冷媒气体泄漏检测装置及系统的制作方法

1.本技术涉及半导体测试技术领域，尤其是涉及一种冷媒气体泄漏检测装置及系统。


背景技术：

2.目前，半导体行业温控技术领域的冷媒气体泄漏检测，通常采用手持式冷媒检测仪的方式进行，比如使用温控器来检测环境的温度。而使用手持式冷媒检测仪进行检测存在以下几个问题：
3.1、不能实时检测冷媒是否泄漏，通常情况下，在制冷设备不能正常工作时，工作人员才会使用冷媒检测仪检测冷媒是否发生了泄漏，往往这个时候冷媒已经大量泄漏，损失较大。
4.2、使用的手持式冷媒检测仪的单个成本在数千元，单个温控器成本在几百元不等，用量较多，成本较高。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种冷媒气体泄漏检测装置及系统，通过冷媒检测电路、温湿度检测电路、ad转换电路和控制电路，实现冷媒气体泄漏的自动精准检测，并在确定发生泄漏时及时报警，且设备简单成本低。
6.第一方面，本技术实施例提供一种冷媒气体泄漏检测装置，装置包括：控制电路、ad转换电路、冷媒检测电路和温湿度检测电路；其中，冷媒检测电路、ad转换电路和控制电路依次连接；温湿度检测电路与ad转换电路连接；冷媒检测电路用于实时采集环境中的冷媒气体浓度模拟电压信号，并将冷媒气体浓度模拟电压信号发送至ad转换电路；ad转换电路用于将冷媒气体浓度模拟电压信号转换为冷媒气体浓度数字信号，并将冷媒气体浓度数字信号发送至控制电路；控制电路用于根据冷媒气体浓度数字信号确定冷媒气体浓度，并在判断冷媒气体浓度超过预设参考浓度时输出冷媒泄漏报警信号；温湿度检测电路用于实时采集冷媒检测电路所处环境中的温湿度模拟电压信号，并将温湿度模拟电压信号发送至ad转换电路；ad转换电路还用于将温湿度模拟电压信号转换为温湿度数字电压信号，并将温湿度数字电压信号发送至控制电路；控制电路还用于根据温湿度数字电压信号确定温湿度信息，根据温湿度信息的变化情况，实时调整预设参考浓度。
7.在本技术较佳的实施方式中，上述控制电路还用于在判断温湿度信息超过预设温湿度阈值时，输出温湿度异常报警信号。
8.在本技术较佳的实施方式中，上述冷媒气体泄漏检测装置还包括：与控制电路连接的定时电路；控制电路还用于在检测到冷媒检测电路的预设上电时间达到定时电路所设定的时间时，控制冷媒检测电路开始工作。
9.在本技术较佳的实施方式中，上述冷媒检测电路包括：设置于冷媒管路上的至少一个冷媒传感器；控制电路还用于在输出冷媒泄漏报警信号的同时，根据冷媒传感器的标
识确定发生冷媒泄漏的位置。
10.在本技术较佳的实施方式中，上述温湿度检测电路包括：在每个冷媒传感器的位置对应指定范围内设置的温湿度传感器；温湿度传感器用于采集对应冷媒传感器所处位置的温湿度模拟信号。
11.在本技术较佳的实施方式中，上述冷媒气体泄漏检测装置还包括：分别与冷媒检测电路、ad转换电路、温湿度检测电路、控制电路连接的电源控制电路、电源电路；电源控制电路用于控制冷媒检测电路、温湿度检测电路的通电、断电以及冷媒检测电路、温湿度检测电路的供电电压的切换；电源电路为冷媒检测电路、温湿度检测电路和控制电路提供电源。
12.在本技术较佳的实施方式中，上述控制电路包括mcu芯片、mcu接口电路；mcu芯片通过mcu接口电路分别与ad转换电路、电源电路和电源控制电路连接。
13.在本技术较佳的实施方式中，上述控制电路还包括：与mcu芯片连接的调试接口电路。
14.第二方面，本技术实施例还提供一种冷媒气体泄漏检测系统，系统包括上位机以及如第一方面所述的冷媒气体泄漏检测装置；上位机与冷媒气体泄漏检测装置中的控制电路连接；上位机用于接收控制电路发送的冷媒气体浓度信息和/或冷媒泄漏报警信号。
15.在本技术较佳的实施方式中，上述控制电路包括mcu芯片、can接口电路；mcu芯片通过can接口电路与上位机连接。
