專利名稱：一種電腦全自動凱氏定氮儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于食品、飼料、土壤、化肥測氮含量的儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其 是一種由計(jì)算機(jī)控制的電腦全自動凱氏定氮儀。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)是復(fù)雜的含氮有機(jī)化合物，主要由各種氨基酸鏈構(gòu)成，它是生物體 中的重要組成成分，也是人類、動物、植物與微生物等的重要營養(yǎng)成分，因此， 蛋白質(zhì)含量的測定在食品加工、營養(yǎng)衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、飼料工業(yè)等領(lǐng)域均具有 重要的意義，并在這些領(lǐng)域的加工、生產(chǎn)、研究、貿(mào)易中受到高度重視。目前 國內(nèi)蛋白質(zhì)檢測多采用手工檢測，其操作繁瑣，檢測結(jié)果也不夠精確，現(xiàn)有的 自動定氮儀，其結(jié)構(gòu)單一，使用中仍需要人工調(diào)節(jié)，操作很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的定氮儀操作繁瑣、檢測結(jié)果不夠精確的缺點(diǎn)，本發(fā)明 提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、檢測精度高的由計(jì)算機(jī)控制的電腦全自動凱氏 定氮儀。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種電腦全自動凱氏定氮儀，其具有對加熱分解消化后的被測樣品進(jìn)行蒸 餾和滴定的裝置，該裝置包括蒸汽單元、蒸餾單元、冷凝單元、吸收單元和 滴定單元，蒸汽單元的蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連接至蒸餾單元，蒸餾單元的緩 沖瓶的輸出管與冷凝單元相連，冷凝單元的冷凝管的輸出管連接至吸收單元， 滴定單元的滴定器的輸出端通過管路連到吸收單元中的滴定缸；裝置的各組成 單元通過相互連通的管道順次連接，由單片機(jī)控制電路控制；該凱氏定氮儀的 儀器安全門上安裝有一安全門位置傳感器，儀器安全門內(nèi)安裝有一消化管位置傳感器。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其蒸汽單元包括蒸汽爐、蒸汽阻斷閥、加 水閥、加水泵、排液閥、放汽閥、壓力傳感器、加熱管、液位探針和溫度探針； 蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連接至蒸餾單元，加熱管置于蒸汽爐內(nèi)，蒸汽爐通過加 水閥與加水泵連接，再與蒸餾水罐連接，液位探針和溫度探針置于蒸汽爐內(nèi)， 蒸汽爐通過排液閥與廢液罐相連，壓力傳感器置于蒸汽爐外部，通過蒸汽爐頂 部引出的支管與蒸汽爐相連，放汽閥置于蒸汽爐頂部。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其蒸餾單元包括緩沖瓶、含己處理過的待 測樣品的消化管、加堿泵、補(bǔ)液閥和廢液閥；蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥與緩沖瓶 相連；蒸餾水罐通過加水泵、補(bǔ)液閥與緩沖瓶連接，通過一根聚四氟導(dǎo)管進(jìn)入 消化管底部；消化管通過膠塞和托架連接于緩沖瓶下部；堿液罐與緩沖瓶通過 加堿泵連接；緩沖瓶通過補(bǔ)液閥和廢液閥與廢液罐連接，緩沖瓶的輸出管與冷 凝單元相連。