CN109632203A - 一种高精度气密性检漏装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高精度气密性检漏装置及其方法，高精度气密性检漏装置包括气路系统、电源模块、气压检测系统、气压控制系统、输入系统、输出系统和微控制器系统；本装置实现自动控制、检测过程和采集数据，直接显示气压值，加压大小可调，保载时间可调，气密性泄漏量判断标准可调；采用直压式气体检漏的方法，以STM32F030为控制核心，气压传感器将气压转换为电信号并经过信号调理后通过A/D转换器读入微控制器，检测过程由STM32F030实现，通过充气时间、气压误差、允许的泄漏量来判断检测结果，并对检测结果进行输出和显示。本发明成本低，使用广泛，具有精度高，体积小，操作简易等优点。

Description

一种高精度气密性检漏装置及方法

技术领域

本发明涉及家电、燃具、医疗器械等领域中气密性要求高的器械，尤其涉及一种高精度气密性检漏装置及方法。

背景技术

气密性是产品安全的重要内容，在家电、燃具、医疗等行业标准和国家标准中都有具体要求。麻醉机、呼吸机、透析仪、输液器等常用医疗器械产品都需要进行气密性检验来保障产品的质量和安全。目前市面上流通的气体检漏仪系统的信息化和智能化水平较低，并且采用的方法也比较单一，大多为气泡法与涂抹法。这两种方法操作简单，能直接观察到泄漏的部位和泄漏的情况，但由于事先不知道工件泄漏的部位和几处泄漏，难以收集全气泡，影响测量的准确性。其次，对于体积大、笨重、外表复杂的零件，气泡附着于零件底部和褶皱处而不易观察；测试完后需要对工件进行清扫干燥处理，无法实现自动、定量测漏。因此，这两种方法在满足高精度、高效率的生产需求方面显得力不从心。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种高精度气密性检漏装置及方法，以STM32F030为控制核心，采用高精度A/D转换器和直压式气体检漏的方法，气压传感器将气压转换为电信号并经过信号调理后通过A/D转换器读入微控制器，通过充气时间、气压误差、允许的泄漏量来判断检测结果，并对检测结果进行输出和显示；本装置具有精度高、体积小、操作简易等优点，检测方法简单。

所采用的技术方案是：一种高精度气密性检漏装置，包括气路系统、电源模块、气压检测系统、气压控制系统、输入系统、输出系统和微控制器系统；

其中气路系统包括依次连接的气泵、单向节流阀、单向阀、密闭气室和待测元件；各部件通过管路连接；

电源模块，输入为220V市电，有三个输出电压，分别是12V，5V，3.3V；分别为气压控制系统、气压检测系统和输出系统、输入系统和微控制器系统提供电源；

气压检测系统，气压传感器的输出连接信号调理电路，通过A/D转换器读入微控制器；

气压控制系统，通过一个微型气泵进行加压气压值的控制；通过按键设定所压值；

输出系统包括显示、继电器部分和LED灯部分；其中继电器为二个HJR-4102-L-05，额定电压DC5V，分别控制OK和NO的输出；显示采用LCD液晶显示器；LED灯部分，选用5个LED灯，LT1为12V电源输入指示；LT2为运行正常时保持闪烁，LT3为液晶显示屏启动电源接入指示，LT4和LT5为一组配合继电器输出结果，当继电器输出OK，LT4亮，当继电器输出NO，LT5亮；

输入系统，为按键；通过按键设定气压值和允许泄漏量，保载时间；按键采用上拉方式，上拉了一个10kΩ的电阻。加压气压值可通过一个微型气泵控制，设定气压值可通过按键调整，调整范围0到200kPa，保载时间可调，调整范围0到255s，允许的泄漏量大小可调，调整范围0到9999Pa。

气压传感器采用MPX2202GP。

微控制器采用STM32F030。

A/D转换器为高精度A/D转换器，采用ADS1256。

信号调理电路采用仪表放大器AD620。

按键设有UP、DOWN、OK、SET、START、空脚、公共端；UP用于设定数据增加；DOWN用于设定数据减小；OK用于确认和组合功能；SET用于确认和组合功能；START用于启动试验；公共端连接所有按键的公共端并接3.3V的地。

