一种去离子水冷却装置的渗水检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种去离子水冷却装置的渗水检测系统，包括印刷电路板，设置在印刷电路板上的印刷铜线、信号调理电路和数字控制器；印刷铜线为双线螺旋结构，具有四个端口，两个输入端分别接电源的正极与地，两个输出端与信号调理电路的输入端连接；信号调理电路的输出端与数字控制器连接；印刷电路板的一面朝上放置在去离子水冷却装置内的水管接头处，当发生漏水时，水珠喷到印刷铜线上引起印刷铜线的输出端阻抗的改变；信号调理电路将输出端阻抗的改变转换为电压信号，并将电压信号进行放大；数字控制器将放大后的电压信号与阈值电压进行比较，并根据比较结果输出检测系统渗水状况。本发明灵敏度高，反应迅速、使用方便、使用寿命长，维护成本低。
【专利说明】一种去离子水冷却装置的渗水检测系统
【技术领域】
[0001]本发明属于去离子水水冷【技术领域】，更具体地，涉及一种去离子水冷却装置的渗水检测系统。
【背景技术】
[0002]去离子水水冷装置，通过水泵及水管网络将去离子水输送到相应的热源处，通过管道中流动的去离子水来实现散热。冷却装置中有许多管道，同时有的管道还被封装，如果发生漏水，是无法被看到的，传统的方法是使用变色硅胶等遇水变色的化学试剂来指示系统的漏水情况与漏水位置。
[0003]传统方法的缺点有三点，第一点是检测漏水的灵敏度不高，化学试剂只有在吸收一定的水分后才能发生变色反应；第二点是不能远程监控，实时性不高，必须通过工作人员定期检查试剂颜色才能了解去离子水水冷装置检漏系统的漏水情况；第三点是使用寿命短，且不能重复使用，化学药品会吸收环境中的水汽，时间长了会变质而无法使用，所以需要定期更换，而且在去离子水水冷装置检漏系统发生漏水后，化学药品变色后就不能再继续使用，需要更换。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种去离子水冷却装置的渗水检测系统，旨在解决现有的检漏系统采用化学试剂的方式导致检测漏水的灵敏度低的技术问题。
[0005]本发明提供了一种去离子水冷却装置的渗水检测系统，包括印刷电路板，设置在所述印刷电路板一面的印刷铜线，以及设置在所述印刷电路板另一面的信号调理电路和数字控制器；所述印刷铜线为双线螺旋结构，具有四个端口，两个输入端分别接电源的正极与地，两个输出端与所述信号调理电路的输入端连接；所述信号调理电路的输出端与所述数字控制器连接；工作时，所述印刷电路板的一面朝上放置在去离子水冷却装置内的水管接头处，当发生漏水时，水珠喷到所述印刷铜线上引起所述印刷铜线的输出端阻抗的改变；所述信号调理电路将输出端阻抗的改变转换为电压信号，并将电压信号进行放大；所述数字控制器将放大后的电压信号与阈值电压进行比较，并根据比较结果输出检测系统渗水状况。
[0006]其中，所述印刷铜线是由两根铜线从输入端并行绕圈至输出端形成。
[0007]其中，所述信号调理电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5,第一运算放大器U2A、第二运算放大器U2B,仪表放大器Ul、第一电容Cl和第二电容C2;所述第一电阻Rl的一端作为所述信号调理电路的输入端，所述第一电阻Rl的另一端通过所述第二电阻R2接地；所述第一电容Cl与所述第二电阻R2并联连接；所述仪表放大器Ul的输入端连接至所述第一电阻Rl和第二电阻R2的串联连接端，所述仪表放大器Ul的电压参考端接地；所述第三电阻R3连接在所述仪表放大器Ul的两个增益控制端口 GC ;所述第一运算放大器U2A的正向输入端连接至所述仪表放大器Ul的输出端，所述第一运算放大器U2A的反向输入端与所述第一运算放大器U2A的输出端连接；所述第二运算放大器U2B的正向输入端连接至所述第一运算放大器U2A的输出端，所述第二运算放大器U2B的反相输入端通过所述第五电阻R5与所述第二运算放大器U2B的输出端连接，所述第二运算放大器U2B的反相输入端还通过所述第四电阻R4接地；所述第二电容C2与所述第五电阻R5并联连接；所述第二运算放大器U2B的输出端作为所述信号调理电路的输出端。