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其冷凝單元包括冷凝管和循環(huán)水閥，冷凝 管的輸入口與緩沖瓶的輸出管相連，冷凝管的輸出口通過管路連接至吸收單元， 冷凝管還通過循環(huán)水閥與自來水相連通。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其吸收單元包括滴定缸、加酸泵、滴定閥， 滴定缸的輸入口與冷凝管相連；滴定缸通過加酸泵與酸液罐連接；滴定缸通過 滴定閥與回收液罐連接，滴定缸中置有3根液位探針。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其滴定單元包括滴定器、滴定液瓶、光源 和顏色傳感器；滴定液瓶與滴定器的輸入端連接，滴定器的輸出端通過管路與 滴定缸相連；光源和顏色傳感器位于滴定缸的底部；加酸泵通過管路和滴定缸 相連。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其單片機(jī)控制電路包括電源模塊和控制模
塊；
電源模塊包含AC/DC轉(zhuǎn)換電路和繼電器電路，AC/DC轉(zhuǎn)換電路由集成芯片P15、 P16和電容C1 C8組成，P15、 P16分別與插座J4、 J5連接，將AC220V 交流電轉(zhuǎn)換成+5V和+12V直流電，通過插座J5輸出，為控制模塊的工作提供電 源，插座J5通過電纜與控制模塊的插座X2連接；繼電器電路由繼電器P1 P14 和外圍電阻R1 R14組成，將控制模塊發(fā)出的指令通過繼電器轉(zhuǎn)換成AC220V交 流電，繼電器P1 P14的輸入端與插座J2相連，插座J2通過電纜和控制模塊 的插座X3相連，繼電器P1 P7的輸出端與插座J1相連，繼電器P8 P14的輸 出端與插座J3相連，插座J1和J3與蒸餾和滴定的裝置中的泵、閥連接。
控制模塊包括邏輯控制電路、鍵盤控制電路、顯示電路、執(zhí)行電路、采樣 電路和通信電路，邏輯控制電路由單片機(jī)D3、集成芯片D4、 D5、 D6和電阻R23、 R26 R30、電容C14 C16、 C18、晶震器B2和三極管V8以及插座X5組成；鍵 盤控制電路由單片機(jī)Dl和電阻R20 R22、 R38 R41、電位器RP1、電容C9 C13、晶震器B1、三極管V7、蜂鳴器B3以及通過插座X8連接的薄膜鍵盤組成； 顯示電路包括插座X7、電位器RP2、由R33和C37組成的RC延時(shí)電路以及通過 插座X7連接的液晶顯示器；執(zhí)行電路由大電流驅(qū)動電路D8 D11和電阻R32、 電容C24 C34、 C36組成；采樣電路由阻抗匹配電路N1 N4、隔離電路D14 D15、采樣電源控制繼電器G1、 G2和電阻R1 R19、 R37、電容C1、 C3、 C5、 C7、 二極管V5、 V6以及插座X1 X4組成；通信電路由集成芯片D7和電容C19 C23 和插座X6組成，完成RS232標(biāo)準(zhǔn)串口通信；鍵盤控制電路中的單片機(jī)Dl的P0 口與邏輯控制電路中的單片機(jī)D3的P1 口相連，將操作者通過鍵盤輸入的信息 傳送到單片機(jī)D1的P1 口，單片機(jī)對信息經(jīng)過譯碼處理后傳送到單片機(jī)D3，由 D3進(jìn)行處理；顯示電路通過插座X7與單片機(jī)D3的P0 口相連，將邏輯控制電 路輸出的信息顯示在液晶屏上，通過調(diào)節(jié)電位器RP2控制液晶顯示器的亮度， R33和C37組成的RC延時(shí)電路負(fù)責(zé)一起加電時(shí)對液晶顯示屏復(fù)位；執(zhí)行電路的 集成芯片D8、 D9、 D10的輸入端引腳IN1 IN8和單片機(jī)D3的P0 口相連，集成 芯片D8、 D9的輸出端引腳0UT1 0UT8連接到插座X3，通過插座X3、 J2連接 到電源模塊，將輸出信號作為繼電器的控制信號，集成芯片Dll的輸出端引腳1Y1 1Y3與單片機(jī)D3的P0 口相連，輸入端引'腳？Al iA3與隔離電路D14 D15 的輸出端相連；采樣電路中的隔離集成芯片D14的輸出端與鍵盤控制電路中的 單片機(jī)D1的引腳P2. 1 P2.4連接，釆樣電源控制繼電器G1、 G2與執(zhí)行電路中 集成芯片D8、 D9的輸出端相連；通信電路中的集成芯片D7和邏輯控制電路中 的單片機(jī)D3的串行接口相連。
