一种高精度铟金属电解液自动配比装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高精度铟金属电解液自动配比装置，包括磁力搅拌器、电子秤、溶液池、配比杯、量杯、自动取液装置、滑轨、滑轨驱动器、水泵、嵌入式控制器以及自制工作平台，嵌入式控制器接收上位机指令，输出控制信号控制滑轨和自动取液装置移动至溶液池中进行取液，再使用PID控制水泵精确抽取定量清水，最终由电磁搅拌器将两者进行搅拌完成高精度配比。本发明专利技术四个采样通道并行工作，除了具备原有的配比功能外，同时为酸碱度的测量提供了条件，具有多功能性。所述嵌入式控制器以STM32F103C8T6为核心，包括最小系统电路、通讯电路和驱动电路，能够高效地完成溶液配比工作，减少人工干预，控制器所使用的指令系统提升了装置的可靠性。制器所使用的指令系统提升了装置的可靠性。制器所使用的指令系统提升了装置的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度铟金属电解液自动配比装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种高精度铟金属电解液自动配比装置及方法，属于溶液浓度测量应用


技术介绍

[0002]高纯铟是生产半导体和太阳能电池的基础材料，并可用于有机铟、锑化铟等半导体化合物的制备。由于这些材料特殊的用途，对金属铟的纯度具有较高的要求，一般要求其纯度为99.999％及以上。因此，高纯铟的研制和开发具有重要意义。
[0003]工业上常用电解精炼法制备高纯铟。高纯铟电解精炼产物铟杂质含量会受到原本电解液中的铟离子浓度的影响。铟离子浓度过低，会使得阴极过电位增高，导致杂质离子的析出，产品铟不致密，从而使产品杂质包裹多，产品纯度降低；电解液中铟离子浓度过高，则溶液中的铟相会析出，并吸附在阴极表面，降低阴极的导电性，造成阴极产物分布不均，产品纯度降低。因此，在铟的电解精炼过程中，应该保证电解液中具有一定的铟离子浓度。鉴于原电解液当中铟离子含量本就很高，这给后续的浓度测量工作带来不便，对此，绝大多数的办法是先对原电解液进行稀释，通过测量稀释后电解液当中的铟离子浓度来得到原电解的铟浓度。本专利技术提出了一种高精度铟金属电解液自动配比装置。

技术实现思路

[0004]专利技术目标：本专利技术针对铟金属电解液浓度测量领域，提供一种能够实现铟金属电解液配比稀释和酸碱度测量，多通道、多功能、高可靠性、高精度的配比装置。
[0005]技术方案：为达到以上目的，本专利技术采用的构思是：嵌入式控制器通过滑轨系统控制自动取液装置从四路溶液池当中精确抽取固定容量的样本电解液，控制水泵抽取清水，对电解液进行稀释配比。嵌入式控制器接收电子秤反馈的数据，换算后得到当前水量信息，运行算法控制水泵的输出功率，最终实现精确配比。
[0006]根据上述专利技术构思，本专利技术提出一种高精度铟金属电解液自动配比装置，该装置包括自动取液装置(1)、滑轨系统(2)、溶液池(3)、水泵(4)、配比杯(5)、电子秤(6)、磁力搅拌器(7)、实验基台(8)以及嵌入式控制器(9)；
[0007]所述滑轨系统(2)由两台滑轨组合而成，X轴滑轨固定在实验基台(8)的竖直平面上，Y轴滑轨的末端固定在X轴滑轨的滑块上，两者之间使用铝板固定；滑轨上的步进电机信号线与两个独立的滑轨驱动器的输出端相连，驱动器的信号输入端与所述嵌入式控制器(9)相连，滑轨的两端分别设定一个行程开关，该行程开关的信号线与所述嵌入式控制器(9)相连；
[0008]所述溶液池(3)固定在实验基台(8)上，溶液池(3)结构上呈锥形容器形状，溶液池(3)底部外侧设置有支架，容器下部设置有出水口，上部盖子分别开设了进水口、PH电极放置口、方形电解液取液口，每个溶液池(3)的进水、出水口都与两个独立的水泵(4)相连，每个水泵(4)的信号输入端与所述嵌入式控制器(9)的水泵驱动电路相连；
[0009]所述电子秤(6)安装在实验基台(8)的水平面上，电子秤(6)的RS485接口与所述嵌入式控制器(9)的通讯电路相连，所述配比杯(5)安装在电子秤(6)的托盘上，且位于托盘的中心，配比杯(5)连接有水泵，并且与配比杯(5)连接的水泵的信号输入端与所述嵌入式控制器(9)的水泵驱动电路相连；
[0010]所述磁力搅拌器(7)的开关信号线与所述嵌入式控制器(9)相连，用于搅拌配比稀释后的电解液；
[0011]所述自动取液装置(1)固定在滑轨系统(2)当中的Y轴滑轨上，自动取液装置(1)使用铝型材从滑轨的滑块上延伸出来，自动取液装置(1)由取液器和电动推杆两部分组成，两部分之间通过3D的模型外壳相对固定，电动推杆相对固定在取液器的活塞芯杆正上方，所述电动推杆的信号线与所述嵌入式控制器(9)的推杆驱动电路相连；所述嵌入式控制器(9)通过通讯电路与上位数据采集系统相连以接收控制指令。
[0012]进一步的，所述实验基台(8)由两块互相垂直的铝板组成，两者之间使用T型材固定。