显示，采用LCD显示器，先进行初始化，然后设置第一行显示的位置，并显示第一行内容，然后设置第二行显示的位置，并显示第二行内容，再设置第三行显示的位置，并显示第三行内容，最后设置第四行显示的位置，并显示第四行内容。

一种高精度气密性检漏方法，步骤如下：

步骤1：启动电源；

步骤2：设置气压值、泄漏量允许范围值、保载时间；

步骤3：按下START键启动；

步骤4：清除上次的测量结果，包括输出继电器，测量结果，测量误差数值；

步骤5：控制气泵向密闭气室充气，相应的气压作用到与密闭气室相连的待测工件和气压传感器上；

步骤6：通过A/D转换获得密闭气室的实际气压值，判断它是否在规定时间内达到设定气压值，未能达到设定值则显示NO，LT5灯亮起，并跳转到步骤12，能达到则继续运行；

步骤7：停止气泵向密闭气室充气；

步骤8：经过10s稳定时间，通过A/D转换获得密闭气室的气压值P1；

步骤9：到达设定的保载时间，通过A/D转换获得密闭气室的气压值P2；

步骤10：计算气压误差P3＝P1-P2；

步骤11：判断处理，如果气压误差P3不超出设定的允许泄漏量，则显示OK，并点亮LT4灯，如果超过了允许泄漏量，则显示NO，并点亮LT5灯；

步骤12：等待返回，下一个待测工件进入，并跳转到步骤3。

步骤2中气压值、保载时间和允许泄漏量的设置流程如下：

步骤1：开始；

步骤2：同时按下SET，OK键，延时10秒，进入气压值设定；

步骤3：判断键值，按下UP键，设定气压值加1KPa，按下DOWN键，设定气压减1KPa；达到所需气压值；

步骤4：进入保载时间设定；

步骤5：判断键值，按下UP键，设定时间加1秒，按下DOWN键，设定时间减1秒；达到所需保载时间；

步骤6：按下SET键，进入允许的泄漏量设定；

步骤7：判断键值，按下UP键，设定充许泄漏量加1Pa，按下DOWN键，设定充许泄漏量减1Pa；达到所需充许泄漏量；

步骤8：按下OK键；

步骤9：退出设置。

本发明一种高精度气密性检漏装置，包括气路系统、电源模块、气压检测系统、气压控制系统、输入系统、输出系统和微控制器系统；本装置实现自动控制、检测过程和采集数据，直接显示气压值，加压大小可调，保载时间可调，气密性泄漏量判断标准可调等；采用高精度A/D转换器，对气压传感器的输出经过信号调理后进行测量，并将结果通过LCD显示。采用直压式气体检漏的方法，以STM32F030为控制核心，气压传感器将气压转换为电信号并经过信号调理后通过A/D转换器读入微控制器，检测过程由STM32F030软件编程实现，通过充气时间、气压误差、允许的泄漏量来判断检测结果，并对检测结果进行输出和显示。加压气压值可通过一个微型气泵控制，设定气压值可通过按键调整，调整范围0到200kPa，保载时间可调，调整范围0到255s，允许的泄漏量大小可调，调整范围0到9999Pa。

附图说明

图1是本发明一种高精度气密性检漏装置中气路系统意示图；

图2是本发明一种高精度气密性检漏装置中硬件电路结构图；

图3是本发明一种高精度气密性检漏装置中微控制器电路图；

图4是本发明一种高精度气密性检漏装置中继电器控制电路图；

图5是本发明一种高精度气密性检漏装置中按键接线图；

图6是本发明一种高精度气密性检漏方法运行流程图；

图7是本发明一种高精度气密性检漏装置中LCD显示流程图；

图8是本发明一种高精度气密性检漏装置中按键程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1至图8所示，一种高精度气密性检漏装置，包括气路系统、电源模块、气压检测系统、气压控制系统、输入系统、输出系统和微控制器系统；微控制器采用STM32F030。