所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其吸收單元的顏色傳感器與采樣電路的插 座X4相連；滴定單元的滴定器控制接口的三個(gè)控制端10ul、 50ul、 100ul與采 樣電路中的插座X4相連；儀器安全門位置傳感器、消化管位置傳感器、蒸汽單 元的蒸汽爐中的液位探針、溫度探針、壓力傳感器和滴定缸中的三個(gè)液位探針 IOOC、 150C、 200C與采樣電路中的插座X1相連。
由于采用了如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性 本發(fā)明電腦全自動凱氏定氮儀通過將蒸汽單元、蒸餾單元、冷凝單元、吸 收單元和滴定單元順次連接，并通過單片機(jī)控制電路控制其整個(gè)工作過程，使 得整個(gè)檢測過程無需人為干涉，從而大大減少了人工操作的工作量與強(qiáng)腐蝕化 學(xué)試劑的接觸，也極大地提高了檢測的精確度，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)檢驗(yàn)過程的全 程自動化。


圖1是本發(fā)明的蒸餾和滴定的裝置連接示意圖2是本發(fā)明的電源模塊的電路原理圖3a、 b、 c是本發(fā)明的控制模塊的電路原理圖。
圖中l(wèi)-蒸餾水罐，2-廢液罐，3-堿液罐，4-回收液罐，5-酸液罐，6-加水 泵，7-廢液閥，8-加堿泵，9-消化管，10-滴定液瓶，11-加酸泵，12-加水閥， 13-排液閥，14-補(bǔ)液閥，15-滴定器，16-光源，17-顏色傳感器，18-蒸汽爐， 19-緩沖瓶，20-滴定缸，21a -液位探針，21b -溫度探針，22-放汽閥，23-蒸 汽阻斷閥，24-冷凝管，25-加熱管，26-滴定閥，27-循環(huán)水閥，28-壓力傳感器。
具體實(shí)施方式
如圖l、 2、 3a、 3b、 3c所示該電腦全謅動凱氏定氮儀，其具有對加熱分 解消化后的被測樣品進(jìn)行蒸餾和滴定的裝置，該裝置包括蒸汽單元、蒸餾單元、 冷凝單元、吸收單元和滴定單元，蒸汽單元的蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連接至蒸 餾單元，蒸餾單元的緩沖瓶的輸出管與冷凝單元相連，冷凝單元的冷凝管的輸 出管連接至吸收單元，滴定單元的滴定器的輸出端通過管路連到吸收單元中的
滴定缸；各組成單元通過相互連通的管道順次連接，由單片機(jī)控制電路控制。
所述的蒸餾和滴定的裝置，其蒸汽單元包括蒸汽爐(18)、蒸汽阻斷閥(23)、 加水閥(12)、加水泵(6)、排液閥(13)、放汽閥(22)、壓力傳感器(28)、 加熱管(25)、液位探針(21a)和溫度探針(21b);蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連 接至蒸餾單元，加熱管置于蒸汽爐內(nèi)，蒸汽爐通過加水閥與加水泵連接，再與 蒸餾水罐(1)連接，液位探針和溫度探針置于蒸汽爐內(nèi)，蒸汽爐通過排液閥與 廢液罐(2)相連，壓力傳感器置于蒸汽爐外部，通過蒸汽爐頂部引出的支管與 蒸汽爐相連，放汽閥置于蒸汽爐頂部。
所述的蒸餾和滴定的裝置，其蒸餾單元包括緩沖瓶(19)、含己處理過的待 測樣品的消化管(9)、加堿泵(8)、補(bǔ)液閥(14)和廢液閥(7);蒸汽爐通過 蒸汽阻斷閥連接緩沖瓶中，蒸餾水罐通過加水泵、補(bǔ)液閥連接至緩沖瓶，通過 一根聚四氟導(dǎo)管進(jìn)入消化管底部，堿液罐(3)通過加堿泵連接于緩沖瓶，消化 管通過膠塞和托架連接于緩沖瓶的下部，緩沖瓶通過補(bǔ)液閥和廢液閥連接于廢 液罐；所述的緩沖瓶的輸出管與冷凝單元相連。
