CN205028168U - 一种智能集成气路系统及其采集模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能集成气路系统，属于气路系统领域，为了解决现有技术中设备分散不集中，体积大，各种气路搭建方式及质量良莠不齐，造成用户使用不便，气路元件耗损严重等问题。其采用的技术方案是将气路集成在一起，通过箱体方式与外围设备进行输送气体，同时，本实用新型提供了多种气路系统，能够满足使用要求。

Description

一种智能集成气路系统及其采集模块

技术领域

本实用新型涉及气路系统领域，特别是涉及集成度高且能够精密控制气体流量的智能集成气路系统。

背景技术

气路指实验室气体工程，即从气瓶至仪器终端之间连接管线，JHP一般有气体切换装置-减压装置-阀门-管线-过滤器-报警器-终端箱-调节阀等部分组成。而气路系统主要由气源切换系统、管道系统、调压系统、用气点、监控及报警系统组成。现有的气路系统存在以下缺点：

1、设备分散不集中，体积大，各种气路搭建方式及质量良莠不齐，造成用户使用不便，气路元件耗损严重，甚至造成损坏导致研发生产的停滞；

2、气路操作形式单一，质量流量控制器、截止阀、压力读取只能单独读取与手动调节，无法实现自动控制；

3、实现功能单一，由于传统气路系统控制形式单一，因此可以实现的功能受到局限。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一款集成度高，能够对气路进气量进行精确控制的智能集成气路系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了三种技术方案，第一种技术方案为：一种智能集成气路系统，包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路直通气路、与所述直通气路电连接的采集模块以及与所述采集模块通信连接的触摸屏；所述直通气路均包括依次连通的电磁截止阀、压力传感器、气体质量流量控制器和管路，所述电磁截止阀的控制端、所述压力传感器的控制端以及所述气体质量流量控制器的控制端分别与所述采集模块的输出连接。多路直通气路结构，能够将气体很好的进行隔离，尤其是针对会发生反应的气体。

本实用新型采用的第二种技术方案为：一种智能集成气路系统，包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路混气气路、与所述混气气路电连接的采集模块和与所述采集模块通信连接的触摸屏；所述混气气路均包括电磁截止阀、压力传感器、通过所述压力传感器与所述电磁截止阀连通的气体质量流量控制器、混气管和管路；所述电磁截止阀的控制端、所述压力传感器的控制端以及所述气体质量流量控制器的控制端分别与所述采集模块的输出连接，所述每路混气气路的气体质量流量控制器的输出分别通过所述混气管与所述管路连通。混合气路结构，能够将需要混合的气体，先进行混合，再输出。

本实用新型采用的第三种技术方案为：一种智能集成气路系统，包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路直通气路、至少一路混气气路、采集模块以及与所述采集模块通信连接的触摸屏，所述直通气路均包括依次连通的电磁截止阀、压力传感器、气体质量流量控制器和管路，所述电磁截止阀的控制端、所述压力传感器的控制端以及所述气体质量流量控制器的控制端分别与所述采集模块的输出连接；

所述混气气路均包括电磁截止阀、压力传感器、通过所述压力传感器与所述电磁截止阀连通的气体质量流量控制器、混气管和管路；所述电磁截止阀的控制端、所述压力传感器的控制端以及所述气体质量流量控制器的控制端分别与所述采集模块的输出连接，所述每路混气气路的气体质量流量控制器的输出分别通过所述混气管与所述管路连通。直通气路和混合气路的混合，既能够有效地实现气体的隔离，又能够完成气体的混合。

以上三种气路系统将传统典型气路系统的80％应用方法或管路搭建形式单独隔离，并将其最大限度集成化，缩小体积，提供给客户集成的整体解决方案，省去了客户自行搭建系统的时间(根据流通能力及气体种类选型、设计气路空间结构、氦质谱检漏、电气控制部件选型搭建接线等时间)。同时采用触摸屏+采集模块使得气路的控制方式灵活，实现了的气路进气量精确控制。