气路系统如图1所示，包括依次连接的气泵5、单向节流阀6、单向阀7、密闭气室8和待测元件1；各部件通过管路连接；通过电源模块提供电源4；

电源模块，输入为220V市电，有三个输出电压，分别是12V，5V，3.3V；分别为气压控制系统、气压检测系统和输出系统、输入系统和微控制器系统提供电源；

气压检测系统，气压传感器采用MPX2202GP。气压传感器的输出连接的信号调理电路采用仪表放大器AD620，高精度A/D转换器采用ADS1256。

气压控制系统，通过一个微型气泵进行加压气压值的控制；通过按键设定所压值；

输出系统包括显示、继电器部分和LED灯部分；其中继电器为二个HJR-4102-L-05，额定电压DC5V，分别控制OK和NO的输出；显示采用LCD液晶显示器；LED灯部分，选用5个LED灯，LT1为12V电源输入指示；LT2为运行正常时保持闪烁，LT3为液晶显示屏启动电源接入指示，LT4和LT5为一组配合继电器输出结果，当继电器输出OK，LT4亮，当继电器输出NO，LT5亮；显示，采用LCD显示器，先进行初始化，然后设置第一行显示的位置，并显示第一行内容，然后设置第二行显示的位置，并显示第二行内容，再设置第三行显示的位置，并显示第三行内容，最后设置第四行显示的位置，并显示第四行内容。

输入系统，为按键；通过按键设定气压值和允许泄漏量，保载时间；按键采用上拉方式，上拉了一个10kΩ的电阻。加压气压值可通过一个微型气泵控制，设定气压值可通过按键调整，调整范围0到200kPa，保载时间可调，调整范围0到255s，允许的泄漏量大小可调，调整范围0到9999Pa。

按键设有UP、DOWN、OK、SET、START、空脚、公共端；UP用于设定数据增加；DOWN用于设定数据减小；OK用于确认和组合功能；SET用于确认和组合功能；START用于启动试验；公共端连接所有按键的公共端并接3.3V的地。

一种高精度气密性检漏方法，步骤如下：

步骤1：启动电源；

步骤2：设置气压值、泄漏量允许范围值、保载时间；

步骤3：按下START键启动；

步骤4：清除上次的测量结果，包括输出继电器，测量结果，测量误差数值；

步骤5：控制气泵向密闭气室充气，相应的气压作用到与密闭气室相连的待测工件和气压传感器上；

步骤6：通过A/D转换获得密闭气室的实际气压值，判断它是否在规定时间内达到设定气压值，未能达到设定值则显示NO，LT5灯亮起，并跳转到步骤12，能达到则继续运行；

步骤7：停止气泵向密闭气室充气；

步骤8：经过10s稳定时间，通过A/D转换获得密闭气室的气压值P1；

步骤9：到达设定的保载时间，通过A/D转换获得密闭气室的气压值P2；

步骤10：计算气压误差P3＝P1-P2；

步骤11：判断处理，如果气压误差P3不超出设定的允许泄漏量，则显示OK，并点亮LT4灯，如果超过了允许泄漏量，则显示NO，并点亮LT5灯；

步骤12：等待返回，下一个待测工件进入，并跳转到步骤3。

步骤2中气压值、保载时间和允许泄漏量的设置流程如下：

步骤1：开始；

步骤2：同时按下SET，OK键，延时10秒，进入气压值设定；

步骤3：判断键值，按下UP键，设定气压值加1KPa，按下DOWN键，设定气压减1KPa；达到所需气压值；

步骤4：进入保载时间设定；

步骤5：判断键值，按下UP键，设定时间加1秒，按下DOWN键，设定时间减1秒；达到所需保载时间；

步骤6：按下SET键，进入允许的泄漏量设定；

步骤7：判断键值，按下UP键，设定充许泄漏量加1Pa，按下DOWN键，设定充许泄漏量减1Pa；达到所需充许泄漏量；

步骤8：按下OK键；

步骤9：退出设置。

Claims (9)

