一種真空部件的控制電路的制作方法
【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及一種質譜儀的控制電路，尤其是二次離子質譜儀中的真空部件的控制電路。
【背景技術】
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[0002]質譜儀是用于分離和檢測不同同位素的儀器，通常由離子源、質量分析器和離子檢測器組成，然而離子源、質量分析器以及離子檢測器都需要在真空的前提下工作，對樣品進行電離、并使離子在磁場或電場中運動，因此真空控制系統在整個儀器中占有重要地位。真空控制部件主要包括分子泵、機械泵、低真空規和高真空規等，通過對真空部件以及閥門進行控制即可實現質譜儀真空腔體的抽真空作業。在真空控制系統中，真空部件主要采用串口通訊方式，因此需要對控制電路串口進行擴展。
[0003]現有多數質譜儀都已經實現了真空控制器系統的自動化，質譜儀的上位機通過總線對真空部件直接傳送控制指令，但是，多缺少應急真空控制設備以應對上位機控制失效等緊急情況。以二次離子質譜儀為例，二次離子質譜儀在實驗過程中，上位機總線板卡進行數據的讀寫與傳輸，當上位機出現故障時，錯誤指令將直接送至真空部件，極易將真空部件如分子泵等昂貴器件損壞，因此需要有可應急的獨立控制模塊對于真空系統進行控制。
[0004]CN 203644032 U公開了“一種串口擴展器電路”包括一單片機、一串口擴展芯片、一印刷電路板以及一插針電路，所述單片機與串口擴展芯片之間通過所述印刷電路板連接，所述串口擴展芯片設有I個母串口 COM和7個子串口 COMO?C0M6，所述插針電路從外部可控制地在第一工作模式和第二工作模式之間切換:第一工作模式下，所述插針電路連接所述單片機和一上位機使其直接通信；第二工作模式下，所述插針電路連接上位機與串口擴展芯片的子串口 COMO以及單片機與串口擴展芯片的母串口 COM ;所述串口擴展芯片的子串口 COMl?C0M6分別與6個下位機連接，下位機采集的數據通過所述子串口 COMl?C0M6傳輸至單片機，并通過子串口 COMO轉發至上位機。但其只能與上位機進行通訊，不具備手動控制設備的功能，當上位機出現故障時，上位機與下位機的實時通訊則將被切斷。
[0005]CN203616752U公開了一種“串口擴展裝置”其包括R232接口模塊、串口擴展模塊和微控制芯片模塊，所述R232接口模塊與計算機主機串口相連，所述串口擴展模塊與所述R232接口模塊相連、并用于將一個母串口擴展為多個子串口，所述微控制芯片模塊控制串口擴展模塊，在所述微控制芯片模塊上設有按鍵，通過按鍵控制微控制芯片發出信號給串口擴展模塊從而實現計算機主機串口連接至各子串口的切換。通過GM8125擴展芯片對微處理器串口進行擴展，通過按鍵控制實現計算機主機串口連接至各子串口的切換，這種方式不能實時接受各路信號不利于應急處理。
[0006]CN103870428A，公開了一種“微處理器的串口擴展器”包括串口信號擴展模塊、電平轉換模塊及第一至第四串口接口 ；其中所述電平轉換模塊的輸入端與串口信號擴展模塊的輸出端電連接，所述第一至第四串口接口分別與電平轉換模塊的四個輸出端電連接，所述串口信號擴展模塊的TTL輸入端與微處理器的TTL電平的串口電連接，串口信號擴展模塊的兩個片選輸入端分別與微處理器的兩個片選信號串口電連接。其缺乏與上位機的連接，只為簡單的串口擴展裝置，不能獨立用于真空串口控制功能。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種即能與上位機信息交互，還能獨立控制真空部件的一種真空部件的控制電路
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0009]一種真空部件的控制電路，是由ARM控制器分別連接鍵盤、上位機、液晶顯示器，ARM控制器經光耦隔離模塊分別連接閥門1、閥門2……閥門n，ARM控制器經電平轉換模塊經RS485-l、RS485-2……RS485_m分別與真空部件485-1、真空部件485-2……真空部件485-m連接，ARM控制器分別連接GM8125串口擴展模塊a、GM8125串口擴展模塊b和GM8125
