探测器故障检测设备及泵吸式探测器气路流量调整装置的制作方法

1.本实用新型涉及泵吸式探测器设备，具体的说，涉及了一种探测器故障检测设备及探测器气路流量调整装置。


背景技术：

2.目前市场上的可燃、有毒气体检测设备大多采用泵吸式原理进行气体采样，在工业现场，气体中除了要检测的可燃、有毒气体外还有空气灰尘、颗粒物、水分等，因此可燃、有毒气体检测设备都安装有气体前处理装置。但是，随着设备工作时间的增长，气体前处理装置中的灰尘、颗粒物会逐渐增多，一方面影响整个气路的气阻，导致气路流量下降，使得在采样时间内进入传感器的气体量减少，影响整个检测设备的检测精度；另一方面，若气体前处理装置中的杂质太多时势必要更换掉，既费时费力又增加设备成本。
3.为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种探测器故障检测设备及探测器气路流量调整装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
6.本实用新型第一方面提供一种探测器故障检测设备，所述探测器故障检测设备包括主控制器和故障检测电路，所述故障检测电路分别连接采样泵和所述主控制器，用于采集采样泵的工作状态参数并传输至所述主控制器，以检测气路是否发生堵塞以及采样泵是否处于正常工作状态。
7.本实用新型第二方面提供一种泵吸式探测器气路流量调整装置，所述泵吸式探测器气路流量调整装置包括上述的探测器故障检测设备，还包括可调式驱动电路和微控制器，所述微控制器连接所述可调式驱动电路，用于通过所述可调式驱动电路调整采样泵供电电压。
8.本实用新型的有益效果为：
9.1）该探测器故障检测设备采集采样泵的工作状态参数，以使所述主控制器判断气路是否发生堵塞以及采样泵是否处于正常工作状态，从而实现故障检测功能；
10.2)在气体前处理装置中的杂质太多时，能够及时发现，提示用户进行处理，减少故障排查时间；
11.3)该泵吸式探测器气路流量调整装置通过可调式驱动电路实现采样泵的灵活控制，进而实现气路流量的实时动态调节，从而提高泵吸式探测器检测精度；
12.4）在气路发生堵塞时，能够驱动采样泵反转，对气路进行反吹，避免发生因气体前处理装置中的杂质太多时而只能定期更换掉的状况，既省时省力又节约设备成本，提升用户体验感。
附图说明
13.图1是本发明的泵吸式探测器气路流量调整装置的结构示意图；
14.图2是本发明的可调式驱动电路的电路原理图；
15.图3是本发明的故障检测电路的电路原理图。
具体实施方式
16.下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
17.实施例1
18.一种探测器故障检测设备，它包括主控制器和故障检测电路，所述故障检测电路分别连接采样泵和所述主控制器，用于采集采样泵的工作状态参数并传输至所述主控制器，以检测气路是否发生堵塞以及采样泵是否处于正常工作状态。
19.进一步的，所述故障检测电路包括启停控制电路、电流采样电路、采样电阻r10和滤波电路，所述启停控制电路的一端连接所述主控制器，所述启停控制电路的另一端连接采样泵，以控制采样泵开启或者关停；所述电流采样电路的一端连接所述采样泵，所述电流采样电路的另一端通过所述采样电阻r10连接滤波电路，用于采集所述采样泵的工作电流，所述采样泵的工作电流经所述采样电阻r10转换为电压后，通过所述滤波电路传输至所述主控制器的引脚adc2。
20.需要说明的是，通过所述电流采样电路实时采集采样泵的工作电流，采样泵的工作电流通过采样电阻r10将采样泵的工作电流转换为电压，该电压经过所述滤波电路进行滤波处理后，传输至所述主控制器；所述主控制器对滤波处理后的电压进行adc转换，并将转换结果作为采样泵的工作状态参数。
21.需要说明的是，判断气路是否发生堵塞时，执行：读取采样泵的工作状态参数，若所述采样泵的工作状态参数超过第一预设阈值，则判定气路发生堵塞；若所述采样泵的工作状态参数未超过第一预设阈值，则判定气路未发生堵塞。
22.判断采样泵是否处于正常工作状态时，执行：读取采样泵的工作状态参数，若所述采样泵的工作状态参数超过第二预设阈值且未超过所述第一预设阈值，则判定采样泵处于正常工作状态；若所述采样泵的工作状态参数超过第三预设阈值且未超过第二预设阈值，则判定采样泵处于故障状态；若所述采样泵的工作状态参数未超过第三预设阈值，则判定采样泵处于未接入状态；其中，所述第一预设阈值＞所述第二预设阈值＞所述第三预设阈值。