为了能够对本实用新型的气路数据信息进行分析和存档，以上所记载的三种技术方案还包括与所述采集模块通信连接的USB接口。

为了增强本实用新型以上所述的三种技术方案的自定义性，本实用新型所述的采集模块与所述触摸屏之间通过485通讯连接。能够使用兼容Modbus的自定义通讯协议。

本实用新型还提供了一种适用于以上三种技术方案的采集模块，包括：A块控制主板，所述每块控制主板均包括主控MCU、输入与所述主控MCU输出通信连接的第一信号转换器以及输出与所述主控MCU输入通信连接的第二信号转换器；所述主控MCU设置有B路电磁截止阀输出端，所述第一信号转换器设有C路气体质量流量控制器输出端，所述第二信号转换器设有D路气体质量流量控制器输入端和E路压力传感器输入端；其中6＜A×B≦24，4＜A×C≦16，4＜A×D≦16，4＜A×E≦16。通过控制主板上设置的多个电磁截止阀输出端、多个气体质量流量控制器输出端、多个气体质量流量控制器输入端和多个压力传感器输入端能够对上述记载的具有多个直通气路、具有多个混气气路以及同时具有直通气路和混气气路的智能集成气路系统中的相应需要电控的气路元件进行控制。

附图说明

图1为本实用新型第一种技术方案的剖视图；

图2为本实用新型第二种技术方案的剖视图；

图3为本实用新型第三种技术方案的剖视图；

图4为本实用新型控制主板的原理框图；

图5为本实用新型一种实物示意图；

图中：1-直通气路，1-1-电磁截止阀，1-2-压力传感器，1-3-气体质量流量控制器，2-采集模块，3-触摸屏，4-直通管路，5-混气气路，5-1-电磁截止阀，5-2-压力传感器，5-3-气体质量流量控制器,6-混气管，7-混气管路，8-供电模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型提供了三种技术方案，具体参照图1-3。

如图1所示，本实用新型提供的第一种技术方案为：一种智能集成气路系统，包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路直通气路1、与所述直通气路电连接的采集模块2以及与所述采集模块2通信连接的触摸屏3；所述直通气路1均包括依次连通的电磁截止阀1-1、压力传感器1-2、气体质量流量控制器1-3和管路4，所述电磁截止阀1-1的控制端、所述压力传感器1-2的控制端以及所述气体质量流量控制器1-3的控制端分别与所述采集模块2的输出连接。

如图2所示，本实用新型提供的第二种技术方案为：一种智能集成气路系统，包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路混气气路5、与所述混气气路5电连接的采集模块2和与所述采集模块2通信连接的触摸屏3；所述混气气路5均包括电磁截止阀5-1、压力传感器5-2、通过所述压力传感器5-2与所述电磁截止阀5-1连通的气体质量流量控制器5-3、混气管6和管路7；所述电磁截止阀5-1的控制端、所述压力传感器5-2的控制端以及所述气体质量流量控制器5-3的控制端分别与所述采集模块2的输出连接，所述每路混气气路5的气体质量流量控制器5-3的输出分别通过所述混气管6与所述管路7连通。

如图3所示，本实用新型所提供的第三种技术方案为：一种智能集成气路系统，包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路直通气路1、至少一路混气气路5、采集模块2以及与所述采集模块2通信连接的触摸屏3，所述直通气路1均包括依次连通的电磁截止阀1-1、压力传感器1-2、气体质量流量控制器1-3和管路4，所述电磁截止阀1-1的控制端、所述压力传感器1-2的控制端以及所述气体质量流量控制器1-3的控制端分别与所述采集模块2的输出连接；

所述混气气路5均包括电磁截止阀5-1、压力传感器5-2、通过所述压力传感器5-2与所述电磁截止阀5-1连通的气体质量流量控制器5-3、混气管6和管路7；所述电磁截止阀5-1的控制端、所述压力传感器5-2的控制端以及所述气体质量流量控制器5-3的控制端分别与所述采集模块2的输出连接，所述每路混气气路5的气体质量流量控制器5-3的输出分别通过所述混气管6与所述管路7连通。