16.本技术实施例提供的冷媒气体泄漏检测装置及系统中，装置包括：控制电路、ad转换电路、冷媒检测电路和温湿度检测电路；其中，冷媒检测电路、ad转换电路和控制电路依次连接；温湿度检测电路与ad转换电路连接；冷媒检测电路用于实时采集环境中的冷媒气体浓度模拟电压信号，并将冷媒气体浓度模拟电压信号发送至ad转换电路；ad转换电路用于将冷媒气体浓度模拟电压信号转换为冷媒气体浓度数字信号，并将冷媒气体浓度数字信号发送至控制电路；控制电路用于根据冷媒气体浓度数字信号确定冷媒气体浓度，并在判断冷媒气体浓度超过预设参考浓度时输出冷媒泄漏报警信号；温湿度检测电路用于实时采集冷媒检测电路所处环境中的温湿度模拟电压信号，并将温湿度模拟电压信号发送至ad转换电路；ad转换电路还用于将温湿度模拟电压信号转换为温湿度数字电压信号，并将温湿度数字电压信号发送至控制电路；控制电路还用于根据温湿度数字电压信号确定温湿度信息，根据温湿度信息的变化情况，实时调整预设参考浓度。本技术实施例通过温湿度检测电路、ad转换电路采集转换得到的温湿度信息对冷媒检测电路的预设参考浓度进行实时调整，然后基于预设参考浓度和通过冷媒检测电路、ad转换电路采集转换得到的冷媒气体浓度进行比较，确定冷媒泄漏检测结果，并在确定发生泄漏时及时报警，且设备简单成本低。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种冷媒气体泄漏检测装置的结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的另一种冷媒气体泄漏检测装置的结构示意图；
20.图3为本技术实施例提供的一种控制过程示意图；
21.图4为本技术实施例提供的另一种冷媒气体泄漏检测装置的结构示意图；
22.图5为本技术实施例提供的另一种冷媒气体泄漏检测装置的结构示意图；
23.图6为本技术实施例提供的一种冷媒气体泄漏检测系统的结构示意图；
24.图7为本技术实施例提供的一种冷媒气体泄漏检测系统的工作框图。
具体实施方式
25.下面将结合实施例对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.在半导体行业中，温控技术领域的冷媒气体泄漏检测，通常采用手持式冷媒检测仪的方式进行，手持式冷媒检测仪用量较多，成本较高。
27.基于此，本技术实施例提供一种冷媒气体泄漏检测装置及系统，通过冷媒检测电路、温湿度检测电路、ad转换电路和控制电路，实现冷媒气体泄漏的自动精准检测，并在确定发生泄漏时及时报警，且设备简单成本低。
28.为便于对本实施例进行理解，首先对本技术实施例所公开的一种冷媒气体泄漏检测装置进行详细介绍。
29.图1为本技术实施例提供的一种冷媒气体泄漏检测装置的结构框图，该装置包括：控制电路11、ad转换电路12、冷媒检测电路13和温湿度检测电路14；其中，冷媒检测电路13、ad转换电路12和控制电路11依次连接；温湿度检测电路14与ad转换电路12连接；冷媒检测电路13用于实时采集环境中的冷媒气体浓度模拟电压信号，并将冷媒气体浓度模拟电压信号发送至ad转换电路12；ad转换电路12用于将冷媒气体浓度模拟电压信号转换为冷媒气体浓度数字信号，并将冷媒气体浓度数字信号发送至控制电路11；控制电路11用于根据冷媒气体浓度数字信号确定冷媒气体浓度，并在判断冷媒气体浓度超过预设参考浓度时输出冷媒泄漏报警信号；温湿度检测电路14用于实时采集冷媒检测电路13所处环境中的温湿度模拟电压信号，并将温湿度模拟电压信号发送至ad转换电路12；ad转换电路12还用于将温湿度模拟电压信号转换为温湿度数字电压信号，并将温湿度数字电压信号发送至控制电路11；控制电路11还用于根据温湿度数字电压信号确定温湿度信息，根据温湿度信息的变化情况，实时调整预设参考浓度。
30.上述冷媒检测电路13可以是设置于冷媒管道上的至少一个冷媒传感器，为了提高检测准确性，可以在容易发生泄漏的管道部位设置冷媒传感器。上述冷媒检测电路13实时检测冷媒气体浓度，输出采集到的冷媒气体浓度模拟电压值。冷媒传感器正常工作后，在标定的环境中，通过滑动变阻器调节冷媒实时电压值，使其低于冷媒参考电压值1.9v，一般调节到1.8v左右，当检测到冷媒气体泄漏后，传感器表面通过与冷媒气体产生化学反应导致内部阻值变化，从而使其输出电压发生变化，冷媒实时电压值会上升并高于冷媒参考电压值，此时控制电路会进行报警。
