一种故障检测装置及质谱仪的制作方法

1.本实用新型涉及故障检测技术领域，特别是涉及一种故障检测装置及质谱仪。


背景技术：

2.随着体外诊断产业的发展，人们对于医疗器械如质谱仪等的质量要求越来越高。质谱仪的动力系统包括电机及由电机带动的机械机构，该电机处于质谱仪中的真空封闭环境中，包括多个线圈且各个线圈的两端通过对应的供电端口连出所述真空腔体并与电源连接，以使各个线圈能够得电，进而保证电机带动所述机械结构动作。
3.电机作为该驱动系统的关键部件之一，其能否可靠工作影响着质谱仪是否能够可靠工作。但由于电机处于质谱仪中的真空封闭环境中，人为无法直接对其是否发生故障实现检测，导致电机工作的可靠性得不到保障，进而影响了质谱仪的稳定工作。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种故障检测装置及质谱仪，实现了对于处于封闭真空腔体的电机的工作状态的检测，便于及时发现故障并处理，且无需人为参与，自动化程度高，保障了质谱仪的工作性能。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种故障检测装置，应用于质谱仪中处于真空腔体中的电机，所述电机包括n个线圈，第i个线圈的两端通过第i个供电接口连出所述真空腔体，所述故障检测装置包括n个第一可控开关及处理模块，其中，n为不小于2的偶数，1≤i≤n且i为整数；
6.第i个第一可控开关通过第i个供电接口与第i个线圈串联；n个所述串联后的电路并联且所述并联后的电路分别与所述处理模块及电源连接；
7.所述处理模块还与各所述第一可控开关的控制端连接，用于控制各所述第一可控开关分别导通，并根据各所述第一可控开关分别导通时采集的所述并联后的电路两端的第一电压确定所述电机的工作状态。
8.优选的，所述处理模块包括ad采样模块、处理器、计时器及分频器；
9.所述计时器的一端与所述电源连接，所述计时器的另一端与所述分频器的输入端连接；
10.所述分频器的输出端与各所述第一可控开关的控制端连接，用于对所述计时器发送的等带宽的脉冲信号进行分频输出，以控制各所述第一可控开关分别导通；
11.所述ad采样模块分别与所述并联后的电路及所述处理器连接，用于采集各所述第一可控开关分别导通时所述并联后的电路两端的第一电压并传输至所述处理器；
12.所述处理器用于根据所述第一电压确定所述电机的工作状态。
13.优选的，所述处理模块还包括电压放大模块；
14.所述并联后的电路的一端分别与所述电压放大模块的第一输入端及所述ad采样模块的第一输入通道的第一端连接；所述并联后的电路的另一端分别与所述电压放大模块
的第二输入端及所述ad采样模块的第一输入通道的第二端连接；
15.所述电压放大模块的第一输出端与所述ad采样模块的第二输入通道的第一端连接，所述电压放大模块的第二输出端与所述ad采样模块的第二输入通道的第二端连接，用于将各所述第一可控开关分别导通时所述并联后的电路两端的第一电压放大预设倍数以得到第二电压，以使所述第二电压达到所述ad采样模块的采集分辨阈值；
16.所述ad采样模块的对应于所述第一输入通道的第一输出通道与所述处理器的第一输入端连接，所述ad采样模块的对应于所述第二输入通道的第二输出通道与所述处理器的第二输入端连接。
17.优选的，所述处理器为mcu。
18.优选的，还包括提示模块；
19.所述提示模块与所述处理模块连接，用于提示所述处理模块确定的所述电机的工作状态的结果。
20.优选的，所述提示模块为显示屏。
21.优选的，所述第一可控开关为继电器。
22.优选的，还包括稳流模块；
23.所述稳流模块设置在所述电源与所述并联后的电路之间且所述稳流模块的输入端与所述电源连接，所述稳流模块的第一输出端与所述并联后的电路的一端连接，所述稳流模块的第二输出端与所述并联后的电路的另一端连接，用于对所述电源输出的电压进行稳流处理，以使自身的输出电流稳定在预设稳流值。
24.优选的，所述稳流模块为恒流源集成芯片。
25.为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种质谱仪，包括控制模块及处于真空腔体中的电机，还包括第二可控开关及如上述所述的故障检测装置；