在此还提供了一种适用于上述三种技术方案的具体的采集模块结构，其包括A块控制主板，所述每块控制主板均包括主控MCU、输入与所述主控MCU输出通信连接的用于将数字信号转换成模拟信号的第一信号转换器以及输出与所述主控MCU输入通信连接的用于将模拟信号转换成数字信号的第二信号转换器；所述主控MCU设置有B路电磁截止阀输出端，所述第一信号转换器设有C路气体质量流量控制器输出端，所述第二信号转换器设有D路气体质量流量控制器输入端和E路压力传感器输入端；其中6＜A×B≦24，4＜A×C≦16，4＜A×D≦16，4＜A×E≦16，如图4所示；所记载的A可以是2，则所记载的B、C、D以及E则可以分别是12、8、8以及8；所记载的A也可以是8，则所记载的B、C、D以及E则可以分别是3、2、2以及2；所记载的A还可以是4，则所记载的B、C、D以及E则可以分别是6、4、4以及4；当然所记载的A分别与所记载的B、C以及D还可以是其它满足条件的组合。

本实用新型的工作原理为：使用者通过触摸屏在主控MCU中安装相应的应用程序，通过触摸屏运行安装好的应用程序，从而控制电磁截止阀的控制端、所述压力传感器的控制端和/或所述气体质量流量控制器的工作方式，此外，使用者还可以通过应用程序对气路系统进行分时自动多段进气，浓度自动配比进气，通过压力、阀门与流量的联动，还可以实现压力自动报警与处理，流量控制器自我诊断，自动吹扫气路，自动检漏气路。

在以上三种技术方案的各个方案基础之上，可以增设一用于将采集模块数据传递给外围设备的无线通信模块，此外也可以通过与采集模块通信连接的USB接口，通过U盘方式将气路数据进行导出后传递给外围设备，既能够进行数据的备份，又能够保证及时的气路数据的分析，解决了因网络不稳定或无网络情况下无法对气路数据进行分析的问题。

为了能够增强本实用新型提供的通信能力，所述控制主板还包括与所述主控MCU通信连接的用于接收无线信号收发器发送的无线信号或者向无线信号收发器发送无线信号的无线信号收发电路，实现了既能够通过设置在箱体上的触摸屏进行控制，又能够通过远程无线方式进行控制。在此记载的主控MCU与无线信号收发电路之间为RS485通讯连接。

图1-3中所示的标号8为供电模块，其使用交流-直流转换模块作为整套系统的电源输入，经过变化再次利用直流-直流转换模块转化为电控气路元件(电磁截止阀、压力传感器和气体质量流量控制器)与采集模块所需要的低压供电。

以上三种智能集成气路系统，可以安装在设备箱里，当将三种智能集成气路系统安装在设备箱里时，在箱体上设置有与所述主控MCU通信连接的用于工作人员通过安装在所述主控MCU上的应用程序对气路系统中的气体质量流量控制器、压力传感器和电磁截止阀进行控制的触摸屏、与所述电磁截止阀输出端通信连接且相匹配的电磁截止阀接口、与所述气体质量流量控制器输入端通信连接且相匹配的气体质量流量控制器接口以及与所述压力传感器输入端通信连接且相匹配的压力传感器输入接口；同时所述的气体质量流量控制器接口还连接至第二信号转换器上的气体质量流量控制器输入端，如图5所示，便于携带和控制等。此外箱体上还相应地设有与所述无线信号收发电路通信连接且相匹配的无线数据收发接口。

以上技术方案中所记载的电磁截止阀接口、气体质量流量控制器接口以及压力传感器输入接口可以采用现有技术中的任何一款满足要求的接口，例如，所述电磁截止阀接口和/或所述压力传感器输入接口可以采用方便快速连接的GX12航空插头；而所述气体质量流量控制器接口则可以采用定义符合MFC控制的传统接口定义，可通过MFC厂家提供的标准线直接连接的DB15孔接口。而所记载的无线数据收发接口则可以采用的现有技术中的任何一种通信接口，例如RS485接口。

