专利名称：质谱用涡轮分子泵控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制电路，具体的涉及一种质谱用涡轮分子泵控制电路。
背景技术：
质谱仪又称质谱计，是一种分离和检测不同同位素的仪器，即根据带电粒子在电 磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组 成的一类仪器。质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子 在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质 量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进 入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分离 的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质 谱图。离子源、质量分析器和离子检测器都各有多种类型。质谱仪按应用范围分为同位素 质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪；按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工 作原理分为静态仪器和动态仪器。分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而 被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。这种泵具体可分为1)牵引分子泵气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量，被驱送到泵的出2)涡轮分子泵靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来实现抽气的。这种 泵通常在分子流状态下工作。3)复合分子泵它是由涡轮式和牵弓I式两种分子泵串联组合起来的一种复合型的 分子真空泵。其中，涡轮分子泵的优点是启动快，能抗各种射线的照射，耐大气冲击，无气体存 储和解吸效应，无油蒸气污染或污染很少，能获得清洁的超高真空。涡轮分子泵广泛用于高 能加速器、可控热核反应装置、重粒子加速器和高级电子器件制造等方面。目前很多仪器的涡轮分子泵控制方式为通过串行通信协议(如RS232，RS485等) 与分子泵控制器进行通信，这种控制方式比较复杂，首先需要设计相应的硬件电路实现对 串行通信电平的转换，然后在软件上增加相应的通信协议，这样不仅增加了硬件电路设计 的复杂度，还给软件设计增加了负担。而且这种工作方式不利于调试，因为泵的各种状态是 以协议的形式传递的，在外界无法对泵的状态进行判断。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种质谱用涡轮分子泵控 制电路，该控制电路控制简单只需要几个TTL电平信号就可以完成涡轮分子泵的启动、停 止、standby模式启动、分子泵转速采集、分子泵错误信号读取这些功能的控制，无论丛硬件 上还是软件上都实现了控制的简单化。[0010]为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本实用新型采用如下技术方案一种质谱用涡轮分子泵控制电路，其包括一上位机PC，所述上位机PC通过一通 信接口连接一 FPGA模块，所述FPGA模块连接一模数转换芯片模块；其还包括一控制电路 模块，所述控制电路模块接电源模块，所述控制电路模块包括一涡轮分子泵启动电路、一 Standby模式启动电路、一涡轮分子泵报错电路、一涡轮分子泵转速信号检测电路以及一涡 轮分子泵状态检测电路；所述FPGA模块还连接着所述涡轮分子泵启动电路、一 Standby模 式启动电路和涡轮分子泵报错电路，所述模数转换芯片模块还连接着所述涡轮分子泵转速 信号检测电路。进一步的，所述涡轮分子泵启动电路包括一继电器，所述继电器的一输入端 Turbopump_EN端接一上拉电阻Rl然后连接至所述FPGA模块，用于接收控制继电器的通断 信号，所述继电器的Kl的一端接涡轮分子泵启动控制引脚VaCUUm_EN，所述继电器的Kl的 另一端连接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V，所述继电器还反向并接一二极 管D1。进一步的，所述继电器和上拉电阻Rl接24V电压。进一步的，所述Standby模式启动电路包括一光耦PCl，所述光耦PCl的Standby_ En端接一上拉电阻R4然后连接至所述FPGA模块，所述光耦PCl的Standby端通过一电阻 R5连接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V。进一步的，所述上拉电阻R4接3. 3V电压。进一步的，所述涡轮分子泵报错电路包括一光耦PC2，所述光耦PC2的Alarm端接 所述上拉电阻R6然后连接至所述FPGA模块，所述光耦PC2的Alarmjn端接所述上拉电阻 R7然后连接至所述FPGA模块。