一种热电离质谱仪测控装置的制作方法

1.本实用新型属于热电离质谱仪测控技术领域，具体涉及一种热电离质谱仪测控装置。


背景技术：

2.热电离质谱仪对数据采集有较高精度要求，由于市场上常规集成数据采集卡数据采集精度达不到更高的要求，并且单张数据采集卡具备一定数量的模块i/o接口，对于不同的工业使用场景，对于不同模块i/o接口数量的需求不同，容易造成模块接口的不足或者多余。
3.因此，为了满足不同的数据测量和设备控制需求，可以设计一种通过独立的电压输入模块、电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块等来完成不同数据测量和设备控制的任务，用以提高硬件电路的灵活性，同时还可提高数据采集的精度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是设计一种热电离质谱仪测控装置，用于解决现有热电离质谱仪测控装置中不同测量控制模块的独立性和灵活性较差，无法采用统同一种热电离质谱仪测控装置完成不同的测量控制任务的技术问题。
5.本实用新型的技术方案：
6.一种热电离质谱仪测控装置，包括:crio控制器、电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块、微电流放大器、高压控制模块、灯丝电流控制模块、继电器开关、步进电机和若干个电压输入模块，所述crio控制器的一端与pc机连接；crio控制器内部设置有crio控制器接口槽，所述电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块和若干个电压输入模块均设置在crio控制器接口槽内；所述电压输出模块上分别连接有高压控制模块和灯丝电流控制模块；所述数字输出模块上连接有继电器开关；运动控制模块上连接有步进电机；所述若干个电压输入模块上连接有微电流放大器。
7.所述crio控制器包括：实时处理器和可重配置fpga；所述实时处理器接收各模块测量或反馈数据，同时接收来自计算机命令。
8.所述电压输入模块采集来自微电流放大器的经过放大后的电压，电压输入模块的数量根据输入通道的数量确定。
9.所述电压输出模块接收控制命令并输出电压信息至高压控制模块和灯丝电流控制模块，所述高压控制模块和灯丝电流控制模块根据电压输出模块的电压信号调节电压电流。
10.所述运动控制模块包括：驱动接口模块和步进电机驱动器；所述驱动接口模块为单轴步进驱动接口模块或位置指令驱动接口模块；所述驱动接口模块具有增量编码器反馈。
11.本实用新型技术效果：
12.本实用新型设计的一种热电离质谱仪测控装置，可提升不同测量控制模块的独立性和灵活性，可以按需求完成不同的测量控制任务；同时可提高数据采集的精度，避免了传统集成数据采集卡存在的相当数量未使用模块接口的浪费，可充分有效利用各个模块，可按需求选择适当的模块数量，提高了测控系统硬件电路的灵活性和模块化；降低了硬件电路的繁杂，易于后期的维护。
附图说明
13.图1为本实用新型的一种热电离质谱仪测控装置的内部结构连接示意图；
具体实施方式
14.下面结合实施例对本实用新型技术方案进行进一步描述：
15.本实用新型提出一种热电离质谱仪测控系统方案，摒弃数据采集卡测量和控制集成于一张板卡上的方案，采用测量和控制不同模块相互独立的方案,本实用新型充分有效利用各个模块，提高测控系统硬件电路的灵活性和模块化，降低硬件电路的繁杂，易于后期的维护，同时可提高数据采集的精度。
16.一种热电离质谱仪测控装置具体包括:crio控制器、电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块、微电流放大器、高压控制模块、灯丝电流控制模块、继电器开关、步进电机和若干个电压输入模块，所述crio控制器的一端与pc机连接；crio控制器内部设置有crio控制器接口槽，所述电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块和若干个电压输入模块均设置在crio控制器接口槽内；所述电压输出模块上分别连接有高压控制模块和灯丝电流控制模块；所述数字输出模块上连接有继电器开关；运动控制模块上连接有步进电机；所述若干个电压输入模块上连接有微电流放大器。
17.所述crio控制器为硬件系统控制中枢，包括：实时处理器和可重配置fpga；所述实时处理器接收各模块测量或反馈数据，同时接收来自计算机命令，经过处理传送给相应模块执行相应控制任务。
18.crio控制器上还设置crio控制器插槽，用于安装电压输入模块、电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块；
19.所述电压输入模块采集来自微电流放大器的经过放大后的电压，电压输入模块的数量根据输入通道的数量确定。
20.所述电压输入模块对采集的电压信号进行处理，其主要功能包括：每个通道的输入信号经调理、缓冲后，由模数转换器(adc)对其采样，采样得到的数字信号经过控制器传输到计算机，每个通道均带有独立的信号通路和模数转换器，可对所有路通道同步采样。
21.所述电压输出模块接收控制命令并输出电压信息至高压控制模块和灯丝电流控制模块，所述高压控制模块和灯丝电流控制模块根据电压输出模块的电压信号调节电压电流。
22.电压输出模块控制输出的电压信号大小，其主要功能包括：模拟输出通道之间，通道与地之间为浮接状态；每个通道均带有一个生成电压信号的数字模拟转换器(dac),每个通道均带有独立的信号通路和模拟转换器，可同步更新所有通道；每个通道还具有过压保护和短路保护功能。
23.所述数字输出模块控制继电器开关，数字输出模块通过控制继电器开关的通断实现阀门开关和电源通断；从而计算机可实时发送命令控制阀门以及电源。数字输出模块可实现自定义数字系统，例如，计数器/定时器、数字通信协议、脉冲生成，以及更多其他功能；在内部，dio通道以com端为参考，每个通道均带有保护电路以及隔离双向缓冲区。
24.所述运动控制模块包括：驱动接口模块和步进电机驱动器；所述驱动接口模块为单轴步进驱动接口模块或位置指令驱动接口模块；所述驱动接口模块具有增量编码器反馈；提供单轴步进驱动接口信号、完整运动i/o输入(如原点开关和限位开关输入)、用于位置反馈的增量编码器输入，以及数字输入线和数字输出线；
25.所述步进电机驱动器驱动步进电机，通过软件控制算法在微步运动中减少转矩波动，抑制高速共振，并实现更平稳的运动。


