CN115441692A - 一种本质安全型气相色谱仪的供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，所述供电方法包括：将气相色谱仪中的原有单路供电方式变换为多路供电方式，分别为气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪多路供电方式中的供电电源均采用独立电源，供电电源之间相互不关联；多路供电方式的供电电源电路路数为≥2路，多路供电方式中每路供电电源均为直流电源，每路直流电源电压为DC5V～DC36V；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的组合方式，对应采用多路供电电源电路进行供电；独立电源输出电流为≤3A。
Description
技术领域
本发明属于气相色谱仪的应用技术领域，具体地是涉及一种本质安全型气相色谱仪的供电方法。
背景技术
气相色谱法已有50多年的发展历史,现在已成为一种成熟且应用广泛的分离复杂混合物的分析技术，在石化分析、药物分析、食品分析、环境分析、高聚物分析等领域均得到广泛应用，是工业、农业、国防、建设、科学研究中的重要工具。在一些具有危险性的场所，如石油开采监测、化工生产流程监测、煤矿井下监测等均采用了隔爆型气相色谱仪，隔爆型气相色谱仪只是对气相色谱仪外壳进行了防爆设计，能够满足气相色谱仪在一些特定的危险场所使用。
气相色谱仪在分析气体样品过程是将具有爆炸危险性的气体注入到隔爆腔体内部，由于隔爆腔体内存在各种功能性电子电路装置，其电路的火花能量仍然能够点燃这些危险气体，而引起爆炸；因此这种隔爆型气相色谱仪只是解决了气相色谱仪在有限次爆炸次数内以及一定的爆炸当量范围内不会对外部环境产生影响，并没有从根本上解决气相色谱仪的安全性问题，一旦发生泄漏，气相色谱仪内部的电路仍然存在引起爆炸的能量火花，依然具有一定的安全隐患。
上述隔爆腔体内的电路产生的火花而引起危险气体爆炸的主要原因是：目前的气相色谱仪内隔爆腔体中的各种功能电路以及组成器件均是采用单路供电方式，这样会使气相色谱仪隔爆腔体中的电路内部存储能量过高，因而产生火花，致使爆炸；因此，目前有必要对气相色谱仪内部的供电方式上进行改进，以从根本上解决气相色谱仪安全性问题。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种本质安全防爆型的气相色谱仪的供电方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明提供了一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，所述供电方法具体包括：将气相色谱仪中的原有单路供电方式变换为多路供电方式，分别为气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪多路供电方式中的供电电源均采用独立电源，供电电源之间相互不关联；多路供电方式的供电电源电路路数为≥2路，多路供电方式中每路供电电源均为直流电源，每路直流电源电压为DC5V～DC36V；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的组合方式，对应采用多路供电电源电路进行供电；独立电源输出电流为≤3A。
作为本发明的一种优选方案，所述多路供电方式的供电电源电路路数包括3路，分别为一号供电电源电路、二号供电电源电路、三号供电电源电路；一号供电电源电路、二号供电电源电路、三号供电电源电路对应为气相色谱仪中不同组合方式的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的并联或者串联组合方式。
作为本发明的另一种优选方案，所述一号供电电源电路分别与温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路相连，一号供电电源电路分别为温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路进行供电；二号供电电源电路分别与通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀相连，二号供电电源电路分别为通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀进行供电；三号供电电源电路与加热丝相连，三号供电电源电路为加热丝进行供电。
作为本发明的另一种优选方案，或者所述一号供电电源电路分别与温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀相连，一号供电电源电路分别为温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀进行供电；二号供电电源电路分别与通信电路、抽气泵、信号采集电路相连，二号供电电源电路分别为通信电路、抽气泵、信号采集电路进行供电；三号供电电源电路分别与加热丝、电磁阀相连，三号供电电源电路分别为加热丝、电磁阀进行供电。
作为本发明的另一种优选方案，所述一号供电电源电路包括直流12V供电电源、场效应晶体管M1、第一单片机、三极管Q1；直流12V供电电源的输出端连接场效应晶体管M1的漏极D，场效应晶体管M1的源极S分别连接有电阻R62、二极管D1,场效应晶体管M1的源极S与二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极连接有电阻R60，电阻R60连接有电阻R63，电阻R63另一端接地；电阻R62另一端分别连接三极管Q1的集电极、场效应晶体管M1的栅极G，三极管Q1的基极连接有电阻R1，电阻R1另一端连接有电阻R2，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接并共同接地；第一单片机的SYS1信号输入端分别与二极管D1的阳极、电阻R60相连，第一单片机的INSYS1输入端分别与电阻R60、电阻R63相连，第一单片机的OUTSYS1输出端分别与电阻R1、电阻R2相连，第一单片机的控制信号输出端分别与气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀中的任意一个或者多个的组合对应相连。
