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基于单片机的全自动氮气分析仪

时间:2019-02-09 13:23:10 来源:杏彩 作者:匿名



1简介

在农业,林业,食品,饲料加工和化学,制药,生化等部门,样品中氮和粗蛋白含量的测定是科学研究或产品检测的重要组成部分。最常用的分析方法之一是Kieldahl氮测定方法,它是确定总有机氮的最标准方法之一,并在国内外广泛使用。这种分析方法具有长期应用和持续改进的特点,具有应用范围广,灵敏度高,回收率好,无需昂贵仪器的特点。然而,Kjeldahl方法是一种具有许多中间步骤和复杂操作的实验方法,并且容易产生人为错误。为了弥补这些缺陷,可以通过单片微计算机实现分析过程的自动化。基于单片机的全自动氮气分析仪是为满足这一要求而设计的。

2工作原理

根据凯氏定氮法的原理,氮测定过程主要包括以下步骤。:

(1)汤剂:称量样品后,将其置于消解管中,加入浓硫酸和催化剂,高温下充分消化。

(2)蒸馏:向消化后完全分解的样品中加入氢氧化钠溶液,并通过加热进行蒸馏。在反应中释放的氨气与水蒸气通过冷凝器冷凝,并收集在接收杯中的硼酸混合吸收剂中。

(3)滴定:通过校准一定摩尔浓度的盐酸溶液将接收溶液滴定至终点,并测量酸消耗。

(4)计算:根据盐酸消耗量,根据公式计算氮含量和粗蛋白含量。

根据上述分析过程,确定系统的氮测定过程,如图4所示。 1。从图中可以看出,该系统是典型的过程控制系统。系统的处理流程如下::将带有煮熟样品的试管预加载到氮气分析仪中以启动系统。首先,打开碱阀,空气压缩泵向样品管中加入一定体积的NaOH溶液,关闭碱阀。然后,打开硼酸阀,将含有指示剂的硼酸吸收液加入反应杯中,直到液面达到硼酸量控制电极后关闭硼酸量。然后自动蒸汽发生器开始工作,蒸汽阀打开,整个蒸馏系统开始运行,碱液和样品在蒸汽的作用下发生剧烈的分解反应,反应产生的氨气进入冷凝管。蒸汽和氨水从冷凝管流出。进入反应杯,被硼酸吸收液吸收;此时,由于加入氨水,反应杯的液面继续上升。当液位到达蒸馏接收液控制电极时,蒸馏过程结束,蒸汽发生器停止工作,蒸汽阀关闭。 。最后,滴定过程正式启动:第一步启动搅拌电机;第二步启动步进电机,将盐酸滴入反应杯中;第三步使用光电检测装置检测指示剂颜色的深度,当指示剂的颜色浅到规定值时,停止滴定。处理,关闭步进电机。可以通过使用步进电机计算样品的氮含量,以提高从滴定开始到配方完成的步骤数。根据氮控制过程控制的要求,单片机控制系统的结构如图2所示。

3硬件设计

系统中使用的微控制器是ATMEL的AT89C55。硬件设计包括以下部分::数据存储器和并行I/O接口扩展,LCD和微型打印机接口,信号检测和A/D转换电路,感性负载和电热丝驱动电路,RS-232C通信接口,矩阵键盘。系统的核心电路如图3所示。

系统通过使用光电检测装置检测溶液颜色的深度来确定滴定过程是否结束。待检测的光强度信号由发光二极管发射,然后通过待接收杯中的待测溶液照射到光伏电池上。由于被测溶液的颜色较暗,因此与通过溶液的光强度密切相关,溶液越轻,光线越强。因此,通过检测由光电池产生的电流信号,可以测量溶液的颜色浓度。

4软件设计

软件部分主要包括系统管理程序,蒸汽发生器监控程序,单步滴定程序,数据采集程序,键盘处理程序,显示和打印程序。单步滴定的方框图如图4所示。实践表明,软件系统在管理硬件方面做得非常出色。

5结论

安装和调试后,自动氮气分析仪安全可靠。氮测定平均值的相对误差测试下一篇:多功能称重配料仪的设计与应用