專利名稱：多通道光電隔離程序控制調(diào)制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型裝置涉及瞬時分析儀器的高速脈沖電磁閥的控制，具體是一種多通道光電隔離程序控制調(diào)制設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于電磁閥的控制有三種情況一是用電容C作為貯能元件，用可控硅作為開關(guān)元件，其控制電磁閥的脈沖寬度的范圍為100～1000μs，該電路脈沖寬度是用手動控制的，其可調(diào)的精度和重復性不能滿足要求；二是由集成塊555組成一個可變的頻率脈沖發(fā)生器，用這個脈沖發(fā)生器觸發(fā)三個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(74123)，其電路特點之一是電磁閥的開關(guān)時間受單穩(wěn)觸發(fā)器的控制，且在大的驅(qū)動電流情況下，驅(qū)動電路復雜，而且所要求的電磁閥的結(jié)構(gòu)復雜；三是由電源電壓為38Vmax.電磁閥驅(qū)動開關(guān)是有幾個復合三極管組成，其最小脈沖寬度1.3ms，這種電路不可能在50μs時間內(nèi)向電磁閥提供50安培的電流脈沖，去驅(qū)動高速電磁閥，并且上述每種儀器亦只有一個通道。
為了克服上述不足，本實用新型裝置提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，可由計算機程序控制，高精度，響應速度快，性能可靠，造價低廉的多通道光電隔離程序控制調(diào)制裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型裝置的技術(shù)方案是包括多通道光電隔離調(diào)制器、配氣源、電磁閥、真空分析器、質(zhì)譜儀和計數(shù)器，其特征在于其中多通道光電隔離調(diào)制器的輸入端為計算機的程序控制脈沖，其輸出端與裝有配氣源的電磁閥連接，所述真空分析儀接收來自電磁閥的信號后將分析送至質(zhì)譜器，所述計數(shù)器輸入端接至質(zhì)譜器，其輸出端由連有打印機的計算機接收；來自計算機的程控脈沖，控制多通道光電隔離調(diào)制器，使它能夠按著預先設(shè)定好的程序驅(qū)動多個高速電磁閥。這些電磁閥是一種氣體開關(guān)，它能使多種氣體按著一定程序以高速脈沖的形式進入高真空系統(tǒng)，并在其內(nèi)部進行反應由質(zhì)譜儀分析其反應結(jié)果，將這個結(jié)果通過多通道計數(shù)器送到計算機系統(tǒng)分析。
所述多通道光電隔離調(diào)制器中的一個通道光電隔離調(diào)制器由高反壓光電耦合器和大功率IGBT晶體管組成，其中高反壓光電耦合器的輸出端直接耦合推動大功率高反壓IGBT晶體管，所述IGBT晶體管集電極與電磁閥的線圈相連接。
所述多通道光電隔離調(diào)制器的通道個數(shù)為2～10，所述多通道光電隔離調(diào)制器輸出端的電磁閥的個數(shù)相應為2～10，可同時由程序控制的配氣源為2～10個。
本實用新型裝置具有如下優(yōu)點1.本實用新型裝置采用光電耦器使計算機與電磁閥進行隔離，以防止大電流脈沖對計算機進行干擾，性能可靠。
2.本實用新型裝置采用大功率IGBT元件作為電磁閥的驅(qū)動元件，它將MOS-FET的高速開關(guān)特性、電壓驅(qū)動特性和雙極晶體管的低飽和電壓特性集成于單片上，可直接受光電耦合控制，具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低等特點。
3.本實用新型裝置的響應速度快。根據(jù)瞬時反應儀的要求，電磁閥的開關(guān)時間應達到200μs以內(nèi)，若要使電磁閥高速閉合，其內(nèi)部就要加大彈簧的彈力，來克服電磁閥的阻力，要求電磁閥高速打開，則應在瞬時產(chǎn)生較大的磁力來克服彈簧彈力和電磁閥磨擦力，這就需要較大的瞬時脈沖電流來產(chǎn)生所需要的磁力脈沖。本實用新型可以在20μs內(nèi)產(chǎn)生50安培的電流脈沖。
4.本實用新型裝置控制電磁閥動作的脈沖寬度的調(diào)節(jié)辦法由計算機程序控制，其精度和重復性都高于手動控制，以達工作要求。
5.本實用新型裝置的應用范圍廣，既可以應用在脈沖分子束的產(chǎn)生系統(tǒng)、質(zhì)譜儀的自動進樣系統(tǒng)或瞬變反應器的控制器，還可以應用于同位素交換的實驗控制系統(tǒng)或氣相色譜的自動進樣系統(tǒng)。