所述的蒸餾和滴定的裝置，其冷凝單元包括冷凝管(24)和循環(huán)水閥(27)， 冷凝管的輸入口和緩沖瓶的輸出管相連，冷凝管的輸出管連接至吸收單元，冷 凝管通過循環(huán)水閥與自來水相連。
所述的蒸餾和滴定的裝置，其吸收單元包括滴定缸(20)、加酸泵(11)、 滴定閥(26)，滴定缸的輸入口與冷凝單元的輸出管相連；滴定缸通過加酸泵與 酸液罐(5)連接，滴定缸通過滴定閥連接于回收液罐(4);滴定缸中置有3根 液位探針。，其滴定單元包括滴定器(15)、滴定液瓶(10)、 光源(16)和顏色傳感器(17);滴定液瓶連接到滴定器的輸入端，滴定器的輸 出端通過管路連到滴定缸；光源和顏色傳感器位于滴定缸的底部，加酸泵通過 管路和滴定缸相連。
該電腦全自動凱氏定氮儀，其蒸餾和滴定的裝置工作過程在單片機(jī)控制電 路控制下完成，具體步驟如下
1、接通電源，使電源模塊得電，AC/DC轉(zhuǎn)換電路將交流市電轉(zhuǎn)換為直流 電+5V、 +12V,并為控制模塊供電，控制模塊的邏輯控制電路輸出指令給執(zhí)行電 路的集成芯片D8，由集成芯片D8控制采樣電源控制繼電器Gl對安全門位置傳 感器和消化管位置傳感器供電，驅(qū)動其工作，兩個(gè)位置傳感器將安全門和消化 管的狀態(tài)信號通過插座XI傳輸?shù)讲蓸与娐罚蓸与娐穼⑿盘杺鬏斨伶I盤控制電 路的單片機(jī)D1，由單片機(jī)D1對信號進(jìn)行處理a、若儀器安全門和消化管的位 置異常，則單片機(jī)D1發(fā)出指令驅(qū)動蜂鳴器B3發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)發(fā)出信號給邏 輯控制電路的單片機(jī)D3，由單片機(jī)D3將安全門或消化管的異常狀態(tài)信息傳輸 給顯示電路，異常狀態(tài)信息將顯示在顯示屏上，提示儀器操作員；b、若一切正 常，單片機(jī)D1發(fā)出正常信號給邏輯控制電路的單片機(jī)D3，單片機(jī)D3進(jìn)行下一
步的指令操作。
2、單片機(jī)D3發(fā)出指令給執(zhí)行電路的集成芯片D8，由集成芯片D8控制采 樣電壓控制繼電器G1對蒸汽爐中的液位探針加電，液位探針工作，將蒸汽爐中 的液位信息傳輸至采樣電路，再由采樣電路將該信息輸出至單片機(jī)D1和單片機(jī). D3進(jìn)行分析處理a、若液位高于設(shè)定值，單片機(jī)D3輸出指令給集成芯片D9， 控制電源模塊的繼電器PIO電路，使蒸汽單元的排液閥開啟，排水至廢液罐， 直到液位探針檢測液位到達(dá)設(shè)定值，然后單片機(jī)D3輸出指令，使排液閥斷電關(guān) 閉；b、若液位低于設(shè)定值，單片機(jī)D3輸出指令給集成芯片D9，控制電源模塊 的繼電器P9電路，使蒸汽單元的加水泵和加水閥開啟，從蒸餾水罐中抽取蒸餾 水補(bǔ)充蒸汽爐中的水量，直到液位探針檢測液位到達(dá)設(shè)定值，單片機(jī)D3輸出指令，使加水泵和加水閥斷電關(guān)閉。
蒸汽爐液位到達(dá)設(shè)定值內(nèi)后，單片機(jī)D3輸出指令給三極管V8， V8輸出信 號至插座X5， X5輸出端控制一個(gè)外置的大功率繼電器，繼電器輸出端控制蒸汽 爐內(nèi)的加熱管通電加熱，同時(shí)單片機(jī)D3輸出指令給集成芯片D8，由集成芯片 D8控制采樣電源繼電器Gl對蒸汽爐內(nèi)的溫度探針和壓力傳感器加電，溫度探 針檢測蒸汽爐內(nèi)蒸餾水的溫度，壓力傳感器循環(huán)檢測蒸汽爐中的氣壓。
溫度探針感測蒸汽爐內(nèi)的水溫達(dá)到沸騰狀態(tài)時(shí)，其輸出電平由高電平變?yōu)?低電平，該電平的變化由采樣電路采集后，輸入至單片機(jī)D1中，由單片機(jī)D1 將該信息傳輸至單片機(jī)D3中，單片機(jī)D3收到該沸騰信息后，給集成芯片D8發(fā) 出信號，由集成芯片D8控制電源模塊的繼電器電路輸出信號，對蒸汽阻斷閥加 電，蒸汽阻斷閥開啟，向蒸餾單元的緩沖瓶中輸送蒸汽。
