V、+24V的基础上工作。图11为本发明控制电路框图，图12～图14为本发明控制电路原理图。0°传感器、90°传感器、180°传感器分别通过型号为CD4011的驱动器U₂A、U₂B、U₂C与单片机U₁的6脚、7脚、8脚连接，然后通过单片机总线与并行接口U₆(82C55)连接，然后分别通过驱动器U₉控制步进电机的工作状态。置预传感器、置底传感器、置左传感器、置右传感器分别与单片机U₁的3脚、4脚、1脚、2脚连接，然后通过单片机U₁的总线与并行接口U₆连接，分别通过驱动器U₁₁控制制样电机及探测器移动电机工作状态。

在本***中使用较多的是电机和传感器，电机有传送电机26、制样电机7、转样电机(步进电机)20和探测器移动电机33；传感器包括确定样品位置的0°传感器、90°传感器、180°传感器；确定压样丝杆位置的置顶传感器和置底传感器；确定探测器位置的置左传感器和置右传感器。其中，电机驱动采用的是TLP521芯片，传感器驱动采用的是CD4011芯片。下面从电机的角度就单片机、电机、传感器、三者之间协调工作的原理和控制进行说明，每一部分的动作都依靠单片机***通过已编好的程序来控制实现。

1，传送电机

传送电机是一小功率的、带有减速装置的、只有一个转动方向的电机，转速为60转/分钟。在电路中，单片机通过外部I/O接口8255驱动固态继电器，传送电机则由继电器输出的220V交流、输出电流20A来驱动。传送电机工作原理如图15所示。

2，制样电机

制样电机是一个带有减速机构的交流电机，功率约15W，可以在单片机的控制下正转和反转。正转是带动压样丝杆下移，反转是带动丝杆上移，通过压样丝杆的上下移动，可完成制样和打样功能。在***中丝杆压样到底部和上升到顶部处装有位置传感器，单片机通过检测这两个位置传感器来进行控制。在制样的过程中，当丝杆15顶部的感应片14靠近传感器12时，传感器12向单片机发出信号，单片机立即做出反应，发送指令使得制样电机7停止转动；在打样动作完成后，丝杆开始上移，当丝杆15顶部的感应片14靠近传感器13时，传感器13向单片机发出信号，单片机发送指令使得制样电机7停止转动。

3.转样电机

转样电机为5相步进电机，型号为90F006，工作电压为30V，相电流为3A。转样电机在单片机的控制下，以五相十拍的方式工作，可正转反转，可将样品转到0°、90°、180°的位置上。在0°，90°，180°位置上分别装有三个位置传感器，步进电机在单片机的控制下每走一步都要进行位置检查。当样品制作成样饼，丝杆回到起始位置时，单片机发送指令启动步进电机转动，带动样品杯22(内为样饼)上升转至90度位置，并且样品杯22上的感应片24接近传感器3时，单片机接收到传感器3发出的信号后，便会停止电机驱动。样饼在此位置停留一定时间进行测量，当探测器对样饼测量完成后，步进电机带动样品杯继续上升至顶部180°位置，此处的传感器11向单片机发出信号，单片机停止步进电机驱动，制样电机7启动，丝杆15下移，完成打样动作。之后，步进电机继续旋转至0°位置，当样品杯22上的感应片24接近传感器25时，步进电机20停止转动，并停留在0°位置。

4.探测器移动电机

探测器移动电机33(位于图中的移动装置1中)是一个小型交流同步电机。在单片机的控制下，可正转和反转。正转是将探测器移动到左边进行标准样品的测量，反转是将探测器移动到右边进行待测样品的测量。在探测器移动到左边处和右边处分别装有两个位置传感器，单片机通过检测这两个传感器的信号来驱动该探测器。

开机后，***复位，压样丝杆位于顶部位置，转样电机位于0°位置，探测器位于左边。当有按键动作，判断键值。若为自检，***将按照送样、制样、测样、打样的顺序执行，检查***是否能正常工作；若为单步键，则单步执行上述各动作。当PC机发送指令，单片机产生串口中断，进入中断程序处理，中断执行完毕，返回主程序。主程序流程如图15所示，中断程序流程如图16所示。

Claims

1.在线X荧光分析自动制样送测***，其特征在于包括底座、置于底痤上的立柱、顶部有送料漏斗的支架、装探测器的移动装置，制样电机装在立柱顶部且其输出轴穿过立柱顶部，丝杆一端伸入立柱顶部与之螺纹配合后伸出立柱顶部且其伸出端底部装有压头，丝杆通过传动机构与制样电机连接，在底座上在与丝杆底部压头相对应位置上有压样垫，与压样垫和压头配合的样品杯装于受步进电机带动的旋转臂上，支架内相对于送料漏斗出料口处有受传动电机带动的含传送带的传送装置，所述的***中有采用单片机U₁控制各电机工作的控制装置，控制装置包括装在立柱顶部的竖直支架上的置顶传感器、置底传感器，装在丝杆顶部上的与置顶传感器、置底传感器配合的感应片，装于样品杯上的感应片，分别装在支架上的与样品杯上的感应片配合的0°传感器、90°传感器、180°传感器，分别装在移动装置上的置左传感器、置右传感器，装在探测器上的与置左传感器、置右传感器配合的感应片，各传感器分别通过驱动器与单片机U₁连接或直接与单片机U₁连接从而控制各电机的工作状态。

2.如权利要求1所述的在线X荧光分析自动制样送测***，其特征在于0°传感器、90°传感器、180°传感器分别通过驱动器U₂A、U₂B、U₂C与单片机U₁连接。

3.如权利要求1所述的在线X荧光分析自动制样送测***，其特征在于置顶传感器、置底传感器、置左传感器、置右传感器分别直接与单片机U₁连接。

4.如权利要求1～3之一所述的在线X荧光分析自动制样送测***，其特征在于单片机U₁通过串行接口与计算机连接。

5.如权利要求1～3之一所述的在线X荧光分析自动制样送测***，其特征在于支架上有与传动皮带转向处相切的滑道。

6.如权利要求1～3之一所述的在线X荧光分析自动制样送测***，其特征在于有与丝杆螺纹连接且装在立柱顶部上的丝杆定位套。