进一步的，所述上拉电阻R4接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V，所 述上拉电阻R5接3. 3V电压。进一步的，所述涡轮分子泵转速信号检测电路的SpeecLBack采集涡轮分子泵的 转速，所述所述涡轮分子泵转速信号检测电路的SpeecLADC端接所述模数转换芯片模块。优选的，所述涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V为24V。优选的，所述电源模块的输出电压为24V。本实用新型的质谱用涡轮分子泵控制电路控制简单只需要几个TTL电平信号就 可以完成涡轮分子泵的启动、停止、standby模式启动、分子泵转速采集、分子泵错误信号读 取这些功能的控制，无论丛硬件上还是软件上都实现了控制的简单化。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详 细说明如后。本实用新型的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本实用新型质谱用涡轮分子泵控制电路的示意图。图2为本实用新型的涡轮分子泵启动电路图。图3为本实用新型的Standby模式启动电路图。图4为本实用新型的涡轮分子泵报错电路图。
4[0027]图5为本实用新型的涡轮分子泵转速信号检测电路图。图中标号说明1.上位机PC，2.通信接口，3. FPGA模块，4.模数转换芯片模块， 5.电源模块，6.控制电路模块，601.涡轮分子泵启动电路，602. Standby模式启动电路， 603.涡轮分子泵报错电路，604.涡轮分子泵转速信号检测电路，605.涡轮分子泵状态检测 电路，60101.继电器，60102.上拉电阻R1，60103. 二极管D1，60201.光耦PC1，60202.上拉 电阻R4，60203.电阻R5，60301.光耦PC2，60302.上拉电阻R6，60303.上拉电阻R7。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的介绍。请参见图1、图2、图3、图4、图5所示，一种质谱用涡轮分子泵控制电路，其包括一 上位机PCl，所述上位机PCl通过一通信接口 2连接一 FPGA模块3，所述FPGA模块3连接 一模数转换芯片模块4 ；其还包括一控制电路模块6，所述控制电路模块6接电源模块5，所 述控制电路模块6包括一涡轮分子泵启动电路601、一 Standby模式启动电路602、一涡轮 分子泵报错电路603、一涡轮分子泵转速信号检测电路604以及一涡轮分子泵状态检测电 路605 ；所述FPGA模块3还连接着所述涡轮分子泵启动电路601、一 Standby模式启动电路 602和涡轮分子泵报错电路603，所述模数转换芯片模块4还连接着所述涡轮分子泵转速信 号检测电路604。进一步的，所述涡轮分子泵启动电路601包括一继电器60101，所述继电器60101 的一输入端Turbopump_EN端接一上拉电阻Rl 60102然后连接至所述FPGA模块3，用于接 收控制继电器60101的通断信号，所述继电器60101的Kl的一端接涡轮分子泵启动控制引 脚VaCUUm_EN，所述继电器60101的Kl的另一端连接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电 压Ref_V，所述继电器60101还反向并接一二极管D160103。进一步的，所述继电器60101和上拉电阻Rl 60102接24V电压。进一步的，所述Standby模式启动电路602包括一光耦PCl 60201，所述光耦PCl 60201的Standby_En端接一上拉电阻R4 60202然后连接至所述FPGA模块3，所述光耦 PCl 60201的Standby端通过一电阻R5 60203连接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压 Ref_V0进一步的，所述上拉电阻R4 60202接3. 3V电压。进一步的，所述涡轮分子泵报错电路603包括一光耦PC2 60301，所述光耦PC2 60301的Alarm端接所述上拉电阻R6 60302然后连接至所述FPGA模块3，所述光耦PC2 60301的Alarmjn端接所述上拉电阻R7 60303然后连接至所述FPGA模块3。进一步的，所述上拉电阻R4 60202接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压 Ref_V，所述上拉电阻R5 60203接3. 3V电压。进一步的，所述涡轮分子泵转速信号检测电路604的SpeecLBack采集涡轮分子泵 的转速，所述所述涡轮分子泵转速信号检测电路604的SpeecLADC端接所述模数转换芯片 模块4。优选的，所述涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V为24V。优选的，所述电源模块5的输出电压为24V。以上对本实用新型实施例所提供的电子轰击离子源控制电路进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上 均会有改变之处，因此凡依本实用新型设计思想所做的任何改变都在本实用新型的保护范 围之内。