23.建立气路故障检测模型时，执行：（1）组装散式样机（气路搭建、部件安装、电路板的连接）并给样机供电，利用主控制器内部集成或外接的adc实时采集气路中采样泵的工作状态信息；（2）用调试工具堵住样机的进气口或出气口，记录主控制器的adc实时采集到的采样泵工作状态信息，并把此信息作为判断气路堵塞的阈值条件（第一预设阈值）；（3）样机断电，拔掉气路中的采样泵后再次给样机上电，记录主控制器的adc实时采集到的采样泵工作状态信息，并把此信息作为判断气路中采样泵未安装的阈值条件（第三预设阈值）；（4）寻找不能正常工作的相同型号采样泵并正确安装，记录主控制器的adc实时采集到的采样泵工作状态信息，并把此信息作为判断气路中采样泵故障的阈值条件（第二预设阈值）。
24.在一种具体实施方式中，经试验验证气路堵塞时采集的adc值大概在1500以上，即
是判断气路堵塞的阈值大小；adc值在10以下时，此时采样泵未接入气路，即是采样泵未接入气路时的阈值大小是10；adc值在500以下，10以上时，此时采样泵处于故障状态；也就是说，第一预设阈值为1500，第二预设阈值为500，第三预设阈值为10。
25.需要说明的是，实际应用中，所述第一预设阈值、所述第二预设阈值和所述第三预设阈值根据采样泵的类型和气路形状等进行适应性调节。
26.本实施例给出了一种电流采样电路的具体实施方式，如附图3所示；所述电流采样电路包括第一运放芯片u2和第一三极管q1，所述第一运放芯片u2的正输入端通过第一限压电阻r7连接采样泵供电电压输入端，所述第一运放芯片的负输入端通过第二限压电阻r9连接所述采样泵，所述采样泵供电电压输入端与采样泵之间设置第三限压电阻r8；所述第一三极管q1的基极连接所述第一运放芯片的输出端，所述第一三极管的集电极连接所述第一运放芯片的正输入端，所述第一三极管的发射极连接所述采样电阻r10的一端。
27.需要说明的是，设置流过第一限压电阻r7的电流为，流过第三限压电阻r8的电流为i2，电流i2为采样泵的工作电流；流过电阻r15的电流也为i1。根据第一运放芯片u2的虚短和虚断，i1*r7= i2* r8，因此，vout= r15*（i2* r8/ r7）。
28.本实施例给出了一种滤波电路的具体实施方式，如附图3所示；所述滤波电路包括第二运放芯片u3，所述第二运放芯片u3的正输入端连接所述采样电阻10的另一端，所述第二运放芯片u3的负输入端连接所述第二运放芯片u3的输出端，所述第二运放芯片u2的输出端还连接所述主控制器的adc2引脚。
29.需要说明的是，所述第二运放芯片u3、电容c5和采样电阻10构成低通滤波器。
30.本实施例给出了一种启停控制电路的具体实施方式，如附图3所示；所述启停控制电路包括第一场效应管q2、第二场效应管q3、第三场效应管q6、第四场效应管q7、第二三极管q4和第三三极管q5，所述第二场效应管q3的漏极与所述第一场效应管q2的漏极相连，所述第二场效应管q3的源极与所述第四场效应管q7的漏极相连作为该启停控制电路的第一输出端，所述第一输出端用于连接采样泵的第一供电端；所述第一场效应管q2的源极与所述第三场效应管q6的漏极相连作为该启停控制电路的第二输出端，所述第二输出端用于连接采样泵的第二供电端；
31.所述第二场效应管q3的漏极通过电阻r11连接所述第二场效应管q3的栅极，所述第二场效应管q3的栅极通过电阻r13连接所述第二三极管q4的集电极，所述第二三极管q4的发射极接地，所述第二三极管q4的基极连接电阻r16作为该启停控制电路的第一输入端，所述第一输入端用于连接所述主控制器的io1引脚；所述第一场效应管q2的漏极通过电阻r12连接所述第一场效应管q2的栅极，所述第一场效应管q2的栅极通过电阻r14连接第三三极管q5的集电极，第三三极管q5的发射极接地，所述第三三极管q5的基极连接电阻r17作为该启停控制电路的第二输入端，所述第二输入端用于连接所述主控制器的io2引脚；
32.所述第三场效应管q6的栅极通过电阻r20连接该启停控制电路的第一输入端，所述第三场效应管q6的源极接地；所述第四场效应管q7的栅极通过电阻r21连接该启停控制电路的第二输入端，所述第四场效应管q7的源极接地。
33.需要说明的是，所述主控制器io1引脚为高电平时，第二三极管q4、第二场效应管q3和第三场效应管q6导通；且所述主控制器io2引脚为低电平，第三三极管q5、第一场效应管q2和第四场效应管q7截止；此时，采样泵开始工作并处于正转状态。
34.所述主控制器io1引脚为低电平，第二三极管q4、第二场效应管q3和第三场效应管q6截止；且所述主控制器io2引脚为高电平，第三三极管q5、第一场效应管q2和第四场效应管q7导通；此时，采样泵开始工作并处于反转状态。
35.可以理解，在气路发生堵塞时，所述主控制器io1引脚输出低电平、io2引脚输出高电平，能够驱动采样泵反转，对气路进行反吹，避免因气体前处理装置中的杂质太多时而只能定期更换掉的状况，既省时省力又节约设备成本，提升用户体验感。
