一种适用于手套箱过渡舱的报警装置的制作方法

本发明属于手套箱相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于手套箱过渡舱的报警装置。

背景技术：

手套箱是一种化学、材料、生物与核工业等领域中常用的装置，例如为了防止金属锂与空气中的氧气、氮气和水反应，锂电池的研发一般在氩气气氛的手套箱内进行。化学工作者也常在手套箱中使用其他易与空气反应的药品。

一般的手套箱使用过渡舱作为药品和实验工具进出手套箱中的通道。过渡舱是一个具有两个气密门的密闭容器，一侧与外界相通称为外舱门，一侧与手套箱内部相通称为内舱门。工作人员需要将物品放进手套箱时先打开外盖将物品放进过渡舱，关闭外盖后操作阀门抽出过渡舱中的空气、充入工作气体(氩气或者氮气)(以下将抽出过渡舱中的空气、充入工作气体的操作简称为抽充)，再打开内舱门将物品移入手套箱内部并关闭内舱门，如此可保证没有空气进入手套箱内部、破坏无水无氧的手套箱内部气氛。当工作人员需要将物品取出手套箱时则需先确认过渡舱内部气氛，如果过渡舱内部为空气时需先如上所述进行抽充操作再打开内舱门将物品放入过渡舱，关闭内舱门，然后打开外舱门将物品取出。

当前市面上的手套箱过渡舱只有纯机械的开启和关闭装置，没有提醒或者报警装置，只能依靠工作人员的自觉保证正常工作流程。如果工作人员疏忽大意或者相互沟通不畅，可能对手套箱进行误操作使得空气进入手套箱内部，轻则引起手套箱内的昂贵药品变质，重则使得手套箱内的易自燃药品起火爆炸、引发安全事故。尽管大部分手套箱安装有带铜触媒的内循环净化装置，可以在误操作后缓慢除去手套箱内的水和氧气，但是无法挽回期间药品的变质，更无法挽回可能的安全事故所带来的损失。一般而言，手套箱的误操作有以下几种：(1)工作人员打开外舱门将物品放入过渡舱，忘记进行抽充操作就打开内舱门，使得过渡舱中的空气进入手套箱；(2)工作人员将物品取出手套箱并关闭外舱门，此时过渡舱内变成空气状态，一段时间后工作人员需要将其他的物品取出手套箱，未确认过渡舱的状态就直接打开了内舱门，使得过渡舱中的空气进入手套箱。相应地，本领域存在着发展一种能够有效防止误操作的适用于手套箱过渡舱的报警装置的技术需求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于手套箱过渡舱的报警装置，其基于现有手套箱过渡舱的工作特点，研究及设计了一种能够有效防止误操作的适用于手套箱过渡舱的报警装置。所述报警装置通过传感组件检测手套箱的状态，并将检测到的状态数据传输给控制组件，进而所述控制组件根据接收到的数据来控制执行组件发出报警信号，以提醒工作人员进行正确操作，或者直接将过渡舱锁定以避免工作人员误操作，如此有效地避免了误操作，提高了可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于手套箱过渡舱的报警装置，所述报警装置包括传感组件、控制组件及执行组件，所述传感组件设置在手套箱过渡舱上，其用于探测手套箱的工作状态，并将探测到的工作状态传输给所述控制组件；

所述控制组件用于根据接受到的所述工作状态向所述执行组件发出指令；所述执行组件用于根据接受到的所述指令发出警报信号以提醒工作人员或者直接将过渡舱锁定以避免工作人员误操作。

进一步地，所述报警装置还包括显示屏，所述显示屏连接于所述控制组件，所述控制组件控制所述显示屏显示其接受到的工作状态，以提示工作人员进行相应操作；所述工作状态包括内外舱门开启状态及抽气状态。

进一步地，所述传感组件为电感接近开关、接近传感器、霍尔开关、霍尔传感器、光电开关及光电传感器中的一种或两种。

进一步地，所述控制组件是三极管、场效应管、继电器、单片机或者微处理器。

进一步地，所述执行组件为声报警装置、光报警装置、电磁铁驱动的舱门锁定装置或者电机驱动的舱门锁定装置。

进一步地，所述舱门锁定装置用于根据接受到的指令直接将过渡舱锁定以避免工作人员误操作。

进一步地，所述传感组件包括霍尔接近开关及漫反射光电开关，所述控制组件包括单片机，所述执行组件包括声光报警器；所述报警装置还包括电源、第一稳压芯片及第二稳压芯片，所述霍尔接近开关、所述声光报警器及所述漫反射光电开关分别连接于所述单片机，所述电源依次通过所述第一稳压芯片及所述第二稳压芯片连接于所述单片机。

