一种可自动调平的电子天平的制作方法

1.本实用新型涉及实验室仪器设备技术领域，具体涉及一种可自动调平的电子天平。


背景技术：

2.电子天平具有操作简单、功能强大、各种精度、量程齐全等优点，在使用电子天平之前要检查天平是否处于水平状态，如果分析天平的水准气泡不在黑圈内则需先进行调平，需要先对电子天平的四个角柱进行手动调节，以达到水平位置。调平步骤为：先观察气泡所在的位置，再通过分析天平底座上的各个调平旋钮调整分析天平的高度，使气泡达到黑圈的中央，完成调平。这一过程操作繁琐，需要一定的操作经验，并且肉眼观察会有误差，对调平的精度产生影响，无法完全调平。针对这一问题，在专利号为2019216847694的中国实用新型专利中公开了一种具有自动调平功能的电子分析天平，该电子分析天平通过控制器控制五通电磁阀的通断实现各个空气弹簧的伸缩，从而实现了电子分析天平的自动调平。但是在这种调平模式下，通过分别控制单个空气弹簧进行调平时其会影响其他的空气弹簧，例如，相邻的空气弹簧会离开测量平台。在调节过程中则需要多次进行校正，调平效率较低。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提高天平自动调平的效率，目的在于提供一种可自动调平的电子天平，能够实现缩短调平耗时、提高调平效率。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种可自动调平的电子天平，包括天平本体、第一升降装置、第二升降装置、第三升降装置、第一继电器、第二继电器、控制器和分别连接于天平本体的底部的支撑脚、倾角传感器，所述第一升降装置、第二升降装置、第三升降装置分别与天平本体的底部连接，第一升降装置、第二升降装置、第三升降装置和支撑脚位于矩形的四个角点上，在垂直于所述天平盘的投影上，所述倾角传感器位于所述矩形所包含的区域内，所述第一升降装置、第二升降装置、第三升降装置分别受控于第一开关、第二开关和第三开关，第一开关、第二开关的输入侧分别与第一继电器的两对常开触点连接，第二开关、第三开关分别与第二继电器的两对常开触点连接，所述第一继电器、第二继电器和倾角传感器分别与所述控制器连接。
6.优选的，沿垂直于所述天平盘的投影上，所述倾角传感器与所述矩形的形心重合。
7.优选的，沿垂直于所述天平盘的投影上，所述倾角传感器与所述天平本体的重心重合。
8.优选的，升降装置包括活塞筒和设置于活塞筒内的活塞杆，活塞杆一端沿活塞筒的轴向向活塞筒外衍生形成与天平本体的底部连接的顶杆，活塞筒的侧壁上与顶杆相对的一端开有通液孔，活塞筒配置有与所述通液孔连通的换液管，所述换液管通过开关与液压设备连接。
9.进一步地，所述开关为电控阀。
10.进一步地，所述活塞筒外侧配置有用于吸引所述活塞杆的电磁铁，电磁铁与所述控制器连接。
11.进一步地，所述顶杆与活塞筒活动密封连接，活塞筒上靠近顶杆的一端分别通过两个电控阀与活塞筒的外部连通，两个电控阀分别与控制器连接。
12.优选的，所述控制器为可编程逻辑控制器或单片机或工业电脑。
13.优选的，所述第一继电器的输入侧与第二继电器的一对常开触点连接，所述第二继电器的输入侧与第一继电器的一对常开触点连接。
14.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
15.1、本实用新型实施例提供的一种可自动调平的电子天平，通过倾角传感器的设置可以精准检测到电子天平的水平状态，控制器获取倾角传感器的检测结果后通过继电器控制升降装置升降，从而实现了电子天平的自动调平。
16.2、本实用新型实施例提供的一种可自动调平的电子天平，升降装置的安装排布方式以及继电器与升降装置的连接形式，在调平过程的单次调平动作中，相邻的升降装置同时动作，从而避免了升降装置间的相互影响，规避了升降装置的矫正过程，从而提高调平效率。
