一种质谱仪分布式UART总线控制系统及一种质谱仪的制作方法

本技术涉及质谱仪，特别是涉及一种质谱仪分布式uart总线控制系统及一种质谱仪。

背景技术：

1、质谱仪是一种分离和检测不同样本中化合物的仪器，其原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场或磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量的一类仪器。其中，质谱仪主要由以下几部分组成：样品引入系统、离子源、离子聚焦系统、质量分析器、检测系统、整机控制系统、真空系统、计算机等。

2、随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，分布式控制系统，较之集中型计算机控制系统在适应范围、可拓展性以及抗故障能力等方面展现出明显的优越性，已经被越来越多的用在工业控制领域。uart(universal asynchronous receivertransmitter)控制器局域网作为典型的分布式控制系统被广泛地用于工业自动化、医疗设备、工业设备等领域。

3、目前市场上的质谱仪大多采用一个主机和多个从机的通讯网络，一切行为的发起基本是通过计算机这个主机来完成，各个质谱仪主机作为从机之间也必须通过计算机这个主机来进行从机间通讯，因此，对于从机之间需要及时响应的紧急处理操作得不到实时执行，需要一种合适控制系统来调节质谱仪主机和计算机之间的连接。另外，由于现有的计算机技术不断更新迭代，低层的计算机语言还需要转译到计算机二进制来达到功能的实现，但是该转译过程会影响仪器的稳定性和可靠性。此外，随着现有质谱仪新功能的不断开发，需要及时的进行功能模块的更新或增删，而现有的通讯网络模块为适应质谱仪的功能更新，无论是在硬件上还是软件上改动都是比较大，导致成本比较高，效率比较慢。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种质谱仪分布式uart总线控制系统及一种质谱仪，用于解决现有技术中存在的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种质谱仪分布式uart总线控制系统，应用于质谱仪主机与计算机的连接，其中，所述计算机包括：计算机模块和串行通讯转接模块；所述计算机模块设置有uart通信单元，所述串行通讯转接模块设置有第一接口和第二接口；所述计算机模块中的uart通信单元通过串行总线与所述串行通讯转接模块的第一接口连接；所述质谱仪主机通过串行总线与所述串行通讯转接模块的第二接口连接。

3、可选地，所述质谱仪主机包括：电压控制模块、真空控制模块、三维平台控制模块、电压脉冲模块、信号延时模块和电控模块；

4、所述计算机模块中的uart通信单元包括pcie转uart通讯卡，所述计算机模块中的第一接口包括db44接口，所述计算机模块中的第二接口包括db9接口；

5、其中，所述计算机模块中的pcie(peripheral component interconnectexpress，高速串行计算机扩展总线标准，简称pcie)转uart(universal asynchronousreceiver/transmitter，通用异步收发器，简称uart)通讯卡通过串行总线与所述串行通讯转接模块的db44接口连接；所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述三维平台控制模块、所述电压脉冲模块、所述信号延时模块和所述电控模块通过串行总线与所述串行通讯转接模块的db9接口连接。

6、可选地，所述电压控制模块和所述真空控制模块有节点间通讯，所述真空控制模块和所述三维平台控制模块有节点间通讯，所述电压脉冲模块和所述信号延时模块有节点间通讯，所述电控模块和所述真空控制模块有节点间通讯。

7、可选地，所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述三维平台控制模块、所述电压脉冲模块、所述信号延时模块和所述电控模块均设置有控制器和串行芯片收发器；其中，所述控制器包括以下至少之一：rs232控制器、rs485控制器、rs422控制器；

8、所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述三维平台控制模块、所述电压脉冲模块、所述信号延时模块和所述电控模块中的串行芯片收发器通过串行总线与所述串行通讯转接模块的db9接口连接。

9、可选地，所述计算机模块中的pcie转uart通讯卡设置有rs232、rs485和/或rs422通讯协议；所述电压控制模块输出的最大电压值为20000v，最小电压值为-20000v。

10、可选地，所述信号延时模块、所述电压脉冲模块、所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述电控模块、所述三维平台控制模块和所述计算机模块的识别符，按优先权排序从高到低依次为0、1、2、3、4、5、6。

11、可选地，所述信号延时模块、所述电压脉冲模块、所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述电控模块、所述三维平台控制模块和所述计算机模块的地址位依次为0x8d、0x9d、0x0d、0xad、0xbd、0xcd。

12、可选地，在所述计算机模块、所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述串行通讯转接模块、所述三维平台控制模块、所述电压脉冲模块、所述信号延时模块和所述电控模块中，任意两个模块间的uart通讯数据帧为8bit识别符的标准帧，对应的uart通讯波特率为115200bd/s。

13、可选地，所述串行总线为双绞屏蔽的串口线；所述电压控制模块、所述真空控制模块、所述三维平台控制模块、所述电压脉冲模块、所述信号延时模块和所述电控模块通过db9串口线与所述串行通讯转接模块的db9接口连接。

