本发明专利技术公开一种用于色谱仪温度控制的保护装置及方法，其中，该保护装置包括：温度采集模块、微处理器、加热电路和短路保护自锁电路；温度采集模块与微处理器电连接，用于实时采集气相色谱仪中加热器件的实际温度；微处理器分别与加热电路和短路保护自锁电路电连接，用于根据温度采集模块实时采集的实际温度，控制加热电路以及使能短路保护自锁电路；加热电路，用于在微处理器的控制下对气相色谱仪的加热器件进行加热；短路保护自锁电路还与加热电路电连接，用于在加热电路短路时，对加热电路进行短路保护和自锁。本发明专利技术技术方案能解决现有技术中短路保护方式保护响应速度慢，并且电流比较器的保护方式增加程序复杂度且成本较高的问题。的问题。的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种用于色谱仪温度控制的保护装置及方法
[0001]本专利技术涉及色谱仪
，尤其涉及一种用于色谱仪温度控制的保护装置及方法。
技术介绍
[0002]气相色谱仪通常都设置有多路加热控温功能，分别对气相色谱仪的采样伴热管、柱箱和检测器等部件进行控温。针对便携式的气相色谱仪，由于经常被颠簸挪动，其内部线路可能存在脱落后搭接短路的问题，例如采样伴热管在使用过程中会经常弯曲，其内部的加热丝存在短路的风险，如不能在发生短路时及时切断加热丝的电源，则可能会损坏气相色谱仪的电池电源或电路板，甚至引发火灾。另外，由于气相色谱仪的移动式使用，其内部接线也可能松脱导致线路接触不良，如果温度传感器松脱或故障，则可能出现加热失控，导致设备损坏。综上，需要设计一套温控保护装置，用以及时有效地对设备进行短路和加热异常等保护。
[0003]针对加热异常的保护装置，常见的是在气相色谱仪的加热线路中串入一个温度开关，当温度过高时温度开关断开。这种保护措施存在以下不足：1，温度开关动作时其温度偏差大，可能会有十多度的误差；2，不同的使用场景需要不同的保护温度，这就需要更换不同的温控开关，导致温度开关使用不灵活；3，温度开关安装时需要贴近被保护区域，并占用一定的空间，对便携色谱仪来说其空间有限，所以采用温度开关对装配工艺和小型化设计都是不利的。
[0004]针对线路的短路保护，常见的短路过流保护装置有两种：一种是在电路中串入保险丝，短路过流时通过保险丝熔断来切断电源。这种方式存在一些不足：1，只要发生短路，保险丝必须熔断才能起到保护作用，然后必须打开机箱更换后才能恢复工作，并且保险丝会占用电路板上较大的空间，不利于小型化设计；2，如果用自恢复保险丝，则响应时间相对较长，在熔断之前电路板可能已经损坏。另一种是使用电流比较器来实现短路过流保护，但这种方式有以下不足：1，多个加热通道需要多个电流比较器，且都需要由微处理器来监测和控制，增加了程序复杂度；2，电流比较器应用电路为模拟电路，特别是采样电阻需要开尔文连接才能保证准确性，所以加大了电路板的设计复杂度；3，需要应用多个电流比较器，增加的成本相对较高。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种用于色谱仪温度控制的保护装置及方法，旨在解决现有技术中短路保护方式保护响应速度慢，并且电流比较器的保护方式增加程序复杂度且成本较高的问题。
[0006]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种用于色谱仪温度控制的保护装置，包括：
[0007]温度采集模块、微处理器、加热电路以及短路保护自锁电路；其中，
[0008]温度采集模块与微处理器电连接，用于实时采集气相色谱仪中加热器件的实际温度；
[0009]微处理器分别与加热电路和短路保护自锁电路电连接，用于根据温度采集模块实时采集的实际温度，控制加热电路以及使能短路保护自锁电路；
[0010]加热电路，用于在微处理器的控制下对气相色谱仪的加热器件进行加热；
[0011]短路保护自锁电路还与加热电路电连接，用于在加热电路短路时，对加热电路进行短路保护和自锁。
[0012]优选的，上述保护装置中，温度采集模块包括：
[0013]温度传感器、阻桥电路和模数转换芯片；其中，
[0014]温度传感器设置于气相色谱仪中加热器件中，用于实时采集加热器件的实际温度；
[0015]阻桥电路与温度传感器电连接，用于将实际温度转换为电压信号；
[0016]模数转换芯片与阻桥电路电连接，模数转换芯片还与微处理器电连接，用于将电压信号转换为数字信号形式并发送至微处理器。
[0017]优选的，上述保护装置中，微处理器包括：
[0018]通讯模块、PID模块和报警模块；其中，
[0019]通讯模块与温度采集模块电连接，用于获取各加热器件的目标温度、失温保护温度和数字信号形式的实际温度；
[0020]PID模块与通讯模块电连接，用于每隔预定周期对目标温度与实际温度进行比例微积分运算，得到加热电路的当前加热控制量，使用当前加热控制量调节加热电路的加热量大小；
[0021]报警模块与通讯模块电连接，用于判断预定持续时间内实际温度是否大于或等于失温保护温度；
[0022]报警模块，还用于当实际温度大于或等于失温保护温度时，关闭加热电路，并通过通讯模块输出温度超限报警信号。
[0023]优选的，上述保护装置中，报警模块，还用于当加热电路加热预定时间后，计算温度采集模块采集到的实际温度的上升幅度；根据实际温度的上升幅度，判断加热电路是否加热超时；若判定加热电路加热超时，关闭加热电路并通过通讯模块输出加热超时报警信号；