圖1為本實用新型裝置在瞬時反應產(chǎn)物分析示意圖。
圖2為圖1中多通道光電隔離調(diào)制器中一個通道的電路原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步闡述。
如圖1所示，本實用新型裝置包括多通道光電隔離調(diào)制器、配氣源、電磁閥、超高真空分析器、四極質(zhì)譜儀和MCS多通道計數(shù)器，其中多通道光電隔離調(diào)制器2的輸入端為計算機1的程序控制脈沖，其輸出端與裝有配氣源3的電磁閥4連接，所述超高真空分析儀5接收來自電磁閥4的多種氣體脈沖使其進行反應，其結(jié)果由四極質(zhì)譜儀6檢測，通過MCS多通道計數(shù)器7送至計算機1系統(tǒng)，打印輸出。所述多通道光電隔離調(diào)制器2的通道個數(shù)為4，所述多通道光電隔離調(diào)制器2輸出端的電磁閥4的個數(shù)相應為4，可同時由程序控制的配氣源3為4個。
如圖2所示，所述多通道光電隔離調(diào)制器2中的一個通道光電隔離調(diào)制器2由高反壓光電耦合器和大功率IGBT晶體管組成，其中高反壓光電耦合器的輸出端經(jīng)阻容耦合推動大功率高反壓IGBT晶體管，所述IGBT晶體管集電極與電磁閥4的線圈相連接；在收到計算機輸出的TTL信號后，在20μs的時間內(nèi)使電磁閥打開，最小關(guān)閉時間小于30μs，采用光電耦器使計算機與電磁閥進行隔離，采用大功率IGBT元件作為電磁閥的驅(qū)動元件，它將MOS-FET的高速開關(guān)特性、電壓驅(qū)動特性和雙極晶體管的低飽和電壓特性集成于單片上，可直接受光電耦合控制。
本實用新型裝置的工作原理如下計算機輸出一系列程序脈沖，經(jīng)過多通道光電隔離調(diào)制器2(本實施例為4個通道)，同時控制多個電磁閥4(本實施例為4個電磁閥4)，由電磁閥4控制配氣源3的氣流量，使各種氣體按照一定程序，在瞬間，以氣脈沖的形式進入超高真空分析儀5，反應產(chǎn)物由四極質(zhì)譜儀6實時檢測，通過高速響應時間的MCS多通道計數(shù)器7，將結(jié)果送入計算機1進行分析、計算，并存貯，然后通過和打印機8打印輸出。
權(quán)利要求1.一種多通道光電隔離程序控制調(diào)制裝置，包括多通道光電隔離調(diào)制器、配氣源、電磁閥、真空分析器、質(zhì)譜儀和計數(shù)器，其特征在于其中多通道光電隔離調(diào)制器(2)的輸入端為計算機(1)的程序控制脈沖，其輸出端與裝有配氣源(3)的電磁閥(4)連接，所述真空分析儀(5)接收來自電磁閥(4)的信號后將分析送至質(zhì)譜器(6)，所述計數(shù)器(7)輸入端接至質(zhì)譜器(6)，其輸出端由連有打印機(8)的計算機(1)接收。
2.按照權(quán)利要求1所述多通道光電隔離程序控制調(diào)制裝置，其特征在于所述多通道光電隔離調(diào)制器(2)中的一個通道光電隔離調(diào)制器(2)由高反壓光電耦合器和大功率IGBT晶體管組成，其中高反壓光電耦合器的輸出端直接耦合推動大功率高反壓IGBT晶體管，所述IGBT晶體管集電極與電磁閥(4)的線圈相連接。
3.按照權(quán)利要求1所述多通道光電隔離程序控制調(diào)制裝置，其特征在于所述多通道光電隔離調(diào)制器(2)的通道個數(shù)為2～10，所述多通道光電隔離調(diào)制器(2)輸出端的電磁閥(4)的個數(shù)相應為2～10，可同時由程序控制的配氣源(3)為2～10個。
專利摘要一種多通道光電隔離程序控制調(diào)制裝置,包括多通道光電隔離調(diào)制器、配氣源、電磁閥、真空分析器、質(zhì)譜儀和計數(shù)器,其中多通道光電隔離調(diào)制器的輸入端為計算機的程序控制脈沖,其輸出端與裝有配氣源的電磁閥連接,所述真空分析儀接收來自電磁閥的多種氣體脈沖將反應結(jié)果經(jīng)質(zhì)譜儀檢測出,其輸出端由連有打印機的計算機接收。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單,程序控制精度高,響應速度快,性能可靠,造價低廉。
文檔編號H03K17/94GK2366911SQ99223219
公開日2000年3月1日 申請日期1999年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月26日
發(fā)明者朱曉雷, 王德崢, 李 燦 申請人:中國科學院大連化學物理研究所