CN110487307A - 一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，用于解决现有技术中过阀报警系统结构复杂、成本高昂、难以安装在真空管道内部的技术问题；一种报警电路，包括：阀信号电路、第一光电信号电路和第二光电信号电路；一种适用于真空管道系统的过阀报警系统，包括：阀状态检测模块、激光检测模块、报警电路和报警装置；实施本发明的技术方案，设置报警电路，接收阀门状态信息和光电信号，通过逻辑电路控制报警装置，无需设置单片机或工控机，系统结构简单，降低系统成本；真空管道设置视窗，通过光电门监控小车过阀状况，无需改变真空管道结构，易于安装；激光检测装置损坏也会引起报警器报警，系统可靠性高。

Description

一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统

技术领域

本发明涉及报警系统领域，特别涉及一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统。

背景技术

在物理、材料等科研领域，提供真空环境是实验的一个前提条件。真空环境的基本单元为真空腔体，不同真空腔体之间通过真空阀门连接，如果多个真空腔体连接成一条直线，研究用的样品可以安装到样品车上，通过真空外的电机传动使得样品车在多个腔体之间进行直线运动，这样构成的系统一般称为真空直线互联系统。

样品车在真空直线互联系统中运动除了通过程序电动外，也经常会需要手动调节，当样品车通过真空阀门时，应该避免真空阀门被手动关闭而轧坏样品车和阀门。真空腔体内传感器安装困难、容易导致真空腔体漏气、现有的报警系统成本高昂、结构复杂。

因此需要一种结构简单、成本低廉、设置于真空管道系统外的过阀报警系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，本发明的技术方案是这样实施的：

一种报警电路，包括：第一光电信号电路、第二光电信号电路和阀信号电路；其中，所示第一光电信号电路包括第一光电耦合器、第一三极管、第一发光二极管、第一线性电阻、第一非线性电阻、第一整流二极管和第一继电器；所示第一光电耦合器的输入端的一个针脚连接第一激光检测器，另一个针脚接地，所示第一光电耦合器的输出端分别连接24V电源和所述第一三极管的基极；所述第一发光二极管的负极连接所述第一光电耦合器的集电极；所述第一三极管的发射极接地；所述第一发光二极管的正极连接所述第一线性电阻的一端，所述第一线性电阻的另一端、所述第一整流二极管的负极、所述第一非线性电阻的一端和所述第一继电器线圈的一端连接，并连接24V电源；所述第一继电器线圈的另一端、所述第一非线性电阻的另一端、所述第一整流二极管的正极和所述第一发光二极管的负极相连；所示第二光电信号电路包括第二光电耦合器、第二三极管、第二发光二极管、第二线性电阻、第二非线性电阻、第二整流二极管和第二继电器；所示第二光电耦合器的输入端一个针脚连接第二激光检测器，另一个针脚接地，所示第二光电耦合器的输出端分别连接24V电源和所述第二三极管的基极；所述第二发光二极管的负极连接所述第二光电耦合器的集电极；所述第二三极管的发射极接地；所述第二发光二极管的正极连接所述第二线性电阻的一端，所述第二线性电阻的另一端、所述第二整流二极管的负极、所述第二非线性电阻的一端和所述第二继电器线圈的一端连接，并连接24V电源；所述第二继电器线圈的另一端、所述第二非线性电阻的另一端、所述第二整流二极管的正极和所述第二发光二极管的负极相连；所示阀信号电路包括第三光电耦合器、第三三极管、第三发光二极管、第三线性电阻、第三非线性电阻、第三整流二极管和第三继电器；所示第三光电耦合器的输入端一个针脚连接阀状态检测模块，另一个针脚接地，所示第三光电耦合器的输出端分别连接24V电源和所述第三三极管的基极；所述第三发光二极管的负极连接所述第三光电耦合器的集电极；所述第三三极管的发射极接地；所述第三发光二极管的正极连接所述第三线性电阻的一端，所述第三线性电阻的另一端、所述第三整流二极管的负极、所述第三非线性电阻的一端、所述第三继电器线圈的一端和所述第三继电器的COM端连接，并连接24V电源；所述第三继电器线圈的另一端、所述第三非线性电阻的另一端、所述第三整流二极管的正极和所述第三发光二极管的负极相连；所述第三继电器的NC端连接所述第一继电器和所述第二继电器的COM端，所述第一继电器和所述第二继电器的NC端相连，并连接报警装置。

优选地，所述报警电路，还包括第四线性电阻、第五线性电阻和第六线性电阻；所述第四线性电阻两端分别连接所述第一光电耦合器和所述第一三极管的基极；所述第五线性电阻两端分别连接所述第二光电耦合器和所述第二三极管的基极；所述第六线性电阻两端分别连接所述第三光电耦合器和所述第三三极管的基极。