[0008]其中，所述渗水检测系统还包括远程监控设备，与所述数字控制器的输出端连接，用于远程实时监控冷却装置的渗水状况。
[0009]本发明具有如下优点:
[0010](I)灵敏度高，反应迅速，相比与传统的化学方法，电路的响应速度大大加快，同时使用了放大电路将漏水监控的灵敏度大大提高；
[0011](2)使用方便，直接通过远端的计算机上显示信息便可知道是否漏水，由于使用了数字电路技术，使得远程通信成为可能；
[0012](3)使用寿命长，维护成本低，传统的化学方法需要定期更换试剂，同时试剂不能重复使用，而电路可以一直使用而不需更换，而在漏水后只需擦干表面的水珠便可继续使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例提供的去离子水冷却装置的渗水检测系统的结构示意图。
[0014]图2是本发明实施例提供的去离子水冷却装置的渗水检测系统中特殊布局的印刷铜线的布局图。
[0015]图3是本发明实施例提供的去离子水冷却装置的渗水检测系统中信号调理电路的电路图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]本发明提供的渗水检测系统利用特定形状的铜线布局，并结合相应的电路，来实现对去离子水水冷装置中的漏水情况的检测，从而快速发现去离子水水冷装置的漏液故障。系统采用了特殊的铜线布局，提高了检测面积与检测效率，同时配合相应的信号放大电路，提高了检测的灵敏度。系统整体集成为一块印刷电路板，提高了可靠性。相比于传统的化学试剂检漏方法，本发明大大提高了检漏效率与检漏的可靠性，并降低了检漏系统的维护成本延长了检漏系统的使用寿命。
[0018]本发明提供的渗水检测系统通过特殊布局的铜线上有水和没水时电阻值的改变来反映系统是否漏水，再通过信号调理电路将阻抗信号转变为可以测量的电压信号，最后经过数字控制器采样并处理打包数据发送给远程监控的计算机，从而快速的得到系统的漏水情况。
[0019]图1示出了本发明实施例提供的去离子水冷却装置的渗水检测系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下:
[0020]去离子水冷却装置的渗水检测系统包括用于接收水的特殊布局的印刷铜线1、用于将阻抗信号转化为可以测量电压的信号调理电路2、用于数字化模拟信号并处理打包发送的数字控制器3 ;其中，特殊布局的印刷铜线采用了双线螺旋的结构，这种结构可以看成是一个四端口的网络，两个端口用作输入，接上电源的正极与地，从输入端口引入的两根线并行绕圈，直至输出端口，如图2所示，可以是方形(图2(a)所示)或是圆形(图2(b)所示)等形状的布局。中间的两个端口做输出，边缘的两个端口做输入或者中间的两个端口做输入，边缘的两个端口做输出。很多块正面为铜线，反面为电路及电子元器件的电路板被放置在去离子水冷却装置内部的水管接头下面，印刷铜线的一面朝上放置。当去离子水冷却系统的管道发生漏水时，水珠喷到铜线上，由于采用这种双螺旋的结构，无论水喷到铜线的什么位置，都相当于在并行铜线上跨接了一个电阻，这样便会引起铜线输出端阻抗的改变。由于采用双螺旋结构，提高了检漏面积与检漏效率。
[0021]在本发明实施例中，根据去离子水的电导率得到的串联电阻的电阻值，通过电阻上电压的变化来确定漏水。