作为本发明的另一种优选方案，所述二号供电电源电路与一号供电电源电路的电路结构相同。
作为本发明的另一种优选方案，所述三号供电电源电路包括直流12V供电电源、直流3.3V供电电源、场效应晶体管M3、第三单片机、三极管Q3及光电耦合器U1，直流12V供电电源的输出端连接场效应晶体管M3的漏极D，场效应晶体管M3的源极S分别连接有电阻R64、二极管D3，场效应晶体管M1的源极S与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极连接有电阻R62，电阻R62连接有电阻R65，电阻R65另一端接地；电阻R64另一端分别连接三极管Q3的集电极、场效应晶体管M3的栅极G，电阻R64另一端还连接有反向电压截止二极管D4，电阻R64与反向电压截止二极管D4的阳极连接；三极管Q3的基极连接有电阻R3，电阻R3另一端连接有电阻R4，电阻R4另一端与三极管Q3的发射极连接并共同接地；直流3.3V供电电源连接有电阻R61,电阻R61连接有二极管D5，电阻R61与二极管D5的阳极连接，二极管D5的阴极分别与反向电压截止二极管D4的阴极、光电耦合器U1的4引脚连接,光电耦合器U1的3引脚分别与电阻R4、三极管Q3的发射极连接，光电耦合器U1的1引脚和2引脚分别连接有电阻R66、电阻R67；第三单片机的SYS3信号输入端分别与二极管D3的阳极、电阻R62相连，第三单片机的INSYS3输入端分别与电阻R62、电阻R65相连，第三单片机的OUTSYS3输出端分别与电阻R3、电阻R4相连，第三单片机的OUT KZ2.0输出端分别与电阻R66、电阻R67相连；第三单片机的控制信号输出端分别与气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀中的任意一个或者多个的组合对应相连。
作为本发明的另一种优选方案，所述多路供电方式中每路供电电源均为电池组，每路电池组的电压均为DC3V～DC18V；每路电池组均由电池串联或者并联组成，每路电池组的电池数量≥2节。
本发明有益效果：
通过改变气相色谱仪原有的供电方式，具体地将气相色谱仪中的原有单路供电方式变换为多路供电方式，并由本发明所设置的每路供电电源电路可进行多种组合方式的供电，这样就会减少气相色谱仪的电路内部存储能量，满足GB3836防爆标准中规定的本质安全要求，从根本上解决了气相色谱仪在供电方面的安全性问题。
附图说明
图1是将本发明一种本质安全型气相色谱仪的供电方法的结构示意框图之一。
图2是将本发明一种本质安全型气相色谱仪的供电方法的结构示意框图之二。
图3是将本发明一种本质安全型气相色谱仪的供电方法的一号供电电源电路的电路图。
图4是将本发明一种本质安全型气相色谱仪的供电方法的三号供电电源电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，所述供电方法具体包括：将气相色谱仪中的原有单路供电方式变换为多路供电方式，分别为气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪多路供电方式中的供电电源均采用独立电源，供电电源之间相互不关联；多路供电方式的供电电源电路路数为≥2路，多路供电方式中每路供电电源均为直流电源，每路直流电源电压为DC5V～DC36V；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的组合方式，对应采用多路供电电源电路进行供电；独立电源输出电流为≤3A。
所述多路供电方式的供电电源电路路数包括3路，分别为一号供电电源电路、二号供电电源电路、三号供电电源电路；一号供电电源电路、二号供电电源电路、三号供电电源电路对应为气相色谱仪中不同组合方式的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的并联或者串联组合方式。
如图1所示，为本发明一种本质安全型气相色谱仪的供电方法的结构示意框图之一，参照图1可知，温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间的组合方式为：温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路并联组合在一起，由一号供电电源电路进行供电；通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀并联组合在一起，由二号供电电源电路进行供电；加热丝单独由三号供电电源电路进行供电。具体地，所述一号供电电源电路分别与温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路相连，一号供电电源电路分别为温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路进行供电；二号供电电源电路分别与通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀相连，二号供电电源电路分别为通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀进行供电；三号供电电源电路与加热丝相连，三号供电电源电路为加热丝进行供电。