壓力傳感器檢測到蒸汽爐中的氣壓達(dá)到警報(bào)值時(shí)，壓力傳感器的電平由高 電平變?yōu)榈碗娖?，通過插座X1將該信號傳輸至單片機(jī)D1中，再由單片機(jī)D1傳 輸至單片機(jī)D3中，單片機(jī)D3收到該信號后，啟動停止程序，輸出信號給三極 管V8，控制蒸汽爐內(nèi)的加熱管斷電停止加熱，同時(shí)輸出信號給集成芯片D8、D9， 控制電源模塊的繼電器電路斷開蒸汽單元中蒸汽阻斷閥的電源，并同時(shí)向放氣 閥供電，使蒸汽爐內(nèi)的蒸汽排出；同時(shí)，單片機(jī)D3向顯示電路發(fā)出信號，在顯 示屏上顯示"壓力超差"，提示儀器操作員。
3、加熱管得電工作后，單片機(jī)D3給集成芯片D9發(fā)出指令，由集成芯片 D9控制電源模塊的繼電器電路給滴定單元的加酸泵加電，加酸泵得電工作后， 向滴定單元的滴定缸中添加定量的吸收酸液；單片機(jī)D3給集成芯片D8發(fā)出指 令，由集成芯片D8控制電源模塊的繼電器電路分別給蒸餾單元的補(bǔ)液閥和加堿 泵、蒸汽單元的加水泵加電，補(bǔ)液閥和加水泵得電后工作，從蒸餾水罐中抽取 定量的蒸餾水補(bǔ)充入消化管中，稀釋消化管中的待測物質(zhì)；加堿泵得電工作后， 從堿液罐中抽取定量的堿液加入消化管中；蒸汽單元輸送過來的蒸汽進(jìn)入消化 管中，加熱消化管中的待測物質(zhì)。4、 蒸汽阻斷閥得電開啟后，單片機(jī)D3給集成芯片D8發(fā)出指令，使電源模 塊的繼電器電路對冷凝單元的循環(huán)水閥供電，循環(huán)水閥開啟工作后，將自來水 通過循環(huán)水閥向冷凝管提供循環(huán)冷凝水，冷卻在蒸餾單元的緩沖瓶中蒸餾檢測 物質(zhì)而輸出的高溫氣體，該高溫氣體經(jīng)冷凝單元冷卻后，進(jìn)入吸收單元的滴定 缸中。
同時(shí)，使控制模塊的采樣電源繼電器G1對吸收單元的顏色傳感器、光源、 滴定缸中內(nèi)置的100C、 150C、 200C的液位探針供電工作，顏色傳感器將感測到 的滴定缸中的顏色信號，通過集成芯片D10傳輸至單片機(jī)Dl，再由單片機(jī)Dl 傳輸至單片機(jī)D3，由單片機(jī)D3對顏色傳感器傳來的顏色信號進(jìn)行處理；100C、 150C、 200C的液位探針得電工作后，將滴定缸中的液位信息傳輸至集成芯片 Dll,再由集成芯片傳輸至單片機(jī)D3，由單片機(jī)D3分析處理。
單片機(jī)D3對滴定缸中的液位信息和顏色信息進(jìn)行分析后，分析出沒有達(dá)到 液位設(shè)定值或滴定終點(diǎn)，就發(fā)出指令給集成芯片DIO，使滴定單元的滴定器對 滴定缸中的檢出物質(zhì)進(jìn)行滴定，同時(shí)，滴定缸中的三個(gè)液位探針和吸收單元的 顏色傳感器循環(huán)檢測，直到滴定缸中檢出物質(zhì)的顏色達(dá)到滴定終點(diǎn)或液位達(dá)到 設(shè)定值，此時(shí)，單片機(jī)D3接收到通過插座X1傳來的信號后，對集成芯片DIO 發(fā)出指令，使滴定器停止滴定，單片機(jī)D3對滴定量進(jìn)行計(jì)算后，將檢出物質(zhì)的 檢測結(jié)果傳輸給顯示電路，將該信息顯示在顯示屏上，并將該信息通過通信電 路，通信電路中的插座X6連接計(jì)算機(jī)或打印機(jī)，樣品測試完成后，單片機(jī)D3 將測試結(jié)果通過集成芯片D7匹配后，通過插座X6送到計(jì)算機(jī)或打印機(jī)，將結(jié) 果輸出到PC機(jī)或打印機(jī)進(jìn)行報(bào)表輸出。