优选地，所述报警电路，还包括第七线性电阻，所述第七线性电阻两端分别连接所述第三及继电器的COM端和24V电源。

一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，包括：具有前述特征的报警电路、阀状态检测模块、激光检测模块和报警装置；所述阀状态检测模块发送真空管道阀门状态信号至所述报警电路；所述激光检测模块包括第一激光检测器和第二激光检测器；所述第一激光检测器设置于阀门的一端，所述第二激光检测器设置于阀门另一端；所述激光检测模块向所述报警电路发送光电信号；所述报警电路电连接至所述报警装置。

优选地，所述激光检测模块还包括第一视窗对和第二视窗对；所述第一视窗对设置于所述阀门的一端，密封连接至所述真空管道；所述第一激光检测器发出的激光经过所述第一视窗对；所述第二视窗对设置于所述阀门的另一端，密封连接至所述真空管道；所述第二激光检测器发出的激光经过所述第二视窗对。

优选地，所述第一检测器发出的激光被遮挡时，向所述报警电路发送第一光电信号；所述第二检测器的激光被遮挡时，向所述报警电路发送第二光电信号；所述阀门状态信息为阀门不完全打开或关闭，且所述报警电路接收到第一光电信号和/或第二光电信号时，所述报警电路向所述报警装置输出报警信号。

优选地，所述报警装置包括指示灯或蜂鸣器。

优选地，所述适用于真空管道系统的过阀报警系统，还包括无线传输模块，所述无线传输模块电连接至所述报警电路。

优选地，所述适用于真空管道系统的过阀报警系统，还包括有线传输装置和通信接口，所述有线传输装置电连接所述报警电路和所述通信接口。

实施本发明的技术方案可解决现有技术中过阀报警系统结构复杂、成本高昂、难以安装在真空管道内部的技术问题；实施本发明的技术方案，设置报警电路，接收阀门状态信息和光电信号，通过逻辑电路控制报警装置，无需设置单片机或工控机，系统结构简单，降低系统成本；真空管道设置视窗，通过光电门监控小车过阀状况，无需改变真空管道结构，易于安装；激光检测装置损坏也会引起报警器报警，系统可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的报警电路示意图；

图2为本发明实施例1的系统结构示意图；

图3为本发明实施例2的系统结构示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-阀状态检测模块；2-激光检测模块；21-第一激光检测器；22-第二激光检测器；3-报警电路；4-报警装置；5-无线传输模块；6-有线传输装置；7-通信接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种报警电路，如图1所示，包括：第一光电信号电路、第二光电信号电路和阀信号电路；其中，所示第一光电信号电路包括第一光电耦合器、第一三极管、第一发光二极管、第一线性电阻、第一非线性电阻、第一整流二极管和第一继电器；所示第一光电耦合器的输入端的一个针脚连接第一激光检测器21，另一个针脚接地，所示第一光电耦合器的输出端分别连接24V电源和第一三极管的基极；第一发光二极管的负极连接第一光电耦合器的集电极；第一三极管的发射极接地；第一发光二极管的正极连接第一线性电阻的一端，第一线性电阻的另一端、第一整流二极管的负极、第一非线性电阻的一端和第一继电器线圈的一端连接，并连接24V电源；第一继电器线圈的另一端、第一非线性电阻的另一端、第一整流二极管的正极和第一发光二极管的负极相连；所示第二光电信号电路包括第二光电耦合器、第二三极管、第二发光二极管、第二线性电阻、第二非线性电阻、第二整流二极管和第二继电器；所示第二光电耦合器的输入端一个针脚连接第二激光检测器22，另一个针脚接地，所示第二光电耦合器的输出端分别连接24V电源和第二三极管的基极；第二发光二极管的负极连接第二光电耦合器的集电极；第二三极管的发射极接地；第二发光二极管的正极连接第二线性电阻的一端，第二线性电阻的另一端、第二整流二极管的负极、第二非线性电阻的一端和第二继电器线圈的一端连接，并连接24V电源；第二继电器线圈的另一端、第二非线性电阻的另一端、第二整流二极管的正极和第二发光二极管的负极相连；所示阀信号电路包括第三光电耦合器、第三三极管、第三发光二极管、第三线性电阻、第三非线性电阻、第三整流二极管和第三继电器；所示第三光电耦合器的输入端一个针脚连接阀状态检测模块1，另一个针脚接地，所示第三光电耦合器的输出端分别连接24V电源和第三三极管的基极；第三发光二极管的负极连接第三光电耦合器的集电极；第三三极管的发射极接地；第三发光二极管的正极连接第三线性电阻的一端，第三线性电阻的另一端、第三整流二极管的负极、第三非线性电阻的一端、第三继电器线圈的一端和第三继电器的COM端连接，并连接24V电源；第三继电器线圈的另一端、第三非线性电阻的另一端、第三整流二极管的正极和第三发光二极管的负极相连；第三继电器的NC端连接第一继电器和第二继电器的COM端，第一继电器和第二继电器的NC端相连，并连接报警装置。