权利要求一种质谱用涡轮分子泵控制电路，其包括一上位机PC(1)，所述上位机PC(1)通过一通信接口(2)，其特征在于，所述通信接口(2)连接一FPGA模块(3)，所述FPGA模块(3)连接一模数转换芯片模块(4)；其还包括一控制电路模块(6)，所述控制电路模块(6)接电源模块(5)，所述控制电路模块(6)包括一涡轮分子泵启动电路(601)、一Standby模式启动电路(602)、一涡轮分子泵报错电路(603)、一涡轮分子泵转速信号检测电路(604)以及一涡轮分子泵状态检测电路(605)；所述FPGA模块(3)还连接着所述涡轮分子泵启动电路(601)、一Standby模式启动电路(602)和涡轮分子泵报错电路(603)，所述模数转换芯片模块(4)还连接着所述涡轮分子泵转速信号检测电路(604)。
2.根据权利要求1所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于所述涡轮分子泵 启动电路(601)包括一继电器(60101)，所述继电器(60101)的一输入端Turbopump_EN端 接一上拉电阻Rl (60102)然后连接至所述FPGA模块(3)，用于接收控制继电器(60101)的 通断信号，所述继电器(60101)的Kl的一端接涡轮分子泵启动控制引脚VaCUUm_EN，所述继 电器(60101)的Kl的另一端连接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V，所述继电 器(60101)还反向并接一二极管Dl (60103)。
3.根据权利要求2所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于所述继电器 (60101)和上拉电阻Rl (60102)接24V电压。
4.根据权利要求1所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于=Standby模式启动 电路(602)包括一光耦PCl (60201)，所述光耦PCl (60201)的Standby_En端接一上拉电阻 R4 (60202)然后连接至所述FPGA模块(3)，所述光耦PCl (60201)的Standby端通过一电阻 R5 (60203)连接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V。
5.根据权利要求4所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于所述上拉电阻 R4 (60202)接 3. 3V 电压。
6.根据权利要求1所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于所述涡轮分子泵 报错电路(603)包括一光耦PC2 (60301)，所述光耦PC2 (60301)的Alarm端接所述上拉电阻 R6 (60302)然后连接至所述FPGA模块(3)，所述光耦PC2 (60301)的Alarmjn端接所述上 拉电阻R7 (60303)然后连接至所述FPGA模块(3)。
7.根据权利要求6所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于所述上拉电阻 R6 (60302)接涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V，所述上拉电阻R7 (60303)接 3. 3V电压。
8.根据权利要求1所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于所述涡轮分子泵 转速信号检测电路(604)的SpeecLBack采集涡轮分子泵的转速，所述所述涡轮分子泵转速 信号检测电路(604)的SpeecLADC端接所述模数转换芯片模块(4)。
9.根据权利要求2、4、7中任意一项所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在于 所述涡轮分子泵控制信号的高电平参考电压Ref_V为24V。
10.根据权利要求1至8中的任意一项所述的质谱用涡轮分子泵控制电路，其特征在 于所述电源模块(5)的输出电压为24V。
专利摘要本实用新型公开了一种质谱用涡轮分子泵控制电路，其包括一上位机PC，所述上位机PC通过一通信接口连接一FPGA模块，所述FPGA模块连接一模数转换芯片模块；其还包括一控制电路模块，所述控制电路模块接电源模块，所述控制电路模块包括一涡轮分子泵启动电路、一Standby模式启动电路、一涡轮分子泵报错电路、一涡轮分子泵转速信号检测电路以及一涡轮分子泵状态检测电路；所述FPGA模块还连接这所述涡轮分子泵启动电路、一Standby模式启动电路和涡轮分子泵报错电路，所述模数转换芯片模块还连接着所述涡轮分子泵转速信号检测电路。该控制电路控制简单，只需要几个TTL电平信号就可以完成涡轮分子泵的控制。
文档编号F04D27/00GK201771815SQ201020218058
公开日2011年3月23日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者张坤, 胡晓斌 申请人:江苏天瑞仪器股份有限公司