5、 集成芯片D10控制滴定器停止滴定后，單片機(jī)D3對集成芯片D9發(fā)出指 令，使電源模塊的繼電器電路對吸收單元的滴定閥加電，滴定閥得電工作后， 排出檢出物質(zhì)到回收液罐；同時(shí)，三極管V8控制大功率繼電器斷開加熱管供電， 集成芯片D8斷開蒸汽阻斷閥的供電，對放氣閥加電工作，排放蒸汽爐中的蒸汽; 對加水泵和補(bǔ)液閥、廢液閥加電，加水泵和補(bǔ)液閥、廢液閥配合工作，將消化管中的高溫廢液虹吸排出至廢液罐，并沖洗消化管。
6、上述動作完成后，單片機(jī)D3控制各電路復(fù)位，控制檢測蒸汽爐中的液位， 控制加水泵和加水閥工作，向蒸汽爐內(nèi)補(bǔ)充水，為下一輪的樣品蒸餾做好準(zhǔn)備。
由此可知，邏輯控制電路，以單片機(jī)為控制核心，采用模糊控制原理，結(jié)合 其它外圍器件，利用專用底層控制軟件，控制電腦全自動凱式定氮儀正常工作； 鍵盤控制電路葉通過單片機(jī)控制，完成鍵盤輸入數(shù)據(jù)處理功能，包括手動/自動 方式選擇、工作模式設(shè)定、加酸量設(shè)定、加堿量設(shè)定、數(shù)據(jù)保存、手動加酸、 手動加堿、設(shè)定加水、手動清洗；采樣電路控制蒸汽爐(18)中蒸餾水的加熱 溫度和壓力，保證正常工作時(shí)蒸汽爐中蒸汽的壓力不超規(guī)定值，超過壓力值時(shí) 停止所有測試過程，開啟放汽閥(22)降低蒸汽壓力并提供文字和聲音報(bào)警； 執(zhí)行電路分別控制放汽閥(22)、蒸汽阻斷閥(23)、加堿泵(8)、加酸泵(11)、 加水泵(6)和加水閥(12)、廢液閥(7)、補(bǔ)液閥(14)等設(shè)備的工作；顯示 電路可以采用點(diǎn)陣藍(lán)背光LCD模塊，在單片機(jī)控制下，進(jìn)行正常的人機(jī)對話 功能設(shè)定、執(zhí)行選擇、報(bào)警輸出通信電路采用RS232接口使電腦全自動凱式 定氮儀可通過串行口和控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行雙向通信，即 一方面將滴定值、
樣品量、樣品編號、蛋白質(zhì)換算系數(shù)等數(shù)據(jù)由電腦全自動凱式定氮儀傳送到計(jì) 算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和報(bào)表打印另一方面操作者可以通過專 用測試軟件，由計(jì)算機(jī)控制腦全自動凱式定氮儀進(jìn)行測試工作。
各電路中的集成芯片型號如下
P1 P14采用JGX-IF; P15采用HQE-15S05W， P16采用HQE-15S12W; N1 N14 采用CA3140; D14 D15采用TLP431; G1 G2采用JRC16M; Dl采用AT89C55， D3 采用P89C51RD2; D4 D6采用AT24C16; D8 D10采用UNC5801; Dl 1采用74LS244; D7采用MAX232AEJE。
權(quán)利要求
1、一種電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于其具有對加熱分解消化后的被測樣品進(jìn)行蒸餾和滴定的裝置，該裝置包括蒸汽單元、蒸餾單元、冷凝單元、吸收單元和滴定單元，蒸汽單元的蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連接至蒸餾單元，蒸餾單元的緩沖瓶的輸出管與冷凝單元相連，冷凝單元的冷凝管的輸出管連接至吸收單元，滴定單元的滴定器的輸出端通過管路連到吸收單元中的滴定缸；裝置的各組成單元通過相互連通的管道順次連接，由單片機(jī)控制電路控制；該凱氏定氮儀的儀器安全門上安裝有一安全門位置傳感器，儀器安全門內(nèi)安裝有一消化管位置傳感器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于所述的蒸 餾和滴定的裝置，其蒸汽單元包括蒸汽爐(18)、蒸汽阻斷閥(23)、加水閥(12)、 加水泵(6)、排液閥(13)、放汽閥(22)、壓力傳感器(28)、加熱管(25)、 