阀信号电路中，当阀状态检测模块1检测到阀状态为非全开或关闭时，阀状态检测模块1向第三光电耦合器输出0V电压，第三光电耦合器不工作，输出端不接通24V电源，使第三三极管截止状态，从而不激活后续电路。当第三三极管处于截止状态，第三发光二极管不工作，第三继电器线圈两端没有电压差，使第一继电器的COM端和第二继电器的COM端接通24V电源。

与阀信号电路类似的，当第一激光检测器21向第一光电耦合器的输入端输入0V电压和/或第二激光检测器22向第二光电耦合器的输入端输入0V电压时，第一继电器和/或第二继电器的NC端接通24V电压，给外部的报警装置供电，外部报警装置获得24V电压则开始工作

电路多处需要电源，均使用相同的24V电源，利于简化电路所需的电源装置。报警电路3将阀门状态信号和光电信号通过电路转化为控制报警装置4工作的电信号。系统无需设置需要编程的单片机等设备，可以降低系统成本，降低系统安装需要的时间成本和人力成本。

在一种优选的实施方式中，一种报警电路，如图1所示，还包括第四线性电阻、第五线性电阻和第六线性电阻；第四线性电阻两端分别连接第一光电耦合器和第一三极管的基极；第五线性电阻两端分别连接第二光电耦合器和第二三极管的基极；第六线性电阻两端分别连接第三光电耦合器和第三三极管的基极。

第四线性电阻、第五线性电阻和第六线性电阻用于保护电路中的发光二极管，防止三极管电流放大的瞬间电路中电流过大导致发光二极管损坏，利于延长装置寿命。

在一种优选的实施方式中，一种报警电路，如图1所示，还包括第七线性电阻，第七线性电阻两端分别连接第三及继电器的COM端和24V电源。可以用于保护报警装置，防止在接通瞬间电流过大导致损坏，可以延长装置寿命。

在本发明的一种具体实施方式中，一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，如图2所示，包括：具有前述特征的报警电路3、阀状态检测模块1、激光检测模块2和报警装置4；阀状态检测模块1发送真空管道阀门状态信号至报警电路3；激光检测模块2包括第一激光检测器21和第二激光检测器22；第一激光检测器21设置于阀门的一端，第二激光检测器22设置于阀门另一端；激光检测模块2向报警电路3发送光电信号；报警电路3电连接至报警装置4。

阀状态检测模块1可以为利用红外、超声等技术的状态传感器，在阀门状态不同时，向报警电路3输出不同的电信号。激光检测模块2可以使用光电门。

在一种优选的实施方式中，如图2所示，激光检测模块2还包括第一视窗对和第二视窗对；第一视窗对设置于阀门的一端，密封连接至真空管道；第一激光检测器21发出的激光经过第一视窗对；第二视窗对设置于阀门的另一端，密封连接至真空管道；第二激光检测器22发出的激光经过第二视窗对。

真空管道主要用于在真空腔之间传递样品，因此往往使用不锈钢等材料制造，以具有较高的强度和耐压能力，利于实现高真空环境，现有技术中，尝使用小车在真空管道中传递样品。在该具体实施方式中，在真空管道的两端分别设置第一视窗对和第二视窗对，激光检测模块2的激光经过视窗对，激光的高度可以根据真空管道中的移动小车大小、样品规格等参数选择。视窗的材料可以使用石英、钢化玻璃等材料，具有较高的强度，利于真空管道内实现高真空度。视窗安装在真空管道上，连接处可以设置密封圈、硅脂等装置实现密封，提高真空管的真空度，避免样品经过时被空气氧化。

光电门设置于真空管道的外部，仅激光通过视窗穿过真空管道，无需改变真空管道结构，易于安装，提高真空管道的可靠性。

在一种优选的实施方式中，如图2所示，第一激光检测器21发出的激光被遮挡时，向报警电路3发送第一光电信号；第二激光检测器22的激光被遮挡时，向报警电路3发送第二光电信号；阀门状态信息为阀门不完全打开或关闭，且报警电路3接收到第一光电信号和/或第二光电信号时，报警电路3向报警装置4输出报警信号。