进一步地，所述霍尔接近开关固定在所述手套箱过渡舱上，所述手套箱过渡舱的外舱盖上与所述霍尔接近开关相对应的位置设置有磁钢，所述磁钢与所述霍尔接近传感器之间具有预定间距。

进一步地，所述漫反射光电开关与过渡舱操作手柄相对间隔设置，使得所述过渡舱操作手柄在工作人员未将手放置在其上时无法触发所述漫反射光电开关。

进一步地，所述传感组件包括设置在过渡舱上的气压表，所述气压表用于检测所述过渡舱内的气压数据，并将所述气压数据传输给所述控制组件，所述控制组件根据接受到的所述气压数据控制所述执行组件取消警报或者解除所述过渡舱的锁定。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置主要具有以下有益效果：

1.所述控制组件用于根据接受到的所述工作状态向所述执行组件发出指令；所述执行组件用于根据接受到的所述指令发出警报信号以提醒工作人员或者直接将过渡舱锁定以避免工作人员误操作，避免了工作人员因为麻痹大意或者与其他工作人员交流不畅造成空气进入手套箱的情况，提高了可靠性及灵活性。

2.所述磁钢与所述霍尔接近传感器之间具有预定间距，所述预定距离确保所述磁钢在所述外舱门关闭条件下能被霍尔接近开关探测到，而在所述外舱门开启状态下不被所述霍尔接近开关探测到，从而准确地探测到外舱门的开启状态。

3.所述控制组件控制所述显示屏显示其接受到的工作状态，以提示工作人员进行相应操作，便于工作人员查看，直观易于查看。

4.所述漫反射光电开关与过渡舱操作手柄相对间隔设置，使得所述过渡舱操作手柄在工作人员未将手放置在其上时无法触发所述漫反射光电开关，如此能够较好地探测过渡舱的开启状态，进而准确地提醒工作人员进行相应的操作。

附图说明

图1中的(a)图、(b)图、(c)图、(d)图、(e)图、(f)图及(g)图分别是组成本发明第二实施方式提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置的电路的子电路图。

图2是本发明第三实施方式提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置的功能框图。

具体实施方式

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明较佳实施方式提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置，所述报警装置包括传感组件、控制组件及执行组件，所述传感组件设置在手套箱过渡舱上，其用于探测手套箱的工作状态，并将探测到的所述工作状态传输给所述控制组件。所述工作状态包括内外舱门开启状态及抽充操作的执行状态，即内外舱门是否打开，是否进行了抽充操作。

所述控制组件用于根据接受到的所述工作状态向所述执行组件发出指令。所述执行组件用于根据接受到的所述指令发出报警信号以提醒工作人员进行正确操作或者直接将所述过渡舱锁定以避免工作人员误操作。

本实施方式中，所述传感组件可以为电感接近开关/接近传感器、霍尔开关/霍尔传感器、或者光电开关/光电传感器；所述控制组件可以是三极管、场效应管、继电器、单片机或者微处理器；所述执行组件可以是声报警装置、光报警装置以及电磁铁驱动的舱门锁定装置或者电机驱动的舱门锁定装置，即所述执行组件包括报警装置及舱门锁定装置，所述报警装置用于根据接受到的指令发出报警信号；所述舱门锁定装置用于根据接受到的指令直接将舱门锁定以避免工作人员误操作。此外，所述报警装置可以直接由所述手套箱供电或者采用单独的供能组件自行供能。

实施例1

本发明第一实施方式提供的适用于手套箱的过渡舱的报警装置采用第一继电器作为控制组件，光电开关及电感接近开关作为传感组件，报警器作为执行组件。具体地，接近开关固定在所述手套箱过渡舱上，对应地所述过渡舱的外舱盖与所述电感接近开关相对应的位置设置有金属片。所述金属片与所述接近开关之间的间距确保所述金属片能够在所述外舱门关闭的条件下被所述接近开关探测到，此时，所述接近开关为断开状态，且其输出端为低电平，无法接触所述第一继电器，所述第一继电器的公共端与常开端断开，所述报警器不工作。当打开所述外舱门时，所述金属片与所述接近开关脱离作用间距，所述接近开关转换为闭合状态，输出高电平，所述第一继电器的公共端与常开端吸合，而常开端由于触发端相连，由此使得所述第一继电器进入自锁状态，所述外舱门关闭后所述接近开关断开，但是所述第一继电器的自锁维持所述报警器继续报警以提醒工作人员。本实施方式中，所述电感接近开关为pnp常闭型，采用dc6-36v供电，负载电流为300ma，探测距离为2mm。