液位探針(21a)和溫度探針(21b);蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連接至蒸餾單元， 加熱管置于蒸汽爐內(nèi)，蒸汽爐通過加水閥與加水泵連接，再與蒸餾水罐(1)連 接，液位探針和溫度探針置于蒸汽爐內(nèi)，蒸汽爐通過排液閥與廢液罐(2)相連， 壓力傳感器置于蒸汽爐外部，通過蒸汽爐頂部引出的支管與蒸汽爐相連，放汽 閥置于蒸汽爐頂部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于所述的蒸 餾和滴定的裝置，其蒸餾單元包括緩沖瓶(19)、含已處理過的待測樣品的消化 管(9)、加堿泵(8)、補(bǔ)液閥(14)和廢液閥(7);蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連 接緩沖瓶中，蒸餾水罐通過加水泵、補(bǔ)液閥連接至緩沖瓶，通過一根聚四氟導(dǎo) 管進(jìn)入消化管底部，堿液罐(3)通過加堿泵連接于緩沖瓶，消化管通過膠塞和 托架連接于緩沖瓶的下部，緩沖瓶通過補(bǔ)液閥和廢液閥連接于廢液罐；所述的 緩沖瓶的輸出管與冷凝單元相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于所述的蒸 餾和滴定的裝置，其冷凝單元包括冷凝管(24)和循環(huán)水閥(27)，冷凝管的輸 入口和緩沖瓶的輸出管相連，冷凝管的輸出管連接至吸收單元，冷凝管通過循 環(huán)水閥與自來水相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于所述的蒸 餾和滴定的裝置，其吸收單元包括滴定缸(20)、加酸泵(11)、滴定閥(26)， 滴定缸的輸入口與冷凝單元的輸出管相連；滴定缸通過加酸泵與酸液罐(5)連 接，滴定缸通過滴定閥連接于回收液罐(4);滴定缸中置有3根液位探針。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于所述的蒸 餾和滴定的裝置，其滴定單元包括滴定器(15)、滴定液瓶(10)、光源(16) 和顏色傳感器(17);滴定液瓶連接到滴定器的輸入端，滴定器的輸出端通過管 路連到滴定缸；光源和顏色傳感器位于滴定缸的底部，加酸泵通過管路和滴定 缸相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于所述的 單片機(jī)控制電路包括電源模塊和控制模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于其 電源模塊包含AC/DC轉(zhuǎn)換電路和繼電器電路，AC/DC轉(zhuǎn)換電路由集成芯片P15、 P16和電容C1 C8組成，P15、 P16分別與插座J4、 J5連接，將AC220V交流電 轉(zhuǎn)換成+5V和+12V直流電，通過插座J5輸出，為控制模塊的工作提供電源，插 座J5通過電纜與控制模塊的插座X2連接；繼電器電路由繼電器P1 P14和外 圍電阻Rl R14組成，將控制模塊發(fā)出的指令通過繼電器轉(zhuǎn)換成AC220V交流電， 繼電器P1 P14的輸入端與插座J2相連，插座J2通過電纜和控制模塊的插座 X3相連，繼電器P1 P7的輸出端與插座J1相連，繼電器P8 P14的輸出端與 插座J3相連，插座J1和J3與蒸餾和滴定的裝置中的泵、閥連接。
