一种气体流量检控仪表的制作方法

1.本实用新型属于气流测量技术领域，更具体地，涉及一种气体流量检控仪表。


背景技术：

2.气体质量流量控制器(mass flow controller，mfc)用于对气体的质量流量进行精密测量和控制，mfc广泛应用于半导体行业、光伏行业、集成电路工业、特种材料学科、化学工业、石油工业、医药、环保和真空等多种领域的科研和生产。其典型的应用场合包括:电子工艺设备，如扩散、氧化、外延、cvd、等离子刻蚀、溅射、离子注入等。
3.气体流量检控仪是与气体质量流量控制器(mfc)配套使用的仪表，为气体质量流量控制器(mfc)提供工作电源、流量设定控制、气体质量流量检测和实时流量显示等。目前市场流通或可销售产品的结构设计比较老化，如图1所示，包括前面板81与包含电源板82、压流转换板83、控制板91、显示板92在内的四个电路板和外部壳体86，每块电路板与前面板81通过螺栓连接，外部接线端子84a、84b以直插式焊接方式分别焊接在电源板82和压流转换板83上，再通过连接板85将电源板82和压流转换板83上下固定；电路板采用多芯排线焊接的方式相互连接；将外部壳体 86套入图1左侧所示安装好的整体，前面板81整体嵌入外部壳体86。其中，前面板81上设有显示面板87、单位指示灯88、拨码开关89和电阻调节旋钮90。该气体流量检控仪结构零部件较多，致使整机组装和调试工序比较复杂，增加了生产的难度和人力物力等资源成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种气体流量检控仪表，通过优化的多模块化设计使得整机组装和调试工序简单便捷。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种气体流量检控仪表，包括前壳、电路板和壳体，所述壳体为一端开口的盒型，所述前壳扣合于所述壳体的开口端；
6.所述电路板包括控制显示板、主板和信号接线板，所述控制显示板设于所述前壳上，用于设置并显示参数，所述主板设于所述壳体内，且分别与所述控制显示板和所述信号接线板电连接，用于数据处理和数据传输，所述信号接线板设于所述壳体背离所述前壳的一端的端面上。
7.优选地，所述控制显示板包括液晶显示屏、至少一个操作按钮和调节旋钮，所述操作按钮用于设置所述参数，所述参数包括输入输出信号、通讯方式、气体流量实时检测值、气体流量的单位、设定值和阀控模式中的至少一种，所述液晶显示屏设于至少一个所述操作按钮和所述调节旋钮的上方，用于显示所述参数，所述调节旋钮设于所述操作按钮的一侧，用于对所述操作按钮设置的所述参数进行调节；
8.所述前壳上设有分别与所述液晶显示屏、每个所述操作按钮和所述调节旋钮相对应的安装孔，所述控制显示板嵌于所述前壳朝向所述壳体的一面，所述液晶显示屏、每个所述操作按钮和所述调节旋钮分别穿过相对应的安装孔安装至所述前壳背离所述壳体的一
面。
9.优选地，所述前壳的上部相对于下部向外凸出，所述液晶显示屏设于所述前壳的所述上部，所述操作按钮和所述调节旋钮设于所述前壳的所述下部。
10.优选地，所述壳体包括一对侧壁、顶壁、底壁和后壁，所述信号接线板嵌于所述后壁上，所述信号接线板背离所述前壳的一面设有外部接线端子，所述外部接线端子伸出至所述后壁的外部，用于与外部设备电连接；所述主板沿水平方向设于一对所述侧壁之间，且分别与所述信号接线板和所述控制显示板电连接。
11.优选地，所述主板的前端和后端分别设有第一电气连接件、第四电气连接件，所述控制显示板朝向所述壳体的一面设有第二电气连接件，所述信号接线板朝向所述前壳的一面设有第三电气连接件，所述第二电气连接件与所述第一电气连接件插接、所述第四电气连接件与所述第三电气连接件插接，以实现所述主板与所述信号接线板和所述控制显示板的电连接。
12.优选地，所述前壳的上下两端设有安装卡扣，所述壳体的开口端设有与所述安装卡扣一一对应的安装卡槽和多个固定孔，所述安装卡扣卡接于所述安装卡槽内，所述前壳通过穿过所述固定孔的连接件与所述壳体相连接，以使所述第二电气连接件与所述第一电气连接件、所述第四电气连接件与所述第三电气连接件插接。
13.优选地，所述壳体的所述顶壁设有散热槽和固定支架卡槽，所述固定支架卡槽内设有卡孔，用于与外部固定支架和卡扣相连接。
14.优选地，一对所述侧壁相对的表面分别设有电路板安装卡槽，所述主板的两侧插接于一对所述电路板安装卡槽内。