当将三种智能集成气路系统安装在设备箱里时，为了能够使本实用新型箱体内的空间能够得到充分利用并简化箱体内部结构，在此提供一种将所述A块控制主板层叠安装在所述箱体内，当然，在实际生产制作过程中也可以采用其它方式将A块控制主板安装在箱体内，同时可以采用方便拆卸和更换的方式将控制主板安装在箱体内，例如咔合方式，即在箱体内相对应的内侧壁上(左右内壁)设置卡槽，控制主板就卡合在卡槽中，这样的设计能够解决箱体内的某一控制主板损坏无法工作时能够方便的更换。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能集成气路系统，其特征在于：包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路直通气路(1)、与所述直通气路电连接的采集模块(2)以及与所述采集模块(2)通信连接的触摸屏(3)；所述直通气路(1)均包括依次连通的电磁截止阀(1-1)、压力传感器(1-2)、气体质量流量控制器(1-3)和直通管路(4)，所述电磁截止阀(1-1)的控制端、所述压力传感器(1-2)的控制端以及所述气体质量流量控制器(1-3)的控制端分别与所述采集模块(2)的输出连接。

2.一种智能集成气路系统，其特征在于：包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路混气气路(5)、与所述混气气路(5)电连接的采集模块(2)和与所述采集模块(2)通信连接的触摸屏(3)；所述混气气路(5)均包括电磁截止阀(5-1)、压力传感器(5-2)、通过所述压力传感器(5-2)与所述电磁截止阀(5-1)连通的气体质量流量控制器(5-3)、混气管(6)和混气管路(7)；所述电磁截止阀(5-1)的控制端、所述压力传感器(5-2)的控制端以及所述气体质量流量控制器(5-3)的控制端分别与所述采集模块(2)的输出连接，所述每路混气气路(5)的气体质量流量控制器(5-3)的输出分别通过所述混气管(6)与所述混气管路(7)连通。

3.一种智能集成气路系统，其特征在于：包括箱体和设置在箱体内的气路，所述气路包括至少一路直通气路(1)、至少一路混气气路(5)、采集模块(2)以及与所述采集模块(2)通信连接的触摸屏(3)，所述直通气路(1)均包括依次连通的电磁截止阀(1-1)、压力传感器(1-2)、气体质量流量控制器(1-3)和直通管路(4)，所述电磁截止阀(1-1)的控制端、所述压力传感器(1-2)的控制端以及所述气体质量流量控制器(1-3)的控制端分别与所述采集模块(2)的输出连接；

所述混气气路(5)均包括电磁截止阀(5-1)、压力传感器(5-2)、通过所述压力传感器(5-2)与所述电磁截止阀(5-1)连通的气体质量流量控制器(5-3)、混气管(6)和混气管路(7)；所述电磁截止阀(5-1)的控制端、所述压力传感器(5-2)的控制端以及所述气体质量流量控制器(5-3)的控制端分别与所述采集模块(2)的输出连接，所述每路混气气路(5)的气体质量流量控制器(5-3)的输出分别通过所述混气管(6)与所述混气管路(7)连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的气路系统，其特征在于：还包括与所述采集模块(2)通信连接的USB接口。

5.根据权利要求1或2或3所述的气路系统，其特征在于：所述的采集模块(2)与所述触摸屏之间通过485通讯连接。

6.根据权利要求4所述的气路系统，其特征在于：所述的采集模块(2)与所述触摸屏之间通过485通讯连接。

7.一种用于权利要求1-6任意一项所述的智能集成气路系统的采集模块，其特征在于包括：A块控制主板，所述每块控制主板均包括主控MCU、输入与所述主控MCU输出通信连接的第一信号转换器以及输出与所述主控MCU输入通信连接的第二信号转换器；所述主控MCU设置有B路电磁截止阀输出端，所述第一信号转换器设有C路气体质量流量控制器输出端，所述第二信号转换器设有D路气体质量流量控制器输入端和E路压力传感器输入端；其中6＜A×B≦24，4＜A×C≦16，4＜A×D≦16，4＜A×E≦16。

8.根据权利要求7所述的采集模块，其特征在于：所述控制主板还包括与所述主控MCU通信连接的无线信号收发电路。

9.根据权利要求8所述的采集模块，其特征在于：所述无线信号收发电路与所述主控MCU之间为RS485通讯连接。