17.3、本实用新型实施例提供的一种可自动调平的电子天平，升降装置的安装排布方式以及继电器与升降装置的连接形式，减少了调平过程中的调平动作次数，即天平本体分别先后在两个正交方向上动作即可被调整为水平，提高了调平效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的连接关系原理示意图；
21.图3为本实用新型实施例提供的天平本体的底部的平面结构示意图；
22.图4为本实用新型实施例提供的升降装置的结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例提供的连接关系原理示意图。
24.附图中标记及对应的零部件名称：
[0025]1‑
第一升降装置，2
‑
第二升降装置，3
‑
第三升降装置，4
‑
天平本体，5
‑
天平盘，6
‑
换液管，7
‑
开关，8
‑
支撑脚，9
‑
倾角传感器，10
‑
活塞筒，11
‑
活塞杆，12
‑
通气孔，13
‑
电磁铁，14
‑
电控阀。
具体实施方式
[0026]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0027]
在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
[0028]
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0029]
在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0030]
实施例
[0031]
如图1～图5所示，本实用新型实施例提供的一种可自动调平的电子天平，包括天平本体4、第一升降装置1、第二升降装置2、第三升降装置3、第一继电器、第二继电器、控制器和分别连接于天平本体4的底部的支撑脚8、倾角传感器9，第一升降装置1、第二升降装置2、第三升降装置3分别与天平本体4的底部连接，第一升降装置1、第二升降装置2、第三升降装置3和支撑脚8位于矩形的四个角点上，在垂直于天平盘5的投影上，倾角传感器9位于矩形所包含的区域内，第一升降装置1、第二升降装置2、第三升降装置3分别受控于第一开关、第二开关和第三开关，第一开关、第二开关的输入侧分别与第一继电器的两对常开触点连接，第二开关、第三开关分别与第二继电器的两对常开触点连接，第一继电器、第二继电器和倾角传感器9分别与控制器连接。
[0032]
具体的，如图1，在的矩形中，与支撑脚8相邻的两个升降装置分别为第一升降装置1和第三升降装置3，与支撑脚8相对的升降装置为第二升降装置2。需要说明的是，升降装置在被控前是随动的，即在重力作用下，将电子天平放置于测量平台上时，升降装置会自动下降，以此保证在测量平台有误差的情况下，各个升降装置都能接触到测量平台。而关于继电器的触点对应于实际的继电器中的各个触头，本实施例中为了区分触头的类型及便于行业内的理解，代称为常开触点。
[0033]
工作原理，如图2所示，控制器实时接收来自倾角传感器9的检测结果，控制器根据传感器的检测结果分别控制第一继电器或第二继电器导通，参见图1，假设第二升降装置2与测量平台的接触点相对于测量平台下沉，此时将天平盘5的倾斜分解为在例如图1中的左右方向和前后方向的倾斜。控制器首先控制第一继电器导通且第二继电器断开，在第一继电器导通的情况下第一开关和第二开关分别同时导通，此时，第一升降装置1和第二升降装置2同时动作，直到控制器判断为天平盘5在左右方向不再倾斜，此时对应于电子天平中第一升降装置1和支撑脚8的连线处于水平面内，天平盘5在左右方向上的倾斜被调平完成，此为第一次调平动作；随后，控制器控制第二继电器导通且第一继电器断开，在第二继电器导通情况下，第二开关和第三开关分别同时导通，此时，第二升降装置2和第三升降装置3同时