所述光电开关与所述过渡舱的操作手柄相对设置并间隔一定距离，使得所述手柄无法触发所述光电开关。当所述手套箱舱门开启以后，工作人员在报警信号提醒下对所述手套箱进行抽充操作时，把手放在所述过渡舱操作手柄上，此时因为手与所述光电开关的距离拉近(而且手戴或者不戴乳胶手套时反射率均高于操作手柄的反射率)，使得漫反射回来的光强度超过所述光电开关的阈值，由此触发所述光电开关输出高电平，进而触发第二继电器，使得所述第二继电器的公共端与常开端吸合，与常闭端断开，使得所述第一继电器的常开端与电源正极之间断开，关闭所述报警器并使所述第一继电器自自锁状态返回未触发状态。整个报警装置恢复到初始状态，其可以由手套箱直接供给12v电压，或者外加12v锂电池组或者ac220v转dc12v电源适配器作为供能组件。本实施方式中，所述光电开关为漫反射光电开关，其为pnp常开型，采用dc6-36v供电，负载电流为300ma，探测距离为5cm。

实施例2

本发明第二实施方式提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置的电路图如图1所示，所述报警装置包括霍尔接近开关j2、荧光屏m1、声光报警器out、漫反射光电开关j3、单片机u3、电源j1、第一稳压芯片l7812及第二稳压芯片l7805，所述霍尔接近开关j2连接于所述单片机u3的p1.1接口，所述荧光屏m1连接于所述单片机u3；所述声光报警器out连接于所述单片机u3的p2.2接口。所述漫反射光电开关j3连接于所述单片机u3的p1.0接口。所述电源j1依次通过所述第一稳压芯片l7812及所述第二稳压芯片l7805连接于所述单片机u3，以为所述单片机u3进行供电。

所述霍尔接近开关j2光电开关固定在所述手套箱过渡舱上，外舱盖与所述霍尔接近开关j2相对应的位置设置有磁钢，所述磁钢与所述霍尔接近开关j2之间的间距确保所述磁钢在所述外舱门关闭条件下能被霍尔接近开关j2探测到，而在所述外舱门开启状态下不被所述霍尔接近开关j2探测到。当打开外舱门时，所述磁钢与所述霍尔接近开关j2脱离作用距离，所述霍尔接近开关j2转为闭合状态，并将信号传输给所述单片机u3。所述单片机u3通过预先设定的程度控制所述荧光屏m1输出“现在为空气状态，请抽气”，同时，所述单片机u3通过光耦合继电器驱动外接的所述声光报警器out。

所述漫反射光电开关j3与所述过渡舱操作手柄相对设置并间隔一定距离，使得所述手柄恰好无法触发所述漫反射光电开关j3。当所述手套箱舱门开启过以后，工作人员在报警信号提醒下对所述手套箱进行抽充操作，把手放在过渡舱操作手柄，此时因为手与所述漫反射光电开关j3的距离拉近(而且手戴或者不戴乳胶手套时反射率均高于操作手柄的反射率)，使得漫反射回来的光强度超过所述漫反射光电开关j3的阈值，使得所述漫反射光电开关j3转换为闭合状态，并将信号传输给所述单片机u3，所述单片机u3通过预定程序控制所述荧光屏m1输出“现在为氩气状态”，同时通光耦合继电器关闭外接的所述声光报警器out。本实施方式中的报警装置由所述电源j1依次经过所述第一稳压芯片l7812及所述第二稳压芯片l7805供电。本实施方式中，所述漫反射光电开关j3为pnp常开型，采用dc6-36v供电，负载电流为300ma，探测距离为5cm。

实施例3

请参阅图2，本发明第三实施方式提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置，所述报警装置采用接近开关与气压表作为传感组件，微处理器作为控制组件。当接近开关感应到手套箱过渡舱外舱门打开后将信号传输给所述微处理器，所述微处理器控制显示屏及报警器报警，并控制电磁门吸锁定手套箱内舱门。工作人员在报警信号提醒下对手套箱进行抽充操作以使得过渡舱气压下降和回升，所述气压表设置在过渡舱上，将气压数据传递给所述微处理器；当感应到气压下降和上升达到上下阈值时，所述微处理器取消报警状态并解除内部舱门的锁定。本实施方式中，所述报警装置由手套箱电源供电，所述微处理器可与所述手套箱主控芯片整合，兼手套箱净化主阀、水氧分压监控、真空泵开关等其他功能。

本发明提供的适用于手套箱过渡舱的报警装置，所述报警装置可以探测手套箱过渡舱的工作状态，在工作人员可能误操作时发出信号或者直接锁定舱门，避免了工作人员因为麻痹大意或者与其他工作人员交流不畅造成空气进入手套箱的情况，避免了手套箱内对空气敏感昂贵药品的变质或者危险药品接触空气、水自燃，避免了由此带来的经济损失和安全事故。

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。