当阀门完全打开时，载物小车经过或停留在阀门处均不会发生阀门压坏小车或样品的情况，因此无需报警；当阀门状态为不完全打开或关闭时，阀门有可能压坏小车，在此基础上，报警电路3接收到第一光电信号和/或第二光电信号时，意味着小车在阀门附近，小车的某一部分可能正处于阀门下，此时报警装置4报警，提醒用户不可关闭阀门，从而起到保护小车和阀门的功能。在该具体实施方式中，当光电门被遮挡时，第一光电信号和第二光电信号为0V。

在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，报警装置4包括指示灯或蜂鸣器。

在该具体实施方式中，报警装置4为蜂鸣器。报警电路3如图1所示，电路一共有6种情况：

1.阀门状态信号为24V、第一光电信号和第二光电信号都为0V，代表阀门完全打开，两个光电门前均有物体，蜂鸣器没有获得正向电压，无法发出警报。

2.阀门状态信号为24V、第一光电信号和第二光电信号一个为0V一个为24V，代表阀门完全打开，仅一个光电门前有物体，蜂鸣器没有获得正向电压，无法发出报警。

3.阀门状态信号为24V、第一光电信号和第二光电信号都为24V，代表阀门完全打开，两个光电门前均无物体，蜂鸣器没有获得正向电压，无法发出报警。

4.阀门状态信号、第一光电信号和第二光电信号都是0V，代表阀门不完全打开或关闭且两个光电门前均有物体，蜂鸣器获得正向电压，发出警报。

5.阀门状态信号为0V、第一光电信号和第二光电信号一个为0V一个为24V，代表阀门不完全打开或关闭，且仅一个光电门前有物体，蜂鸣器获得正向电压，发出报警。

6.阀门状态信号为0V、第一光电信号和第二光电信号都为24V，代表阀门不完全打开或关闭，两个光电门前均无有物体，蜂鸣器没有获得正向电压，不能发出报警。

当阀门状态信号为24V时，不论光电信号为何时蜂鸣器都不会发出警报；当阀门状态信号为0V时，如果2路光电信号都为24V时，蜂鸣器不会发出警报，如果一路为24V一路为0V时或者2路都为0V时，蜂鸣器会发出警报。

系统的工作过程如下：当阀门处于完全打开状态，阀门状态信号为24V，蜂鸣器不会发出警报，此时真空直线段里的样品车可以安全的运行；当阀门处于不完全打开或关闭状态，阀门信号为0V，如果样品车未经过激光检测模块2，此时第一光电信号和第二光电信号均为24V，蜂鸣器不会发出警报，如果样品车遮挡第一激光检测器21和/或第二激光检测器22发出的激光，即第一光电信号和/或第二光电信号为0V，蜂鸣器发出警报，此时的样品车过阀门的时候将是处于一个不安全状态，过阀门时可能撞到阀门。

系统可以设置为，当第一激光检测器或第二激光检测器损坏或接触不良时，则对应的光电信号为0V，报警器报警。使系统具备故障报警功能，可靠性高。

实施例2

在一种优选的实施方式中，一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，与实施例1不同的是，如图3所示，还包括无线传输模块5，无线传输模块5电连接至报警电路3。

当用户需要远程控制阀门时，可以设置无线传输模块5将报警信号传输至外部设备。无线传输模块5可以使用支持蓝牙技术、ZigBee技术、CDMA技术或WIFI技术等常用无线技术中一者或多者的无线传输装置，将报警电路3输出的报警信号通过无线传输装置发送至工控机等控制设备，便于外部设备根据报警情况控制阀门的开关。

在一种优选的实施方式中，一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，如图3所示，还包括有线传输装置6和通信接口7，有线传输装置6电连接报警电路3和通信接口7。

有线传输装置6可以使用单片机，通信接口7可以使用RS-485接口。有线传输装置6将报警电路3输出的报警信号转化为工业信号通过通信接口7传输至外部控制或显示设备，便于用户远程监控阀门状况。

需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种报警电路，其特征在于，包括：第一光电信号电路、第二光电信号电路和阀信号电路；其中，

所示第一光电信号电路包括第一光电耦合器、第一三极管、第一发光二极管、第一线性电阻、第一非线性电阻、第一整流二极管和第一继电器；

所示第一光电耦合器的输入端的一个针脚连接第一激光检测器，另一个针脚接地，所示第一光电耦合器的输出端分别连接24V电源和所述第一三极管的基极；所述第一发光二极管的负极连接所述第一光电耦合器的集电极；所述第一三极管的发射极接地；所述第一发光二极管的正极连接所述第一线性电阻的一端，所述第一线性电阻的另一端、所述第一整流二极管的负极、所述第一非线性电阻的一端和所述第一继电器线圈的一端连接，并连接24V电源；所述第一继电器线圈的另一端、所述第一非线性电阻的另一端、所述第一整流二极管的正极和所述第一发光二极管的负极相连；