26.所述故障检测装置与所述电机连接；
27.所述第二可控开关设置在电源与所述故障检测装置之间且所述第二可控开关的第一端与所述电源连接，所述第二可控开关的第二端与所述故障检测装置连接，所述第二可控开关的控制端与所述控制模块连接，用于在接收到所述控制模块的导通信号时导通，在未接收到所述导通信号时关断；
28.所述控制模块用于在所述质谱仪开机或所述质谱仪停止同位素检测或待确定所述电机的工作状态时，向所述第二可控开关发送所述导通信号。
29.本实用新型提供了一种故障检测装置及质谱仪，应用于质谱仪中处于真空腔体中的电机，将各个第一可控开关通过每个线圈连出该真空腔体的供电接口与各个线圈串联，并将得到的n个串联后的电路并联，且并联后的电路与处理模块及电源连接，无需改变真空腔体中电机的本身的走线结构，处理模块控制n个第一可控开关分别导通，并采集所述并联后的电路两端的第一电压，以确定电机的工作状态。相较于现有技术，本技术提供的故障检测装置可以实现对于处于封闭真空腔体的电机的工作状态的检测，便于及时发现故障并处理，且无需人为参与，自动化程度高，保障了质谱仪的工作性能。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
31.图1为本实用新型提供的一种故障检测装置的结构示意图；
32.图2为本实用新型提供的另一种故障检测装置的结构示意图；
33.图3为本实用新型提供的一种质谱仪的结构示意图。
具体实施方式
34.本实用新型的核心是提供一种故障检测装置及质谱仪，实现了对于处于封闭真空腔体的电机的工作状态的检测，便于及时发现故障并处理，且无需人为参与，自动化程度高，保障了质谱仪的工作性能。
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
36.请参照图1，图1为本实用新型提供的一种故障检测装置的结构示意图。
37.该故障检测装置，应用于质谱仪中处于真空腔体中的电机，电机包括n个线圈，第i个线圈的两端通过第i个供电接口连出真空腔体，故障检测装置包括n个第一可控开关1及处理模块2，其中，n为不小于2的偶数，1≤i≤n且i为整数；
38.第i个第一可控开关1通过第i个供电接口与第i个线圈串联；n个串联后的电路并联且并联后的电路分别与处理模块2及电源连接；
39.处理模块2还与各第一可控开关1的控制端连接，用于控制各第一可控开关1分别导通，并根据各第一可控开关1分别导通时采集的并联后的电路两端的第一电压确定电机的工作状态。
40.本实施例中，考虑到现有技术中，人为无法直接对处于真空腔体中的电机是否发生故障实现检测，导致电机工作的可靠性及质谱仪工作的稳定性得不到保证。为解决上述技术问题，本技术提供了一种故障检测装置，无需人为参与，实现了对电机故障的自动化检测。
41.这里的电机包括但不限于步进电机，该电机包括n个线圈，每个线圈的两端均通过对应的供电接口连出该真空腔体，于是，第i个第一可控开关1通过第i个供电接口与第i个线圈串联，其中，第一可控开关1包括但不限于继电器。n个串联后的电路并联且并联后的电路分别与处理模块2及电源连接，具体的，如图1所示，其中，受限于图片展示篇幅，这里以n＝2为例进行说明。这里电机的工作状态具体包括短路、断路及正常工作，处理模块2通过控制各第一控开关分别导通，各第一可控开关1导通时构成一条检测环路，电机的线圈都有一定的阻值，则采集到的并联后的电路两端的第一电压本质上即为与当前导通的第一可控开关1对应的线圈上的压降，进一步的，据此确定电机的工作状态的步骤可以为当第一电压小于阈值下限时，说明对应的该线圈发生短路，于是确定电机的工作状态为短路；当第一电压大于阈值上限时，说明对应的该线圈发生断路，于是确定电机的工作状态为断路；当阈值下
限＜第一电压＜阈值上限，说明对应的该线圈正常工作，于是确定电机的工作状态为正常工作。
42.可以理解的是，由于本技术中的第一可控开关1的个数与线圈的个数是相同的，因此该故障检测装置可以实现对一个电机的故障检测，也可以实现对多个电机的故障检测，只需按照本技术中规定的连接线路进行连接即可。