15.优选地，所述主板包括：电源模块、数据处理单元和数据通讯单元，所述电源模块用于向所述数据处理单元和所述数据通讯单元供电，所述数据通讯单元与所述数据处理单元连接，所述数据处理单元用于数据处理，所述数据通讯单元用于数据传输。
16.所述数据处理单元包括：电压/电流信号采集与处理单元和电压/电流信号转换单元，所述电压/电流信号采集与处理单元与所述电压/电流信号转换单元连接；
17.所述电压/电流信号采集与处理单元用于采集电压/电流信号并处理，并通过所述电压/电流信号转换单元转换为输出信号。
18.本实用新型涉及的气体流量检控仪表，其有益效果在于，通过控制显示板将参数设置与显示功能集成于一体，实现了优化的集成设计，通过主板集成数据处理和传输等功能，形成模块化结构，零部件少，部件间的接线简化，便于排线布局，从而简化整体结构，能够实现整机组装和调试工序简单便捷，降低生产的难度和资源成本。
19.本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
21.图1示出了现有技术中气体流量检控仪表的结构示意图；
22.图2示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表的结构示意图；
23.图3示出了根据本实用新型的一个实施例的气体流量检控仪表的正视图；
24.图4示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表的侧视图；
25.图5示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表的后视图；
26.图6示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表的俯视图；
27.图7示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表的电气原理；
28.图8示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表中控制显示板的后视图；
29.图9示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表中控制显示板的正视图；
30.图10示出了根据本实用新型的示例性实施例的气体流量检控仪表中液晶显示屏的显示示意图。
31.附图标记说明：
32.1、前壳，2、液晶显示屏，3、控制显示板，4、操作按钮，5a、第二电气连接件，5b、第一电气连接件，5c、第四电气连接件，5d、第三电气连接件，6、安装卡扣，7、调节旋钮，8、电路板安装卡槽，9、主板，10、固定孔，11、安装卡槽，12、壳体，13、散热槽，14、固定支架卡槽，15、外部接线端子，16、信号接线板；
33.81、前面板，82、电源板，83、压流转换板，84a、外部接线端子，84b、外部接线端子，85、连接板，86、外部壳体，87、显示面板，88、单位指示灯，89、拨码开关，90、电阻调节旋钮；91、控制板，92、显示板。
具体实施方式
34.下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
35.为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种气体流量检控仪表，如图2至图10所示，包括前壳1、电路板和壳体12，壳体12为一端开口的盒型，前壳1扣合于壳体12的开口端；
36.电路板包括控制显示板3、主板9和信号接线板16，控制显示板3设于前壳1上，用于设置并显示参数，主板9设于壳体12内，且分别与控制显示板3和信号接线板16电连接，用于数据处理和数据传输，信号接线板16设于壳体12背离前壳1的一端的端面上。
37.控制显示板3用于设置和显示参数，主板9用于实现供电、信号采集与处理和通信等功能，信号接线板16用于输出主板9传输的信号，通过接线引出相关信号，如电压/电流，至监测的设备/平台；本实用新型涉及的气体流量检控仪表，通过控制显示板将参数设置与显示功能集成于一体，实现了优化的集成设计，通过主板集成数据处理和传输等功能，形成模块化结构，零部件少，部件间的接线少更利于简化排线布局，从而简化整体结构，实现整机组装和调试工序简单便捷，降低生产的难度和资源成本。
38.如图2、图3所示，控制显示板3包括液晶显示屏2、至少一个操作按钮4和调节旋钮7，操作按钮4用于设置参数，参数包括输入输出信号、通讯方式、气体流量实时检测值、气体