1.一种高精度气密性检漏装置，其特征在于：包括气路系统、电源模块、气压检测系统、气压控制系统、输入系统、输出系统和微控制器系统；

其中所述的气路系统包括依次连接的气泵、单向节流阀、单向阀、密闭气室和待测元件；各部件通过管路连接；

所述的电源模块，输入为220V市电，有三个输出电压，分别是12V，5V，3.3V；分别为气压控制系统、气压检测系统和输出系统、输入系统和微控制器系统提供电源；

所述的气压检测系统，通过气压传感器的输出，连接信号调理电路，通过A/D转换器读入微控制器；

所述的气压控制系统，通过一个微型气泵进行加压气压值的控制；通过按键设定气压值；

所述的输出系统包括显示、继电器部分和LED灯部分；其中继电器为二个HJR-4102-L-05，额定电压DC5V，分别控制OK和NO的输出；显示采用LCD液晶显示器；LED灯部分，选用5个LED灯，LT1为12V电源输入指示；LT2为运行正常时保持闪烁，LT3为液晶显示屏启动电源接入指示，LT4和LT5为一组配合继电器输出结果，当继电器输出OK，LT4亮，当继电器输出NO，LT5亮；

所述的输入系统，为按键；通过按键设定气压值、允许泄漏量和保载时间；按键采用上拉方式，上拉了一个10kΩ的电阻。

2.根据权利要求1所述的一种高精度气密性检漏装置，其特征在于所述气压传感器采用MPX2202GP。

3.根据权利要求1所述的一种高精度气密性检漏装置，其特征在于所述的微控制器采用STM32F030。

4.根据权利要求1所述的一种高精度气密性检漏装置，其特征在于所述的A/D转换器为高精度A/D转换器，采用ADS1256。

5.根据权利要求1所述的一种高精度气密性检漏装置，其特征在于所述的信号调理电路采用仪表放大器AD620。

6.根据权利要求1所述的一种高精度气密性检漏装置，其特征在于所述的按键设有UP、DOWN、OK、SET、START、空脚、公共端；UP用于设定数据增加；DOWN用于设定数据减小；OK用于确认和组合功能；SET用于确认和组合功能；START用于启动试验；公共端连接所有按键的公共端并接3.3V的地。

7.根据权利要求1所述的一种高精度气密性检漏装置，其特征在于所述的显示，采用LCD显示，先进行初始化，然后设置第一行显示的位置，并显示第一行内容，然后设置第二行显示的位置，并显示第二行内容，再设置第三行显示的位置，并显示第三行内容，最后设置第四行显示的位置，并显示第四行内容。

8.一种高精度气密性检漏方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：启动电源；

步骤2：设置气压值、泄漏量允许范围值、保载时间；

步骤3：按下START键启动；

步骤4：清除上次的测量结果，包括输出继电器，测量结果，测量误差数值；

步骤5：控制气泵向密闭气室充气，相应的气压作用到与密闭气室相连的待测工件和气压传感器上；

步骤6：通过A/D转换获得密闭气室的实际气压值，判断它是否在规定时间内达到设定气压值，未能达到设定值则显示NO，LT5灯亮起，并跳转到步骤12，能达到则继续运行；

步骤7：停止气泵向密闭气室充气；

步骤8：经过10s稳定时间，通过A/D转换获得密闭气室的气压值P1；

步骤9：到达设定的保载时间，通过A/D转换获得密闭气室的气压值P2；

步骤10：计算气压误差P3＝P1-P2；

步骤11：判断处理，如果气压误差P3不超出设定的允许泄漏量，则显示OK，并点亮LT4灯，如果超过了允许泄漏量，则显示NO，并点亮LT5灯；

步骤12：等待返回，下一个待测工件进入，并跳转到步骤3。

9.根据权利要求8所述的一种高精度气密性检漏方法，其特征在于步骤2中气压值、保载时间和允许泄漏量的设置流程如下：

步骤1：开始；

步骤2：同时按下SET，OK键，延时10秒，进入气压值设定；

步骤3：判断键值，按下UP键，设定气压值加1KPa，按下DOWN键，设定气压减1KPa；达到所需气压值；

步骤4：进入保载时间设定；

步骤5：判断键值，按下UP键，设定时间加1秒，按下DOWN键，设定时间减1秒；达到所需保载时间；

步骤6：按下SET键，进入允许的泄漏量设定；

步骤7：判断键值，按下UP键，设定充许泄漏量加1Pa，按下DOWN键，设定充许泄漏量减1Pa；达到所需充许泄漏量；

步骤8：按下OK键；

步骤9：退出设置。