所示第二光电信号电路包括第二光电耦合器、第二三极管、第二发光二极管、第二线性电阻、第二非线性电阻、第二整流二极管和第二继电器；

所示第二光电耦合器的输入端一个针脚连接第二激光检测器，另一个针脚接地，所示第二光电耦合器的输出端分别连接24V电源和所述第二三极管的基极；所述第二发光二极管的负极连接所述第二光电耦合器的集电极；所述第二三极管的发射极接地；所述第二发光二极管的正极连接所述第二线性电阻的一端，所述第二线性电阻的另一端、所述第二整流二极管的负极、所述第二非线性电阻的一端和所述第二继电器线圈的一端连接，并连接24V电源；所述第二继电器线圈的另一端、所述第二非线性电阻的另一端、所述第二整流二极管的正极和所述第二发光二极管的负极相连；

所示阀信号电路包括第三光电耦合器、第三三极管、第三发光二极管、第三线性电阻、第三非线性电阻、第三整流二极管和第三继电器；

所示第三光电耦合器的输入端一个针脚连接阀状态检测模块，另一个针脚接地，所示第三光电耦合器的输出端分别连接24V电源和所述第三三极管的基极；所述第三发光二极管的负极连接所述第三光电耦合器的集电极；所述第三三极管的发射极接地；所述第三发光二极管的正极连接所述第三线性电阻的一端，所述第三线性电阻的另一端、所述第三整流二极管的负极、所述第三非线性电阻的一端、所述第三继电器线圈的一端和所述第三继电器的COM端连接，并连接24V电源；所述第三继电器线圈的另一端、所述第三非线性电阻的另一端、所述第三整流二极管的正极和所述第三发光二极管的负极相连；

所述第三继电器的NC端连接所述第一继电器和所述第二继电器的COM端，所述第一继电器和所述第二继电器的NC端相连，并连接报警装置。

2.根据权利要求1所述的一种报警电路，其特征在于，还包括第四线性电阻、第五线性电阻和第六线性电阻；所述第四线性电阻两端分别连接所述第一光电耦合器和所述第一三极管的基极；所述第五线性电阻两端分别连接所述第二光电耦合器和所述第二三极管的基极；所述第六线性电阻两端分别连接所述第三光电耦合器和所述第三三极管的基极。

3.根据权利要求2所述的一种报警电路，其特征在于，还包括第七线性电阻，所述第七线性电阻两端分别连接所述第三及继电器的COM端和24V电源。

4.一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，其特征在于，包括：根据权利要求1-3任一所述的一种报警电路、所述阀状态检测模块、激光检测模块和所述报警装置；

所述阀状态检测模块发送真空管道阀门状态信号至所述报警电路；

所述激光检测模块包括所述第一激光检测器和所述第二激光检测器；

所述第一激光检测器设置于阀门的一端，所述第二激光检测器设置于阀门另一端；

所述激光检测模块向所述报警电路发送光电信号；

所述报警电路电连接至所述报警装置。

5.根据权利要求4所述的一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，其特征在于，所述激光检测模块还包括第一视窗对和第二视窗对；

所述第一视窗对设置于所述阀门的一端，密封连接至所述真空管道；

所述第一激光检测器发出的激光经过所述第一视窗对；

所述第二视窗对设置于所述阀门的另一端，密封连接至所述真空管道；所述第二激光检测器发出的激光经过所述第二视窗对。

6.根据权利要求4所述的一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，其特征在于，所述第一检测器发出的激光被遮挡时，向所述报警电路发送第一光电信号；

所述第二检测器的激光被遮挡时，向所述报警电路发送第二光电信号；

所述阀门状态信息为阀门不完全打开或关闭，且所述报警电路接收到第一光电信号和/或第二光电信号时，所述报警电路向所述报警装置输出报警信号。

7.根据权利要求4所述的一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，其特征在于，所述报警装置包括指示灯或蜂鸣器。

8.根据权利要求4所述的一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，其特征在于，还包括无线传输模块，所述无线传输模块电连接至所述报警电路。

9.根据权利要求4所述的一种报警电路及适用于真空管道系统的过阀报警系统，其特征在于，还包括有线传输装置和通信接口，所述有线传输装置电连接所述报警电路和所述通信接口。