流量的单位、设定值和阀控模式中的至少一种，液晶显示屏2设于至少一个操作按钮4和调节旋钮7的上方，用于显示参数，调节旋钮7设于操作按钮4的一侧，用于对操作按钮4设置的参数进行调节；
39.前壳1上设有分别与液晶显示屏2、每个操作按钮4和调节旋钮7相对应的安装孔，控制显示板3嵌于前壳1朝向壳体12的一面，液晶显示屏2、每个操作按钮4和调节旋钮7分别穿过相对应的安装孔安装至前壳1背离壳体12的一面。
40.如图4所示，前壳1的上部相对于下部向外凸出，液晶显示屏2设于前壳1的上部，操作按钮4和调节旋钮7设于前壳1的下部。
41.前壳1的整体呈凹凸设计，液晶显示屏2所在的前壳1的上部凸出处，以突出液晶显示屏2及其显示的内容；前壳1的下部相对于上部内凹，为操作面板区，便于设置和调节相关参数，通过操作按钮4和调节旋钮7对输入输出信号、通讯方式、气体流量实时检测值、气体流量的单位、设定值和阀控模式等相关参数进行设置调节；其中，调节旋钮7可以顺时针和逆时针转动，用于对参数进行递增/递减/阶跃式设置，如，设顺时针转动调节旋钮7以增加设定数值，逆时针旋转调节旋钮7以减小设定数值，操作方便。
42.如图8、图9所示，控制显示板3还包括控制显示板本体，液晶显示屏 2、操作按钮4和调节旋钮7均设于控制显示板本体上，在安装时将液晶显示屏2、调节旋钮7和操作按钮4分别穿过其对应在前壳1上的安装孔安装至前壳1背离壳体12的一面，即露出于仪表外部，通过设置在控制显示板本体四个角上的连接孔以螺接方式安装固定于前壳1朝向壳体12的一面，前壳1朝向壳体12的一面设有与控制显示板本体的连接孔一一对应的螺纹孔，通过螺栓依次穿过连接孔和螺纹孔将控制显示板本体与前壳1相固定，结构简化且安装稳定可靠，易于拆卸维修。
43.如图10所示，本实施例中，液晶显示屏2上显示的参数信息包括但不限于：输入输出信号、通讯方式、气体流量实时检测值、气体流量的单位、设定值和阀控模式等；其中，
44.输入输出信号，即电流和电压信号值，可通过操作按钮4进行设置，电压值“0-5v”属于产品的基本配置，为常显示；电流值“4-20ma”或者“0-10ma”，根据电信号检测需求，有且只能设置两种电流信号中的一种或者都不选择，如设置输入输出信号为“4-20ma”，如图10所示，液晶显示屏2的左上角会同时显示“0-5v”和“4-20ma”，“0-10ma”不显示；
45.通讯方式包含2种：rs232和rs485，此参数有且只能设置其中一种，如设置通讯方式为“rs485”，如图10所示，液晶显示屏2的右上角只会显示“rs485”，“rs232”不显示；
46.气体流量实时检测值，液晶显示屏2上显示为“流量”的对应的数值，为实时检测气体流量的显示值，最大值为“9999”，产品的信号检测精度高达 0.1％s.p.，稳定可靠；
47.设定值，通过此流量检控仪表输出一个设定电压值给质量流量控制器，此电压值决定了质量流量控制器电磁阀的阀门开度，以实现控制通过质量流量控制器的气体流量；其中电压值为5v时，对应电磁阀的阀门为满量程；
48.气体流量的单位，包含3种：slm、％、sccm。此参数有且只能设置其中一种，如设置气体流量的单位为“％”，如图10，液晶显示屏2的右下角只会显示“％”，“slm”和“sccm”不显示；
49.阀控方式，包含3种：阀控、清洗、关闭，此参数有且只能设置其中一种，如设置阀控方式为“阀控”，如图10，液晶显示屏2的右侧只会显示“阀控”，“关闭”和“清洗”不显示；“阀
控”模式下，此时气体流量检控仪表的主控单元工作，通过设定的电压信号，即设定值，控制质量流量控制器的电磁阀开度；“清洗”模式和“关闭”模式下，此时气体流量检控仪表的主控单元不工作，由气体流量检控仪表的电源模块单元给质量流量控制器的电磁阀提供电压
“‑
15vdc”和“+15vdc”，以控制电磁阀实现“全开”和“全关”。
50.壳体12包括一对侧壁、顶壁、底壁和后壁，信号接线板16嵌于后壁上，信号接线板16背离前壳1的一面设有外部接线端子15，如图5所示，外部接线端子15伸出至后壁的外部，用于与外部设备电连接；主板9沿水平方向设于一对侧壁之间，且分别与信号接线板16和控制显示板3电连接。将壳体12设置成盒型，结构简单，整洁度好，便于提高用户体验度。
51.壳体12的后壁向外延伸出四个螺纹柱，信号接线板16通过设于四个角的安装孔和螺母连接于壳体12的后壁的螺纹柱上，外部接线端子15可以外接端子并通过相关的如plc、pc端等仪器/仪表/平台等外部设备检测相关的数据，如设定值、气体流量的相关信息。