技术特征：
1.一种热电离质谱仪测控装置，其特征在于,包括:crio控制器、电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块、微电流放大器、高压控制模块、灯丝电流控制模块、继电器开关、步进电机和若干个电压输入模块，所述crio控制器的一端与pc机连接；crio控制器内部设置有crio控制器接口槽，所述电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块和若干个电压输入模块均设置在crio控制器接口槽内；所述电压输出模块上分别连接有高压控制模块和灯丝电流控制模块；所述数字输出模块上连接有继电器开关；运动控制模块上连接有步进电机；所述若干个电压输入模块上连接有微电流放大器。2.如权利要求1所述的一种热电离质谱仪测控装置，其特征在于，所述crio控制器包括：实时处理器和可重配置fpga；所述实时处理器接收各模块测量或反馈数据，同时接收来自计算机命令。3.如权利要求2所述的一种热电离质谱仪测控装置，其特征在于，所述电压输入模块采集来自微电流放大器的经过放大后的电压，电压输入模块的数量根据输入通道的数量确定。4.如权利要求3所述的一种热电离质谱仪测控装置，其特征在于，所述电压输出模块接收控制命令并输出电压信息至高压控制模块和灯丝电流控制模块，所述高压控制模块和灯丝电流控制模块根据电压输出模块的电压信号调节电压电流。5.如权利要求4所述的一种热电离质谱仪测控装置，其特征在于，所述运动控制模块包括：驱动接口模块和步进电机驱动器；所述驱动接口模块为单轴步进驱动接口模块或位置指令驱动接口模块；所述驱动接口模块具有增量编码器反馈。

技术总结
本实用新型属于热电离质谱仪测控技术领域，具体涉及一种热电离质谱仪测控装置,包括:cRIO控制器、电压输出模块、数字输出模块、运动控制模块、微电流放大器、高压控制模块、灯丝电流控制模块、继电器开关、步进电机和若干个电压输入模块。本实用新型可提升不同测量控制模块的独立性和灵活性，可以按需求完成不同的测量控制任务；同时可提高数据采集的精度，避免了传统集成数据采集卡存在的相当数量未使用模块接口的浪费，可充分有效利用各个模块，可按需求选择适当的模块数量，提高了测控系统硬件电路的灵活性和模块化。件电路的灵活性和模块化。件电路的灵活性和模块化。


技术研发人员：黄波 李海军 阎瑞 佘永东 林跃武 邹盛强 苗凯 褚辞 田钱中 唐雅婷
受保护的技术使用者：四川红华实业有限公司
技术研发日：2020.12.30
技术公布日：2021/9/17