串口擴展模塊c，GM8125串口擴展模塊a經RS232電平轉換模塊和RS232-1、RS232-2......RS232-5分別連接真空部件232-1、真空部件232-2……真空部件232-5，GM8125串口擴展模塊b經RS232電平轉換模塊和RS232-6、RS232-7......RS232-10分別連接真空部件232-6、
真空部件232-6……真空部件232-10，GM8125串口擴展模塊c經RS232電平轉換模塊和
RS232-1URS232-12......RS232-15分別連接真空部件232-11、真空部件232-12......真空部件232-15構成。
[0010]所述的真空部件485-1、真空部件485-2……和真空部件485_m為質譜儀真空腔體中具有RS485通信串口的低真空規、高真空規、分子泵以及機械泵中的任何一種；所述的真空部件232-1、真空部件232-2……真空部件232-15為質譜儀真空腔體中具有RS232通信串口的低真空規、高真空規、分子泵以及機械泵中的任何一種。
[0011]有益效果:控制電路可與上位機進行信息交互，還可以獨立控制真空部件，實時獲得各真空部件的工作狀況并顯示。上位機將控制信息傳送至微控制器，然后由微控制器傳送指令至真空部件。在上位機出現故障時，控制電路可實現獨立手動控制真空部件正常運行，通過人機交互界面實時獲取各控件運行狀態。控制電路可靈活擴展串口，包括插拔式設計的無地址獨立串口以及可級聯串口，適用于各種串口通信的真空部件。真空部件設計為可插拔式，根據需求對控制的真空部件進行組合，在調試過程中增加了靈活性。并且當上位機出現問題時，微控制器可通過手動設置參數控制真空腔體工作，該設計提高了真空控制的可靠性與穩定性。解決了質譜儀尤其二次離子質譜儀對于不同真空部件的手動控制電路。為質譜儀的高真空環境提供了雙重保障，對真空部件提供了有效保護。
【附圖說明】
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[0012]圖1是一種真空部件的控制電路的結構框圖
[0013]圖2是附圖1的串口擴展芯片管腳電路連接圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0015]一種真空部件的串口擴展控制裝置，通過上位機向微控制器發送控制器指令，通過微控制器同時連接多個真空部件進行調試，同時可連接任何具有RS232或RS485的高真空規、低真空規、分子泵和機械泵等真空腔體內用于抽真空的部件。
[0016]如圖1所示，真空部件控制電路包括ARM控制器、串口擴展芯片、觸摸屏、鍵盤、光耦隔離、串口電平轉換電路以及印刷電路板。真空部件控制電路由液晶顯示器連接到ARM控制器、鍵盤連接ARM控制器、I/O光耦隔離與ARM控制器連接、GM8125串口擴展模塊與ARM控制器連接、閥門通過光耦隔離與ARM控制器1控制口連接、上位機及真空部件串口通過電平轉換芯片與串口擴展芯片連接構成。
[0017]鍵盤與液晶顯示器主要用于人機交互，輸入并顯示控制器信息，同時也可讀取真空腔體的反饋數據，實時顯示真空部件的狀態信息。
[0018]I/O光耦隔離模塊主要用于信號隔離，其連接真空腔體間的閥門，在控制閥門開關的過程中主要防止低壓控制電路與外部高壓閥門之間的干擾。
[0019]閥門與質譜儀中的各個真空腔體進行連接，用于控制氣體的通斷。
[0020]ARM控制器采用STM32F103最小系統，包括去耦合電路、電源電路、晶振電路、蜂鳴器報警電路、觸摸屏接口電路以及USB下載電路。STM32F103控制器具有5個USART串口。
[0021]串口擴展芯片采用GM8125芯片，該芯片具有I個母串口