[0024]PID模块，还用于根据实际温度与目标温度的差值，控制报警模块停止计算实际温度的上升幅度。
[0025]优选的，上述保护装置中，加热电路包括：
[0026]第三光耦、第三场效应管和加热丝；其中，
[0027]第三场效应管的源极连接于高电平电源，第三场效应管的漏极连接于加热丝，第三场效应管的栅极通过第七电阻连接于第三光耦；
[0028]第三光耦的发光二极管的阳极连接于微处理器的信号输出引脚，第三光耦的发光二极管的阴极接地；
[0029]加热丝的一端与第三场效应管的漏极连接，加热丝的另一端接地。
[0030]优选的，上述保护装置中，短路保护自锁电路与加热电路并联接入微处理器的信
号输出引脚；短路保护自锁电路包括：
[0031]短路保护模块和保护自锁模块；其中，
[0032]短路保护模块与微处理器的信号输出引脚电连接，用于当加热电路处于加热状态时，监测所述加热电路是否短路，当所述加热电路短路时，控制加热电路的加热丝断路；
[0033]保护自锁模块与短路保护模块和加热电路分别电连接，用于当加热电路短路时，自锁加热电路的加热丝的断路状态。
[0034]优选的，上述保护装置中，短路保护模块包括：
[0035]第一光耦、第二光耦、第二场效应管和第一电容；其中，
[0036]第一光耦的发光二极管的阳极与微处理器的信号输出引脚电连接，第一光耦的发光二极管的阴极接地；
[0037]第二场效应管的源极连接于高电平电源，第二场效应管的漏极连接第二光耦的发光二极管的阳极，第二场效应管的栅极连接第一光耦的光敏半导体的头端；
[0038]第二光耦的发光二极管的阳极连接第二场效应管的漏极，第二光耦的发光二极管的阴极连接加热丝，第二光耦的光敏半导体的头端接入高电平电源，第二光耦的光敏半导体的末端连接第三光耦的发光二级管的阴极；
[0039]第一电容连接微处理器的信号输出引脚，且第一电容与第一光耦的发光二极管的两端相并联。
[0040]优选的，上述温控保护装置中，保护自锁模块包括：
[0041]第一晶体管；其中，第一晶体管的基极与第二光耦的光敏半导体的末端相连，第一晶体管的发射极接地，第一晶体管的集电极连接第一光耦的光敏半本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于色谱仪温度控制的保护装置，其特征在于，包括：温度采集模块、微处理器、加热电路和短路保护自锁电路；其中，所述温度采集模块与所述微处理器电连接，用于实时采集气相色谱仪中加热器件的实际温度；所述微处理器分别与所述加热电路和短路保护自锁电路电连接，用于根据所述温度采集模块实时采集的实际温度，控制所述加热电路以及使能所述短路保护自锁电路；所述加热电路，用于在所述微处理器的控制下对所述气相色谱仪的加热器件进行加热；所述短路保护自锁电路还与所述加热电路电连接，用于在所述加热电路短路时，对所述加热电路进行短路保护和自锁。2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述温度采集模块，包括：温度传感器、阻桥电路和模数转换芯片；其中，所述温度传感器设置于所述气相色谱仪中加热器件中，用于实时采集所述加热器件的实际温度；所述阻桥电路与所述温度传感器电连接，用于将所述实际温度转换为电压信号；所述模数转换芯片与所述阻桥电路电连接，所述模数转换芯片还与所述微处理器电连接，用于将所述电压信号转换为数字信号形式并发送至所述微处理器。3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述微处理器，包括：通讯模块、PID模块和报警模块；其中，所述通讯模块与所述温度采集模块电连接，用于获取各加热器件的目标温度、失温保护温度和数字信号形式的实际温度；所述PID模块与所述通讯模块电连接，用于每隔预定周期对所述目标温度与所述实际温度进行比例微积分运算，得到所述加热电路的当前加热控制量，使用所述当前加热控制量调节所述加热电路的加热量大小；所述报警模块与所述通讯模块电连接，用于判断预定持续时间内所述实际温度是否大于或等于所述失温保护温度；所述报警模块，还用于当所述实际温度大于或等于所述失温保护温度时，关闭所述加热电路，并通过所述通讯模块输出温度超限报警信号。4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，所述报警模块，还用于当所述加热电路加热预定时间后，计算所述温度采集模块采集到的实际温度的上升幅度；根据所述实际温度的上升幅度，判断所述加热电路是否加热超时；若判定所述加热电路加热超时，关闭所述加热电路并通过所述通讯模块输出加热超时报警信号；所述PID模块，还用于根据所述实际温度与所述目标温度的差值，控制所述报警模块停止计算所述实际温度的上升幅度。5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述加热电路包括：第三光耦、第三场效应管和加热丝；其中，所述第三场效应管的源极连接于高电平电源，所述第三场效应管的漏极连接于加热丝，所述第三场效应管的栅极通过第七电阻连接于所述第三光耦；所述第三光耦的发光二极管的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姬红波，周舰，刘佳明，姬二鹤，
申请(专利权)人：华电智控北京技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。