如图2所示，为本发明一种本质安全型气相色谱仪的供电方法的结构示意框图之二，参照图2可知，温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间的组合方式为：温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀并联组合在一起，由一号供电电源电路进行供电；通信电路、抽气泵、信号采集电路并联组合在一起，由二号供电电源电路进行供电；加热丝、电磁阀并联组合在一起，由三号供电电源电路进行供电。具体地，所述一号供电电源电路分别与温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀相连，一号供电电源电路分别为温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀进行供电；二号供电电源电路分别与通信电路、抽气泵、信号采集电路相连，二号供电电源电路分别为通信电路、抽气泵、信号采集电路进行供电；三号供电电源电路分别与加热丝、电磁阀相连，三号供电电源电路分别为加热丝、电磁阀进行供电。
具体地，如图3所示的一号供电电源电路的电路图，所述一号供电电源电路包括直流12V供电电源、场效应晶体管M1、第一单片机、三极管Q1；直流12V供电电源的输出端连接场效应晶体管M1的漏极D，场效应晶体管M1的源极S分别连接有电阻R62、二极管D1,场效应晶体管M1的源极S与二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极连接有电阻R60，电阻R60连接有电阻R63，电阻R63另一端接地；电阻R62另一端分别连接三极管Q1的集电极、场效应晶体管M1的栅极G，三极管Q1的基极连接有电阻R1，电阻R1另一端连接有电阻R2，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接并共同接地；第一单片机的SYS1信号输入端分别与二极管D1的阳极、电阻R60相连，第一单片机的INSYS1输入端分别与电阻R60、电阻R63相连，第一单片机的OUTSYS1输出端分别与电阻R1、电阻R2相连，第一单片机的控制信号输出端分别与气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀中的任意一个或者多个的组合对应相连。
具体地，如图4所示的三号供电电源电路的电路图，所述三号供电电源电路包括直流12V供电电源、直流3.3V供电电源、场效应晶体管M3、第三单片机、三极管Q3及光电耦合器U1，直流12V供电电源的输出端连接场效应晶体管M3的漏极D，场效应晶体管M3的源极S分别连接有电阻R64、二极管D3，场效应晶体管M1的源极S与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极连接有电阻R62，电阻R62连接有电阻R65，电阻R65另一端接地；电阻R64另一端分别连接三极管Q3的集电极、场效应晶体管M3的栅极G，电阻R64另一端还连接有反向电压截止二极管D4，电阻R64与反向电压截止二极管D4的阳极连接；三极管Q3的基极连接有电阻R3，电阻R3另一端连接有电阻R4，电阻R4另一端与三极管Q3的发射极连接并共同接地；直流3.3V供电电源连接有电阻R61,电阻R61连接有二极管D5，电阻R61与二极管D5的阳极连接，二极管D5的阴极分别与反向电压截止二极管D4的阴极、光电耦合器U1的4引脚连接,光电耦合器U1的3引脚分别与电阻R4、三极管Q3的发射极连接，光电耦合器U1的1引脚和2引脚分别连接有电阻R66、电阻R67；第三单片机的SYS3信号输入端分别与二极管D3的阳极、电阻R62相连，第三单片机的INSYS3输入端分别与电阻R62、电阻R65相连，第三单片机的OUTSYS3输出端分别与电阻R3、电阻R4相连，第三单片机的OUTKZ2.0输出端分别与电阻R66、电阻R67相连；第三单片机的控制信号输出端分别与气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀中的任意一个或者多个的组合对应相连。
具体地，所述二号供电电源电路与一号供电电源电路的电路结构相同，其中，一号供电电源电路所使用的第一单片机、二号供电电源电路所使用的单片机、三号供电电源电路所使用的第三单片机均为同型号的单片机。
具体地，所述多路供电方式中每路供电电源均为电池组，每路电池组的电压均为DC3V～DC18V；每路电池组均由电池串联或者并联组成，每路电池组的电池数量≥2节。
本发明通过对气相色谱仪的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路以及加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀的供电方法进行改进式设计，满足本质安全要求，解决了气相色谱仪在爆炸危险性场所使用时的安全问题，实现了满足在GB3836防爆标准中对本质安全防爆型的气相色谱仪供电方式的应用，可以应用于石油开采、化工生产、煤矿井下、隧道等具有爆炸危险环境中的日常监测及紧急救援中。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述供电方法具体包括：将气相色谱仪中的原有单路供电方式变换为多路供电方式，分别为气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪多路供电方式中的供电电源均采用独立电源，供电电源之间相互不关联；多路供电方式的供电电源电路路数为≥2路，多路供电方式中每路供电电源均为直流电源，每路直流电源电压为DC5V～DC36V；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的组合方式，对应采用多路供电电源电路进行供电；独立电源输出电流为≤3A。