31.上述装置的具体工作过程如下：冷媒检测电路13将采集的冷媒气体浓度模拟电压信号传输给ad转换电路12；上述ad转换电路12可以为adc芯片，比如，通过ad7175实现模拟
量采集和转换，对应的软件模块需要对ad7175进行相关的配置，并将各个端口采集到的模拟量电压进行转换以及优化滤波处理，最终输出数字量电压值。即adc芯片把采集到的模拟电压进行转换和滤波优化处理，然后通过spi接口将冷媒气体浓度数字信号传输给控制电路11中的mcu，mcu通过算法公式计算后得出冷媒气体浓度，并在判断冷媒气体浓度超过预设参考浓度时输出冷媒泄漏报警信号。
32.本技术实施例提供的冷媒气体泄漏检测装置包括：控制电路、ad转换电路、温湿度检测电路和冷媒检测电路；采用上述电路的形式，成本大概在几百元左右，大大的降低了冷媒检测成本；而且能够通过温湿度检测电路、ad转换电路采集转换得到的温湿度信息对冷媒检测电路的预设参考浓度进行实时调整，基于预设参考浓度和通过冷媒检测电路、ad转换电路采集转换得到的冷媒气体浓度进行比较，确定冷媒泄漏检测结果，并在确定发生泄漏时及时报警，即能够实时准确检测冷媒气体是否泄漏，及时进行报警，快速止损，避免造成更大的损失。
33.申请人在对冷媒检测研究过程中发现，目前通过手持检测仪的方式只能检测环境中有无冷媒气体泄漏，而不能确认冷媒气体泄漏的具体位置。温控器可检测环境的温度，不能对冷媒传感器工作环境的湿度进行实时检测。基于此，本技术实施例还提供一种冷媒气体泄漏检测装置的结构框图，参见图2所示，该冷媒气体泄漏检测装置中，冷媒检测电路13包括：设置于冷媒管路上的至少一个冷媒传感器131(图2中示出1到n个)；控制电路11还用于在输出冷媒泄漏报警信号的同时，根据冷媒传感器131的标识确定发生冷媒泄漏的位置。
34.温湿度检测电路14包括：在每个冷媒传感器131的位置对应指定范围内设置的温湿度传感器141；温湿度传感器141用于采集对应冷媒传感器131所处位置的温湿度模拟信号，并将温湿度模拟电压信号发送至ad转换电路12；ad转换电路12还用于将温湿度模拟电压信号转换为温湿度数字电压信号，并将温湿度数字电压信号发送至控制电路11；控制电路11还用于根据温湿度数字电压信号确定温湿度信息，并在判断温湿度信息超过预设温湿度阈值时，输出温湿度异常报警信号。
35.上述温湿度信息的确定过程如下：温湿度传感器实时检测冷媒传感器周边环境的温湿度，输出采集到的温湿度模拟电压值。温湿度传感器表面温湿度变化引起阻值变化，使输出电压发生变化，输出电压通过adc转换后发送给控制电路中的mcu，mcu通过公式：
36.t＝-66.875+218.75*vt/vdd和rh＝-12.5+125*vrh/vdd；
37.计算即可得到温湿度值。
38.这样可以实时了解冷媒传感器周边的温度情况，以便对参考浓度信息进行调整。即上述控制电路还用于根据温湿度信息的变化情况，实时调整参考浓度信息。技术手册以及实验数据表明，冷媒传感器本身的性能会受到温湿度的影响，在同一冷媒气体环境中，逐步增加温度或者湿度，冷媒传感器测得的冷媒实时电压值会逐渐增加。温湿度检测电路14便于实时检测冷媒传感器131工作环境的温湿度，并将湿湿度模拟信号通过ad转换电路12发送至控制电路11的mcu，mcu进行实时的参考浓度调节，避免因温湿度变化引起的冷媒实时电压值的变化而触发的误报警，具体的控制流程如图3所示。
39.本技术较佳的实施例中，单个ad转换电路(ad采集板)可以接入四路冷媒传感器和四路温湿度传感器。ad采集板共有16个信号通道，每个冷媒采集板及温湿度采集板需要占用4个通道，所以一个ad控制板可以接入4个冷媒采集板和4个温湿度采集板，即4路冷媒传
感器和4路温湿度传感器。冷媒传感器及温湿度传感器的体积小巧，便于安装，可以安装在冷媒管道的易泄漏部位，哪个位置的传感器报警，便能确定冷媒气体的泄漏部位。