[0013]进一步的，所述配比杯(5)与水泵之间使用硅胶管连接。
[0014]进一步的，所述溶液池(3)数量为四，并且，四个溶液池(3)之间等间距排列。
[0015]进一步的，所述嵌入式控制器(9)包括电源电路，所述电源电路包括LM2596
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12V电源芯片IC1、AMS1117
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3.3V电源芯片V1；电源电路包括LM2596
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12V电源芯片的输入端连接24V直流电源，并且，输入端同时连接第一电容C1一端，第一电容C1的另一端和LM2596
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12V电源芯片接地端同时接地；LM2596
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12V电源芯片的OUT端分别与第一二级管D1阴极和第一电感L1一端连接，第三二级管D3阳极接地；第一电感L1另一端分别第四电容C4一端、第一电阻R1一端、第三电容C3一端、AMS1117
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3.3V电源芯片输入端相连接，并且第一电感L1、第四电容C4一端、第一电阻R1一端、第三电容C3一端的连接点同时连接12V直流电源；而且，AMS1117
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3.3V电源芯片的输入端连接12V直流电源；并且，第一电阻R1另一端连接LED二极管的阳极；第四电容C4另一端、LED二极管的阴极以及AMS1117
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3.3V电源芯片的接地端同时接地；AMS1117
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3.3V电源芯片的输出端与第二电容C2一端连接，第二电容另一端接地，所述AMS1117
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3.3V电源芯片的输出端与STM32F103C8T6主控芯片各自的电源端连接。
[0016]进一步的，所述嵌入式控制器(9)中的所述水泵驱动电路包括IR2111半桥驱动芯片U2、第一场效应管Q4；IR2111半桥驱动芯片的供电端连接12V直流电源，并且同时与第六电容C6、第七电容C7一端相连，第六电容C6、第七电容C7的另一端和IR2111半桥驱动芯片的COM端同时接地，并且第六电容C6、第七电容C7并联；IR2111半桥驱动芯片的LO输出端与第十电阻R10的一端相连，而第十电阻R10的另一端与第一场效应管Q4的栅极连接；第一场效应管Q4的源极接地，第一场效应管Q4的漏极与水泵电源接口的一端连接，接口的另一端连接24V直流电源，主控芯片STM32F103C8T6的PA11引脚与水泵驱动电路中IR2111芯片的IN端口连接。
[0017]进一步的，所述嵌入式控制器(9)中的所述通讯电路包括MAX3485通讯芯片U1、第二三极管Q2；MAX3485通讯芯片的供电端与AMS1117
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3.3V电源芯片的输出端连接，同时与第二三极管Q2的发射极连接，第二三极管Q2的基极连接第四电阻R4的一端；MAX3485通讯芯片的RE端与DE端连接，并且与第二三极管Q2的集电极、第六电阻R6、第八电阻R8的一端连接，第六电阻的另一端与第二发光二极管LED2的阳极连接，第二发光二极管的阴极和第八电阻
R8的另一端接地；MAX3485通讯芯片的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度铟金属电解液自动配比装置，其特征在于，该装置包括自动取液装置(1)、滑轨系统(2)、溶液池(3)、水泵(4)、配比杯(5)、电子秤(6)、磁力搅拌器(7)、实验基台(8)以及嵌入式控制器(9)；所述滑轨系统(2)由两台滑轨组合而成，X轴滑轨固定在实验基台(8)的竖直平面上，Y轴滑轨的末端固定在X轴滑轨的滑块上；滑轨上的步进电机信号线与两个独立的滑轨驱动器的输出端相连，驱动器的信号输入端与所述嵌入式控制器(9)相连，滑轨的两端分别设定一个行程开关，该行程开关的信号线与所述嵌入式控制器(9)相连；所述溶液池(3)固定在实验基台(8)上，溶液池(3)结构上呈锥形容器形状，溶液池(3)底部外侧设置