2.根据权利要求1所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述多路供电方式的供电电源电路路数包括3路，分别为一号供电电源电路、二号供电电源电路、三号供电电源电路；一号供电电源电路、二号供电电源电路、三号供电电源电路对应为气相色谱仪中不同组合方式的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀进行供电；气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀之间采用不同的并联或者串联组合方式。
3.根据权利要求2所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述一号供电电源电路分别与温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路相连，一号供电电源电路分别为温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路进行供电；二号供电电源电路分别与通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀相连，二号供电电源电路分别为通信电路、比例电磁阀、抽气泵、电磁阀进行供电；三号供电电源电路与加热丝相连，三号供电电源电路为加热丝进行供电。
4.根据权利要求2所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：或者所述一号供电电源电路分别与温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀相连，一号供电电源电路分别为温度控制电路、压力控制电路、比例电磁阀进行供电；二号供电电源电路分别与通信电路、抽气泵、信号采集电路相连，二号供电电源电路分别为通信电路、抽气泵、信号采集电路进行供电；三号供电电源电路分别与加热丝、电磁阀相连，三号供电电源电路分别为加热丝、电磁阀进行供电。
5.根据权利要求2所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述一号供电电源电路包括直流12V供电电源、场效应晶体管M1、第一单片机、三极管Q1；直流12V供电电源的输出端连接场效应晶体管M1的漏极D，场效应晶体管M1的源极S分别连接有电阻R62、二极管D1,场效应晶体管M1的源极S与二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极连接有电阻R60，电阻R60连接有电阻R63，电阻R63另一端接地；电阻R62另一端分别连接三极管Q1的集电极、场效应晶体管M1的栅极G，三极管Q1的基极连接有电阻R1，电阻R1另一端连接有电阻R2，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接并共同接地；第一单片机的SYS1信号输入端分别与二极管D1的阳极、电阻R60相连，第一单片机的IN SYS1输入端分别与电阻R60、电阻R63相连，第一单片机的OUT SYS1输出端分别与电阻R1、电阻R2相连，第一单片机的控制信号输出端分别与气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀中的任意一个或者多个的组合对应相连。
6.根据权利要求2所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述二号供电电源电路与一号供电电源电路的电路结构相同。
7.根据权利要求2所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述三号供电电源电路包括直流12V供电电源、直流3.3V供电电源、场效应晶体管M3、第三单片机、三极管Q3及光电耦合器U1，直流12V供电电源的输出端连接场效应晶体管M3的漏极D，场效应晶体管M3的源极S分别连接有电阻R64、二极管D3，场效应晶体管M1的源极S与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极连接有电阻R62，电阻R62连接有电阻R65，电阻R65另一端接地；电阻R64另一端分别连接三极管Q3的集电极、场效应晶体管M3的栅极G，电阻R64另一端还连接有反向电压截止二极管D4，电阻R64与反向电压截止二极管D4的阳极连接；三极管Q3的基极连接有电阻R3，电阻R3另一端连接有电阻R4，电阻R4另一端与三极管Q3的发射极连接并共同接地；直流3.3V供电电源连接有电阻R61,电阻R61连接有二极管D5，电阻R61与二极管D5的阳极连接，二极管D5的阴极分别与反向电压截止二极管D4的阴极、光电耦合器U1的4引脚连接,光电耦合器U1的3引脚分别与电阻R4、三极管Q3的发射极连接，光电耦合器U1的1引脚和2引脚分别连接有电阻R66、电阻R67；第三单片机的SYS3信号输入端分别与二极管D3的阳极、电阻R62相连，第三单片机的IN SYS3输入端分别与电阻R62、电阻R65相连，第三单片机的OUT SYS3输出端分别与电阻R3、电阻R4相连，第三单片机的OUT KZ2.0输出端分别与电阻R66、电阻R67相连；第三单片机的控制信号输出端分别与气相色谱仪中的温度控制电路、压力控制电路、信号采集电路、通信电路、加热丝、抽气泵、电磁阀、比例电磁阀中的任意一个或者多个的组合对应相连。
8.根据权利要求1所述的一种本质安全型气相色谱仪的供电方法，其特征在于：所述多路供电方式中每路供电电源均为电池组，每路电池组的电压均为DC3V～DC18V；每路电池组均由电池串联或者并联组成，每路电池组的电池数量≥2节。
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