动作，知道控制器判断为天平盘5在前后方向不再倾斜，此时对应于电子天平中第三升降装置3和支撑脚8的连线处于水平面内，天平盘5在前后方向上的倾斜被调平完成，此为第二次调平动作，亦即天平盘5被调平。需要说明的是，前述中的连线是指升降装置与天平本体4的连接点和支撑脚8与天平本体4的连接点的连线，该连线始终平行于天平盘5。可以理解的是，在第一次调平动作完成后，由于升降装置的排布方式，第二升降装置2与第三升降装置3的连线也处于水平面内，而在第二次调平动作中，第二升降装置2与第三升降装置3同时动作，从而保证第二升降装置2与第三升降装置3的连线始终保持水平，从而实现两次调平动作互不影响。
[0034]
在一些可能的实施例中，为了尽量平衡两次调平动作中检测结果变化的步长，保证倾角传感器9的检测精度，沿垂直于天平盘5的投影上，倾角传感器9与矩形的形心重合。例如，将矩形特殊化为正方形，则在两次调平动作中，升降装置每动作一个单位的高度，倾角传感器9的测量结果的跳动值相同，从而保证两次调平动作中的误差相同，提高测量结果的可信度。需要说明的是，前述中的一个单位是人为定义的特定的长度。
[0035]
在一些可能的实施例中，为了减小电子天平底部的加工误差及倾角传感器9的安装误差所带来的倾角检测误差，沿垂直于天平盘5的投影上，倾角传感器9与天平本体4的重心重合。可以理解的是，基于该安装方式，当天平盘5处于水平面内时，倾角传感器9检测结果处于零位。
[0036]
在一些可能的实施例中，升降装置包括活塞筒10和设置于活塞筒10内的活塞杆11，活塞杆11一端沿活塞筒10的轴向向活塞筒10外衍生形成与天平本体4的底部连接的顶杆，活塞筒10的侧壁上与顶杆相对的一端开有通液孔，活塞筒10配置有与通液孔连通的换液管6，换液管6通过开关7与液压设备连接。可以理解的是，本实施例中，活塞筒10通过通液孔接收来自外界的液体以形成液压缸体，而换液管6通过开关7连接液压设备则意味着开关7控制液体的通断，开关7优选为电控阀，当开关7与继电器连接后，开关7便跟随继电器的动作而动作，继而实现控制器控制升降装置上升或下降的目的。需要说明的是，本实施例中的升降装置可以表示上述中的第一升降装置1或第二升降装置2或第三升降装置3，开关7可以表示上述中第一开关或第二开关或第三开关，而继电器可以表示第一继电器或第二继电器，此处仅仅为了体现简要采用统称的形式，并不特指某一个或额外的升降装置，本实施例中，采用液压的方式相对于刚性结构其高度的调节精度更高，相当于无级调节，适用于高精度测量场合，相对于气压的方式，液体的可压缩性更小，采用液压的方式使得调平后的电子天平稳定性更强。
[0037]
在一些可能的实施例中，为了进一步保证电子天平调平后的稳定性，活塞筒10外侧配置有用于吸引活塞杆11的电磁铁13，电磁铁13与控制器连接。可以理解的是，电磁铁13的磁极宽度大于活塞筒10的长度，从而保证活塞杆11无论位于活塞筒10内何处都能被电磁铁13所吸引。每一个活塞外筒分别配置有电磁铁13，如图5中示出，第一电磁铁对应于第一升降装置1，第二电磁铁对应于第二升降装置2，第三电磁铁对应于第三升降装置3。
[0038]
在一些可能的实施例中，顶杆与活塞筒10活动密封连接，活塞筒10上靠近顶杆的一端开有两个通气孔12并分别通过两个电控阀14与活塞筒10的外部连通，两个电控阀14分别与控制器连接。可以理解的是，顶杆与活塞筒10密封连接后，则活塞筒10内的气体通过两个电控阀14进行排出与补充，从而使得活塞筒10内的气体量可控，进一步保证了活塞杆11
的相对位置的稳定性，即提高电子天平在调平后的稳定性。每一个活塞筒10对应于一个电控阀组，一个电控阀组为前述的两个电控阀14，如图5中示出，第一电控阀组对应于第一升降装置1，第二电控阀组对应于第二升降装置2，第三电控阀组对应于第三升降装置3。
[0039]
在一些可能的实施例中，作为发明人惯用的一种实施手段，控制器为可编程逻辑控制器或单片机或工业电脑。优选的，控制器选用可编程逻辑控制器。
[0040]
在一些可能的实施例中，为了保证系统的安全性，采用物理的方式进行继电器的互锁，第一继电器的输入侧与第二继电器的一对常开触点连接，第二继电器的输入侧与第一继电器的一对常开触点连接。
[0041]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。