36.实施例2
37.本实施例给出了一种泵吸式探测器气路流量调整装置，如附图1所示。
38.具体的，所述泵吸式探测器气路流量调整装置包括上述的探测器故障检测设备，还包括可调式驱动电路和微控制器，所述微控制器连接所述可调式驱动电路，用于通过所述可调式驱动电路调整采样泵供电电压。
39.需要说明的是，传统的可调式驱动电路主要包括处理器、隔离电路和驱动电路，只能实现对采样泵的关闭或满量程工作，不能实现采样泵的灵活控制。本发明的泵吸式探测器气路流量调整装置不仅能够实现采样泵的灵活控制，进而实现气路流量的实时动态调节，而且可实现采样泵工作状态及气路阻塞的检测功能。
40.可以理解，所述可调式驱动电路为可调电源式驱动电路；所述主控制器通过引脚io3控制可调式驱动电路的使能端，以控制可调式驱动电路是否输出电压。所述主控制器内部集成的dac1输出的电压加载在可调式驱动电路的参考电压上，通过改变dac1输出的参考电压即可改变可调式驱动电路的实际输出电源电压vcc_pump，从而改变加载在采样泵的实际电压，进而改变气路流量。
41.如附图2所示，所述可调式驱动电路包括电源管理芯片、下拉电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、滤波电容c1、滤波电容c2、电容c3、电容c4、稳压二极管d3和电感l1，所述电源管理芯片的第一引脚依次经所述电容c3和所述稳压二极管d3接地，所述电源管理芯片的第二引脚接地，所述电源管理芯片的第三引脚依次连接所述电阻r4和所述电阻r6作为该可调式驱动电路的控制端，该可调式驱动电路的控制端用于连接主控制器的引脚dac1，所述电源管理芯片的第四引脚连接主控制器的引脚io3，所述电源管理芯片的第五引脚连接输入电源vin，所述电源管理芯片的第六引脚依次连接所述电感l1和所述电阻r2作为所述可调式驱动电路的输出端；
42.所述电源管理芯片的第三引脚还通过所述电阻r5与接地端相连，所述电源管理芯片的第四引脚还通过所述下拉电阻r1与接地端相连，所述电源管理芯片的第五引脚连接还分别通过所述滤波电容c1和所述滤波电容c2与接地端相连，所述电源管理芯片的第六引脚还通过所述稳压二极管d3与接地端相连；所述电阻r3一端通过所述电阻r5与接地端相连，所述电阻r3另一端连接至所述电感l1与所述电阻r2之间；所述电容c4的一端与接地端相连，所述电容c4的另一端连接在所述电阻r4和所述电阻r6之间。
43.需要说明的是，所述主控制器的引脚io3输出高电平时，所述电源管理芯片的shdn引脚被使能，所述电源管理芯片有电源vcc_pump输出，采样泵开始工作。滤波电容c1、c2的作用是实现对输入电源vin的滤波，下拉电阻r1的作用为：在所述主控制器出现故障时保证所述电源管理芯片没有电源输出、采样泵不工作。所述主控制器通过实时改变引脚dac1输出的电压值v0，进而改变所述可调式驱动电路的输出电压vcc_pump；电阻r6、电容c4组成低
通滤波器实现对所述主控制器的引脚dac1输出的电压v0的滤波。
44.可以理解，该泵吸式探测器气路流量调整装置可应用于固定式泵吸原理采样的探测器中或便携式设备中，应用场景可以为化工石油企业的大气vocs在线实时监测、生产氯乙烯等有毒气体的厂家、区别天然气或沼气的便携式乙烷辨识仪等设备。
45.实施例3
46.本实施例与实施例2的区别在于：所述微控制器还连接流量传感器，所述流量传感器用于采集气路实际流量并传输至所述微控制器。所述主控制器通过内部集成的adc1实时采集流量传感器的采样值以监控气路实际流量。
47.需要说明的是，所述微控制器基于气路实际流量对采样泵供电电压进行动态调整，使所述气路实际流量处于所述气路设定流量范围内，从而对气路流量动态校准，提高泵吸式气体探测器的检测精度；在保证泵吸式气体探测器设备检测精度的前提下，只需对其中一台泵吸式气体探测器设备进行标定，标定完成的数据同样也可以用于其他泵吸式气体探测器设备中，无需单独对每台泵吸式气体探测器设备进行标定，节省了工作量和生产成本，提高了泵吸式气体探测器的生产效率。
48.具体的，所述微控制器和所述探测器故障检测设备的主控制器为同一控制器；所述主控制器可以采用stm32f103，所述流量传感器可以采用压力传感器或流量计。
49.进一步的，所述微控制器还通过数传模块与管理平台通讯互联，使得所述泵吸式探测器气路流量调整装置具备联网功能。具体的，所述数传模块可以5g无线通信模块、4g无线通信模块、wifi无线通信模块中的一种或者几种。
50.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。