40.另外，申请人在研究冷媒检测中还发现，冷媒传感器上电时，其电压输出引脚电压会突然升高，检测到的冷媒实时电压值会超过冷媒参考电压，造成冷媒泄漏报警，而此时传感器所处的环境可能并没有冷媒气体，此时就导致了误报警问题的产生。
41.基于此，本技术实施例中，上述冷媒气体泄漏检测装置还包括：与控制电路11连接的定时电路15，参见图4所示；控制电路11还用于在检测到冷媒检测电路的预设上电时间达到定时电路所设定的时间时，控制冷媒检测电路13开始工作。
42.引入定时电路后，冷媒传感器初上电时并不能立刻进入工作状态，不会误报警，大概15分钟后(冷媒传感器的启动时间大约为12分钟)，传感器才会正常工作，避免了上电误报警的问题发生。
43.参见图5所示，上述冷媒气体泄漏检测装置还包括：分别与冷媒检测电路13、ad转换电路12、温湿度检测电路14、控制电路11连接的电源控制电路16、电源电路17；电源控制电路16与电源电路17连接。电源控制电路16用于控制检测电路的通电、断电以及检测电路供电电压的切换；电源电路17为检测电路和控制电路提供电源。在本技术较佳的实施方式中，上述控制电路包括mcu芯片、mcu接口电路；mcu芯片通过mcu接口电路分别与ad转换电路、电源电路和电源控制电路连接。控制电路还包括：与mcu芯片连接的调试接口电路，用于完成芯片功能调试。
44.mcu通过实现对外部继电器的控制，实现对传感器供电的控制以及供电电源的切换(传感器电源可以切换为5v或者24v)。
45.本技术实施例提供的冷媒气体泄漏检测装置，应用于半导体行业温控技术领域，ad控制板可以同时连接四路冷媒传感器和四路温湿度传感器；既可以实时检测冷媒气体浓度又可以实时检测冷媒传感器工作环境的温湿度；在检测到冷媒气体泄漏时或者温湿度异常时可以通过mcu或上位机进行报警；冷媒及温湿度传感器体积小巧，安装容易，便于进一步确定冷媒气体泄露的位置；定时电路的设置可以防止冷媒传感器上电误报警；冷媒气体浓度信息和温湿度信息的同时检测，可以对参考浓度信息进行实时调整，以确保检测到的冷媒浓度信息及报警是准确的。
46.基于上述装置实施例，本技术实施例还提供一种冷媒气体泄漏检测系统，参见图6所示，该系统包括上位机62以及如上面所述的冷媒气体泄漏检测装置64；上位机62与冷媒气体泄漏检测装置64中的控制电路642连接；上位机62用于接收控制电路642发送的冷媒气体浓度信息和/或冷媒泄漏报警信号。上位机软件界面可以显示冷媒检测电路当前环境的温湿度值，显示冷媒传感器的工作状态和冷媒浓度实时电压值以及冷媒气体浓度。
47.在本技术较佳的实施方式中，上述控制电路642包括mcu芯片、can接口电路；mcu芯片通过can接口电路与上位机连接。
48.在冷媒气体检测之前，首先可以多种信息配置，如spi通讯配置(mcu和adc芯片之间)，can通讯配置(mcu和上位机之间)，相关定时器的配置等。调用stm32底层can及spi库文件，进行各种参数配置，结合can通讯协议，编写相应的收发函数，最终实现完整的通讯功能。通过上位机界面还可以实现传感器的通断控制。
49.本技术实施例中，ad转换电路(如ad7175芯片)将冷媒传感器采集的冷媒气体模拟
信号和温湿度模拟信号进行模数转换、滤波优化处理，mcu读取ad转换电路输出的数字量电压值，mcu和ad芯片之间通过spi总线进行通讯，然后mcu对数字量电压值进行对应的算法处理，并将换算后的温湿度信息和冷媒气体浓度信息通过can收发器发送给上位机。工作框图如图7所示。
50.本技术实施例提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述装置实施例相同，为简要描述，系统的实施例部分未提及之处，可参考前述装置实施例中相应内容。
51.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
52.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。