[0022]信号调理电路2通过电阻分压将铜线阻抗的改变转化为电压信号，并通过运算放大器将输出电压放大到数字控制器AD端口的电压输入范围内，信号调理电路与上述特殊布局的铜线相连，通过电阻分压将铜线的阻抗变化转化为电压信号，由于水珠的电阻值为IOM量级，分压电阻的阻值以此为依据选取。电压信号先经过仪表放大器隔离共模干扰并初步放大再经过由运算放大器搭建的正向放大电路放大到一个合适采样的电压范围，这个电压范围通过正向放大电路的增益来控制，输出电压范围控制在0-3.3V的范围。输出的经过放大的电压信号接到数字控制器的AD采样端口。
[0023]作为本发明的一个实施例，如图3所示，信号调理电路2包括:电阻R1、R2、R3、R4、R5，运算放大器U2A、U2B，仪表放大器U1、电容C1、C2 ;其中R1，R2串联在输入端与地电平之间，Cl与R2并联来滤除高频干扰，Cl并联在仪表放大器Ul的输入端，Ul的电压参考端接地，增益的两个端口接电阻R3用来调节增益，Ul的输出端接U2A的正向输入端，U2A的反向输入端接U2A的输出端，U2B的正向输入端接U2A的输出端，U2B的反向输入端通过电阻R4接地，U2B的反向输入端与输出端之间接电阻R5用以控制增益，C2并联在R5两端用以防止运放自激振荡。
[0024]其中，可以采用TI公司的低功耗CMOS运算放大器构成的信号放大电路，单电源供电，降低了辅助电源的要求。
[0025]数字控制器3包括:AD转换模块、数据处理模块和串口通信模块，AD转换模块的输入端与信号调理电路2的输出端连接，用于采集信号调理电路的输出电压；数据处理模块的输入端与AD转换模块的输出端连接，用于对数字化的采样电压进行逻辑判断处理，并输出系统的运行状态；串口通信模块的输入端连接至数据处理模块的输出端，串口通信模块的输出端用于连接远程监控模块；串口通信模块用于将系统的运行状态发送给远端的监控模块。
[0026]其中，数字控制器3通过AD 口的采样电压来做出判断，得到系统是否检测到系统漏水的状态，当铜线上有水时采样电压将提高，设置这个值在一个范围内便可获得所需的检测效果，在得到漏水信息后可以将这一状态通过串行接口发送给远端监控的计算机。数字控制器是以ARM核心的MCU为电路核心的，本发明可以采用ADI公司的ARM7核心的ADUC7024芯片，该芯片继承了 AD数模转换模块，ARM主控制器核心，UART通信模块，控制芯片通过AD采样端口与上述信号调理电路相连，将模拟信号数字化，再通过ARM主控制器核心对数据进行分析，判断得到冷却装置是否漏水，最后通过UART通信模块将信息发送给远端用于监控的计算机，这样便可对冷却装置是否漏水实行远程实时的监控。
[0027]本发明利用特定形状的铜线布局，并结合相应的电路，来实现对去离子水水冷装置中的漏水情况的检测，从而快速发现去离子水水冷装置的漏液故障。由于采用了特殊的铜线布局，提高了检测面积与检测效率，同时配合相应的信号放大电路，提高了检测的灵敏度。系统整体集成为一块印刷电路板，提高了可靠性。相比于传统的化学试剂检漏方法，本发明大大提高了检漏效率与检漏的可靠性，并降低了检漏系统的维护成本延长了检漏系统的使用寿命。
[0028]本发明将漏水转化为电信号，便可以实现实时的检测，同时对水的电气参数进行检测的灵敏度将相比于化学方法是非常高的。另外，模拟与数字混合电路技术有着广泛的应用，模拟电路作为前端与现实世界接口，再通过数字化，用软件来处理这些数字信号，这种技术大大的提高了处理数据的灵活性并简化了系统的设计。同时通过数字接口与计算机通信可以实现系统的远程监控功能。