14、本申请还提供一种质谱仪，所述质谱仪包括有如上述中任一所述的质谱仪主机，以及与所述质谱仪主机连接的计算机。

15、如上所述，本实用新型提供一种质谱仪分布式uart总线控制系统及一种质谱仪，具有以下有益效果：在本实用新型中，计算机模块中的pcie转uart通讯卡通过串行总线与串行通讯转接模块的db44接口连接；电压控制模块、真空控制模块、三维平台控制模块、电压脉冲模块、信号延时模块和电控模块通过串行总线与串行通讯转接模块的db9接口连接，可以让质谱仪主机和计算机形成uart总线的拓扑结构连接，从而实现质谱仪上各模块节点之间的数据传输与交互，使应该及时响应的操作得到立即执行，提高质谱仪的可靠性。并且本实用新型可以点对点、一点对多点及全局广播式的传输数据；根据各节点的功能设置各节点相对应的优先级，采用非破坏性仲裁技术，有效避免了总线冲突；另外，还可以方便地增删节点。并且，本实用新型让质谱仪主机和计算机形成uart总线的拓扑结构连接，可以实现对质谱仪的智能化管理，提高质谱仪的可靠性、稳定性和可扩展性。

技术特征：

1.一种质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述控制系统应用于质谱仪主机与计算机的连接；其中，所述计算机包括：计算机模块(1)和串行通讯转接模块(4)；所述计算机模块(1)设置有uart通信单元，所述串行通讯转接模块(4)设置有第一接口和第二接口；所述计算机模块(1)中的uart通信单元通过串行总线与所述串行通讯转接模块(4)的第一接口连接；所述质谱仪主机通过串行总线与所述串行通讯转接模块(4)的第二接口连接。

2.根据权利要求1所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述质谱仪主机包括：电压控制模块(2)、真空控制模块(3)、三维平台控制模块(5)、电压脉冲模块(6)、信号延时模块(7)和电控模块(8)；

3.根据权利要求2所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述电压控制模块(2)和所述真空控制模块(3)有节点间通讯，所述真空控制模块(3)和所述三维平台控制模块(5)有节点间通讯，所述电压脉冲模块(6)和所述信号延时模块(7)有节点间通讯，所述电控模块(8)和所述真空控制模块(3)有节点间通讯。

4.根据权利要求2所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述电压控制模块(2)、所述真空控制模块(3)、所述三维平台控制模块(5)、所述电压脉冲模块(6)、所述信号延时模块(7)和所述电控模块(8)均设置有控制器和串行芯片收发器；其中，所述控制器包括以下至少之一：rs232控制器、rs485控制器、rs422控制器；

5.根据权利要求2或4所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述计算机模块(1)中的pcie转uart通讯卡设置有rs232、rs485和/或rs422通讯协议；所述电压控制模块(2)输出的最大电压值为20000v，最小电压值为-20000v。

6.根据权利要求2所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述信号延时模块(7)、所述电压脉冲模块(6)、所述电压控制模块(2)、所述真空控制模块(3)、所述电控模块(8)、所述三维平台控制模块(5)和所述计算机模块(1)的识别符，按优先权排序从高到低依次为0、1、2、3、4、5、6。

7.根据权利要求2或6所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述信号延时模块(7)、所述电压脉冲模块(6)、所述电压控制模块(2)、所述真空控制模块(3)、所述电控模块(8)、所述三维平台控制模块(5)和所述计算机模块(1)的地址位依次为0x8d、0x9d、0x0d、0xad、0xbd、0xcd。

8.根据权利要求2所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，在所述计算机模块(1)、所述电压控制模块(2)、所述真空控制模块(3)、所述串行通讯转接模块(4)、所述三维平台控制模块(5)、所述电压脉冲模块(6)、所述信号延时模块(7)和所述电控模块(8)中，任意两个模块间的uart通讯数据帧为8bit识别符的标准帧，对应的uart通讯波特率为115200bd/s。

9.根据权利要求2所述的质谱仪分布式uart总线控制系统，其特征在于，所述串行总线为双绞屏蔽的串口线；所述电压控制模块(2)、所述真空控制模块(3)、所述三维平台控制模块(5)、所述电压脉冲模块(6)、所述信号延时模块(7)和所述电控模块(8)通过db9串口线与所述串行通讯转接模块(4)的db9接口连接。

10.一种质谱仪，其特征在于，所述质谱仪包括有如权利要求1至9中任一所述的质谱仪主机，以及与所述质谱仪主机连接的计算机。

技术总结
本技术提供一种质谱仪分布式UART总线控制系统及一种质谱仪，该控制系统应用于质谱仪主机与计算机的连接；质谱仪主机包括电压控制模块、真空控制模块、三维平台控制模块、电压脉冲模块、信号延时模块和电控模块；计算机包括计算机模块和串行通讯转接模块；计算机模块中的PCIE转UART通讯卡通过串行总线与串行通讯转接模块的DB44接口连接；质谱仪主机中的各个模块通过串行总线与串行通讯转接模块的DB9接口连接，从而实现质谱仪上各模块节点之间的数据传输与交互，使应该及时响应的操作得到立即执行，提高质谱仪的可靠性。本技术让质谱仪主机和计算机形成UART总线的拓扑结构连接，可以实现对质谱仪的智能化管理，提高质谱仪的可靠性、稳定性和可扩展性。

技术研发人员：凌晓群,林志敏,梁曼玉
受保护的技术使用者：中元汇吉生物技术股份有限公司
技术研发日：20230630
技术公布日：2024/1/15