有支架，容器下部设置有出水口，上部盖子分别开设了进水口、PH电极放置口、方形电解液取液口，每个溶液池(3)的进水、出水口都与两个独立的水泵(4)相连，每个水泵(4)的信号输入端与所述嵌入式控制器(9)的水泵驱动电路相连；所述电子秤(6)安装在实验基台(8)的水平面上，电子秤(6)的RS485接口与所述嵌入式控制器(9)的通讯电路相连，所述配比杯(5)安装在电子秤(6)的托盘上，且位于托盘的中心，所述配比杯(5)连接有水泵，并且与配比杯(5)连接的水泵的信号输入端与所述嵌入式控制器(9)的水泵驱动电路相连；所述磁力搅拌器(7)的开关信号线与所述嵌入式控制器(9)相连，用于搅拌配比稀释后的电解液；所述自动取液装置(1)固定在滑轨系统(2)当中的Y轴滑轨上，自动取液装置(1)使用铝型材从滑轨的滑块上延伸出来，自动取液装置(1)包括取液器和电动推杆，两部分之间通过3D的模型外壳相对固定，电动推杆相对固定在取液器的活塞芯杆正上方，所述电动推杆的信号线与所述嵌入式控制器(9)的推杆驱动电路相连；所述嵌入式控制器(9)通过通讯电路与上位数据采集系统相连以接收控制指令。2.根据权利要求1所述的一种高精度铟金属电解液自动配比装置，其特征在于，所述实验基台(8)由两块互相垂直的铝板组成，两者之间使用T型材固定。3.根据权利要求1所述的一种高精度铟金属电解液自动配比装置，其特征在于，所述配比杯(5)与水泵之间使用硅胶管连接。4.根据权利要求1所述的一种高精度铟金属电解液自动配比装置，其特征在于，所述溶液池(3)数量为四，并且，四个溶液池(3)之间等间距排列。5.根据权利要求1所述的一种高精度铟金属电解液自动配比装置，其特征在于，所述嵌入式控制器(9)包括电源电路，所述电源电路包括LM2596
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12V电源芯片IC1、AMS1117
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3.3V电源芯片V1；电源电路包括LM2596
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12V电源芯片的输入端连接24V直流电源，并且，输入端同时连接第一电容C1一端，第一电容C1的另一端和LM2596
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12V电源芯片接地端同时接地；LM2596
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12V电源芯片的OUT端分别与第一二级管D1阴极和第一电感L1一端连接，第三二级管D3阳极接地；第一电感L1另一端分别第四电容C4一端、第一电阻R1一端、第三电容C3一端、AMS1117
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3.3V电源芯片输入端相连接，并且第一电感L1、第四电容C4一端、第一电阻R1一端、第三电容C3一端的连接点同时连接12V直流电源；而且，AMS1117
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3.3V电源芯片的输入端连接12V直流电源；并且，第一电阻R1另一端连接LED二极管的阳极；第四电容C4另一端、LED二极管的阴极以及AMS1117
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3.3V电源芯片的接地端同时接地；AMS1117
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3.3V电源芯片的输出端与第二电容C2一端连接，第二电容另一端接地，所述AMS1117
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3.3V电源芯片的输出端与STM32F103C8T6主控芯片各自的电源端连接。
6.根据权利要求5所述的一种高精度铟金属电解液自动配比装置，其特征在于，所述嵌入式控制器(9)中的所述水泵驱动电路包括IR2111半桥驱动芯片U2、第一场效应管Q4；IR2111半桥驱动芯片的供电端连接12V直流电源，并且同时与第六电容C6、第七电容C7一端相连，第六电容C6、第七电容C7的另一端和IR2111半桥驱动芯片的COM端同时接地，并且第六电容C6、第七电容C7并联；IR2111半桥驱动芯片的LO输出端与第十电阻R10的一端相连，而第十电阻R10的另一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张合生，李谦，范洪强，高志远，郑红星，胡琪睿，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：