[0029]在本发明实施例中，整个系统被制作成一块印刷电路板如图1所示，特殊布局的铜线如图2所示有4个端口，给中心的两个端口分别接入0-5V电压的电源，靠近边缘的两个端口接入模拟信号调理电路。信号调理电路的输入端为特殊布局的铜线与一个固定阻值电阻串联分压后的电压信号，先经过仪表放大器隔离共模干扰并初步放大，再经过一个由CMOS低功耗运算放大器搭建的正向放大电路将输入的电压放大到0-3.3V的电压范围。信号调理电路的输出端接在数字控制器芯片ADUC7024的AD采样端口，数字控制器上运行相应的判断程序来根据电压的数值判断去离子水冷却系统是否漏水。在得到去离子水冷却系统是否漏水的信号后将信息打包通过数字控制器自带的串行通信接口将信息发送给远端监控的计算机，工作人员通过远程计算机便可了解去离子水冷却系统是否发生漏水故障。
[0030]本发明克服了传统去离子水水冷装置检漏系统的缺陷，是一种稳定、可靠、灵敏度高、使用灵活并可以远程监控的检漏系统。
[0031]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种去离子水冷却装置的渗水检测系统，其特征在于，包括印刷电路板，设置在所述印刷电路板一面的印刷铜线(I)，以及设置在所述印刷电路板另一面的信号调理电路(2)和数字控制器(3)； 所述印刷铜线(I)为双线螺旋结构，具有四个端口，两个输入端分别接电源的正极与地，两个输出端与所述信号调理电路(2)的输入端连接；所述信号调理电路(2)的输出端与所述数字控制器(3)连接； 工作时，所述印刷电路板的一面朝上放置在去离子水冷却装置内的水管接头处，当发生漏水时，水珠喷到所述印刷铜线(I)上引起所述印刷铜线(I)的输出端阻抗的改变；所述信号调理电路(2)将输出端阻抗的改变转换为电压信号，并将电压信号进行放大；所述数字控制器⑶将放大后的电压信号与阈值电压进行比较，并根据比较结果输出检测系统渗水状况。
2.如权利要求1所述的渗水检测系统，其特征在于，所述印刷铜线(I)是由两根铜线从输入端并行绕圈至输出端形成。
3.如权利要求1所述的渗水检测系统，其特征在于，所述信号调理电路(2)包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，第一运算放大器U2A、第二运算放大器U2B，仪表放大器Ul、第一电容Cl和第二电容C2 ； 所述第一电阻Rl的一端作为所述信号调理电路(2)的输入端，所述第一电阻Rl的另一端通过所述第二电阻R2接地；所述第一电容Cl与所述第二电阻R2并联连接； 所述仪表放大器Ul的输入端连接至所述第一电阻Rl和第二电阻R2的串联连接端，所述仪表放大器Ul的电压参考端接地；所述第三电阻R3连接在所述仪表放大器Ul的两个增益控制端口 GC ； 所述第一运算放大器U2A的正向输入端连接至所述仪表放大器Ul的输出端，所述第一运算放大器U2A的反向输入端与所述第一运算放大器U2A的输出端连接； 所述第二运算放大器U2B的正向输入端连接至所述第一运算放大器U2A的输出端，所述第二运算放大器U2B的反相输入端通过所述第五电阻R5与所述第二运算放大器U2B的输出端连接，所述第二运算放大器U2B的反相输入端还通过所述第四电阻R4接地；所述第二电容C2与所述第五电阻R5并联连接；所述第二运算放大器U2B的输出端作为所述信号调理电路⑵的输出端。
4.如权利要求1-3任一项所述的渗水检测系统，其特征在于，所述渗水检测系统还包括远程监控设备(4)，与所述数字控制器(3)的输出端连接，用于远程实时监控冷却装置的渗水状况。
【文档编号】F17D5/06GK103912794SQ201410147688
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】李冬, 张力戈, 陈德智, 刘开锋, 周驰, 岳海昆, 黄江, 余调琴 申请人:华中科技大学