9、根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征在于其 控制模塊包括邏輯控制電路、鍵盤控制電路、顯示電路、執(zhí)行電路、采樣電路 和通信電路，邏輯控制電路由單片機(jī)D3、集成芯片D4、 D5、 D6和電阻R23、 R26 R30、電容C14 C16、 C18、晶震器B2和三極管V8以及插座X5組成；鍵盤控 制電路由單片機(jī)D1和電阻R20 R22、 R38 R41、電位器RP1、電容C9 C13、 晶震器B1、三極管V7、蜂鳴器B3以及通過插座X8連接的薄膜鍵盤組成；顯示 電路包括插座X7、電位器RP2、由R33和C37組成的RC延時(shí)電路以及通過插座 X7連接的液晶顯示器；執(zhí)行電路由大電流驅(qū)動電路D8 D11和電阻R32、電容 C24 C34、 C36組成；采樣電路由阻抗匹配電路N1 N4、隔離電路D14 D15、 采樣電源控制繼電器G1、 G2和電阻R1 R19、 R37、電容C1、 C3、 C5、 C7、 二 極管V5、 V6以及插座X1 X4組成；通信電路由集成芯片D7和電容C19 C23 和插座X6組成，完成RS232標(biāo)準(zhǔn)串口通信；鍵盤控制電路中的單片機(jī)D1的PO 口與邏輯控制電路中的單片機(jī)D3的P1 口相連，將操作者通過鍵盤輸入的信息 傳送到單片機(jī)D1的P1 口，單片機(jī)對信息經(jīng)過譯碼處理后傳送到單片機(jī)D3，由 D3進(jìn)行處理；顯示電路通過插座X7與單片機(jī)D3的PO 口相連，將邏輯控制電 路輸出的信息顯示在液晶屏上，通過調(diào)節(jié)電位器RP2控制液晶顯示器的亮度， R33和C37組成的RC延時(shí)電路負(fù)責(zé)一起加電時(shí)對液晶顯示屏復(fù)位；執(zhí)行電路的 集成芯片D8、 D9、 D10的輸入端引腳IN1 IN8和單片機(jī)D3的PO 口相連，集成 芯片D8、 D9的輸出端引腳0UT1 0UT8連接到插座X3，通過插座X3、 J2連接 到電源模塊，將輸出信號作為繼電器的控制信號，集成芯片Dll的輸出端引腳 1Y1 1Y3與單片機(jī)D3的P0 口相連，輸入端引腳1A1 1A3與隔離電路D14 D15 的輸出端相連；采樣電路中的隔離集成芯片D14的輸出端與鍵盤控制電路中的 單片機(jī)D1的引腳P2. 1 P2.4連接，采樣電源控制繼電器G1、 G2與執(zhí)行電路中 集成芯片D8、 D9的輸出端相連；通信電路中的集成芯片D7和邏輯控制電路中的單片機(jī)D3的串行接口相連。
10、根據(jù)權(quán)利要求l、 5、 6、 7或9所述的電腦全自動凱氏定氮儀，其特征 在于其吸收單元的顏色傳感器(17)與采樣電路的插座X4相連；滴定單元的 滴定器(15)控制接口的三個(gè)控制端10ul、 50ul、 100ul與采樣電路中的插座 X4相連，儀器安全門位置傳感器、消化管位置傳感器、蒸汽單元的蒸汽爐(18) 中的液位探針(21a)、溫度探針(21b)、壓力傳感器(28)和滴定缸(20)中的三 個(gè)液位探針I(yè)OOC、 150C、 200C與采樣電路中的插座XI相連。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電腦全自動凱氏定氮儀，其具有對加熱分解消化后的被測樣品進(jìn)行蒸餾和滴定的裝置，該裝置包括蒸汽單元、蒸餾單元、冷凝單元、吸收單元和滴定單元，蒸汽單元的蒸汽爐通過蒸汽阻斷閥連接至蒸餾單元，蒸餾單元的緩沖瓶的輸出管與冷凝單元相連，冷凝單元的冷凝管的輸出管連接至吸收單元，滴定單元的滴定器的輸出端通過管路連到吸收單元中的滴定缸；裝置的各組成單元通過相互連通的管道順次連接，由單片機(jī)控制電路控制；該凱氏定氮儀的儀器安全門上安裝有一安全門位置傳感器，儀器安全門內(nèi)安裝有一消化管位置傳感器。該電腦全自動凱氏定氮儀結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、檢測精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)蛋白質(zhì)檢驗(yàn)過程的全程自動化。
文檔編號G01N21/77GK101294914SQ20071005430
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者李立華 申請人:李立華