52.主板9的前端和后端分别设有第一电气连接件5b、第四电气连接件5c，控制显示板3朝向壳体12的一面设有第二电气连接件5a，信号接线板16 朝向前壳1的一面设有第三电气连接件5d，第二电气连接件5a与第一电气连接件5b插接、第四电气连接件5c与第三电气连接件5d插接，以实现主板9与信号接线板16和控制显示板3的电连接。
53.主板9通过直插连接的方式使各个电气连接件相互插接，以确保电信号的稳定传输，能够实现整机组装和调试工序简单便捷，降低生产的难度和人力、物力等资源成本。
54.主板9包括：电源模块、数据处理单元和数据通讯单元，电源模块用于向数据处理单元和数据通讯单元供电，数据通讯单元与数据处理单元连接，数据处理单元用于数据处理，数据通讯单元用于数据传输；
55.数据处理单元，即主控单元包括：电压/电流信号采集与处理单元和电压/电流信号转换单元，电压/电流信号采集与处理单元与电压/电流信号转换单元连接；其中，
56.电压/电流信号采集与处理单元用于采集电压/电流信号并处理，并通过电压/电流信号转换单元转换为输出信号。
57.电压/电流信号采集与处理单元采集控制显示板3设定的电压/电流信号和质量流量控制器的电压/电流信号并对二者进行比对处理，电压/电流信号转换单元将电压/电流信号采集与处理单元采集和处理的电压/电流信号转换为输出信号，通过数据通讯单元和信号接线板16将输出信号传输至质量流量控制器的电磁阀，以对电磁阀的开度进行控制，也可以通过信号接线板16电连接外部设备，以对设定值、气体流量等相关数据监测。
58.如图7所示，电源模块包括供电电源和电源转化单元，电源转化单元用于将供电电源转化为电信号，并传输至数据处理单元和数据通讯单元以及其他各个功能模块和质量流量控制器的电磁阀进行供电；
59.数据处理单元和数据通讯单元构成微控制单元(microcontroller unit， mcu)，数据处理单元用于根据控制显示板3设置的参数采集信号并处理，数据通讯单元，包括232/485通讯单元，用于将数据处理单元输出的信号传输至信号接线板16，以输出至质量流量控制器和外部设备；
60.微控制单元还具有阀控功能，能够根据指令控制电磁阀等功能模块的开闭和运行。
61.主板9的各个功能模块与控制显示板3和信号接线板16配合，便于操作，其中，控制
显示板3包括操作/设置单元和流量信号转化及显示单元，操作/设置单元接收操作按钮4和调节旋钮7对参数的设置调节信号，并通过流量信号转化及显示单元转化为显示信号，以显示在液晶显示屏2上。各个模块之间的控制逻辑和电路原理等均为现有技术，能够被本领域技术人员所理解。
62.主板9的各个功能模块与控制显示板3一起实现模块化的设计，零部件少、电路板之间通过电气连接件直接对插，实现整机组装和调试工序简单便捷，降低生产的难度和人力、物力资源成本。
63.一对侧壁相对的表面分别设有电路板安装卡槽8，主板9的两侧插接于一对电路板安装卡槽8内。
64.前壳1的上下两端设有安装卡扣6，壳体12的开口端设有与安装卡扣 6一一对应的安装卡槽11和多个固定孔10，安装卡扣6卡接于安装卡槽11 内，前壳1通过穿过固定孔10的连接件与壳体12相连接，以使第二电气连接件5a与第一电气连接件5b、第四电气连接件5c与第三电气连接件5d 插接。可选地，连接件为螺栓，通过安装卡扣6与安装卡槽10对前壳1的安装位置进行定位，以便第二电气连接件5a与第一电气连接件5b精准插接，通过前壳1、壳体12与控制显示板3、主板9和信号接线板16的配合设计，能够使相对安装位置公差尺寸小于等于
±
0.1mm，以保证电路连通的准确性、可靠性。
65.壳体12的顶壁设有散热槽13和固定支架卡槽14，固定支架卡槽14内设有卡孔，用于与外部固定支架和卡扣相连接。用户可通过产品配套的外部固定支架和卡扣插入安装进固定支架卡槽14内，再通过外部固定支架两端的孔位与用户集成设备进行螺接固定安装。
66.本实用新型涉及的气体流量检控仪表，通过控制显示板将参数设置与显示功能集成于一体，实现了优化的集成设计，通过主板集成数据处理和传输等功能，形成模块化结构，部件间的接线通过电气连接件直接对插，具有零部件少、部件间的接线简化便于排线布局等特点，能够实现整机组装和调试工序简单便捷，降低生产的难度和资源成本，为气体流量检测行业/领域提供了有益的保障，进一步提高了相关集成装备使用的可靠性。
67.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。