43.综上，本技术提供了一种故障检测装置，无需改变真空腔体中电机的本身的走线结构，实现了对于处于封闭真空腔体的电机的工作状态的检测，便于及时发现故障并处理，且无需人为参与，自动化程度高，进而保障了质谱仪的工作性能。
44.在上述实施例的基础上：
45.请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种故障检测装置的结构示意图。
46.作为一种优选的实施例，处理模块2包括ad采样模块22、处理器21、计时器24及分频器23；
47.计时器24的一端与电源连接，计时器24的另一端与分频器23的输入端连接；
48.分频器23的输出端与各第一可控开关1的控制端连接，用于对计时器24发送的等带宽的脉冲信号进行分频输出，以控制各第一可控开关1分别导通；
49.ad采样模块22分别与并联后的电路及处理器21连接，用于采集各第一可控开关1分别导通时并联后的电路两端的第一电压并传输至处理器21；
50.处理器21用于根据第一电压确定电机的工作状态。
51.本实施例中，考虑到对于各个第一可控开关1的控制应保证是可靠有效的，该处理模块2可以包括ad采样模块22、处理器21、计时器24及分频器23，各个部分的连接方式在上述已经阐明，此处不再赘述。其中利用计时器24及分频器23组成控制各个第一可控开关1分别导通的控制电路，相较于单片机或者其他软件程序控制的方式，这种纯硬件的控制电路大大降低了使用成本和代码跑死故障的发生。
52.具体的，该ad采样模块22可以为ad采样芯片，芯片型号包括但不限于为ad7606，且该ad采样芯片的采样率可以为12bit，相较于8bit的ad采样芯片的精度更高。这里计时器24发送的等带宽的脉冲信号本质上可以理解为其提供的预定间隔时间和持续时间的脉冲信号。
53.可见，通过上述设置及对应的连接关系能够简单可靠地实现处理模块2的功能。
54.作为一种优选的实施例，处理模块2还包括电压放大模块25；
55.并联后的电路的一端分别与电压放大模块25的第一输入端及ad采样模块22的第一输入通道的第一端连接；并联后的电路的另一端分别与电压放大模块25的第二输入端及ad采样模块22的第一输入通道的第二端连接；
56.电压放大模块25的第一输出端与ad采样模块22的第二输入通道的第一端连接，电压放大模块25的第二输出端与ad采样模块22的第二输入通道的第二端连接，用于将各第一可控开关1分别导通时并联后的电路两端的第一电压放大预设倍数以得到第二电压，以使第二电压达到ad采样模块22的采集分辨阈值；
57.ad采样模块22的对应于第一输入通道的第一输出通道与处理器21的第一输入端连接，ad采样模块22的对应于第二输入通道的第二输出通道与处理器21的第二输入端连接。
58.本实施例中，进一步考虑到ad采样模块22存在采样分辨阈值，当对应的线圈短路时，由于采集到的第一电压过小很可能无法被该ad采样模块22采集到，因此该处理模块2还可以包括电压放大模块25，该电压放大模块25在电路中的具体连接方式如上述所述，此处不再赘述。具体的，电压放大模块25将各第一可控开关1分别导通时并联后的电路两端的第一电压放大预设倍数以得到第二电压，这里的预设倍数根据实际需求设置即可，而这里的电压放大模块25具体可以为由运算放大器构成的放大电路，此处不作特别的限定。进一步的，通常线圈发生短路时其两端的压降大致为0.5v左右，于是，以采集到的第一电压为0.5v为例，则这里的预设倍数可以为4倍，即通过该电压放大模块25将第一电压放大至2v输出，因此可以保证被ad采样模块22采集到。
59.于是，对于ad采样模块22来说，在各第一可控开关1分别导通时，通过自身的第一输入通道可以采集到所述第一电压并将该第一电压的采集结果通过第一输出通道传输至处理器21，且通过自身的第二输入通道采集所述第二电压并将该第二电压的采集结果通过第二输出通道传输至处理器21。对于处理器21来说，可以根据第一电压及第二电压确定电机的工作状态，即处理器21已知自身的第一输入端接收到的信息为正常的未经放大的信息，自身的第二输入端接收到的信息为经过放大后的信息，在第一电压过小时，其自身的第一输入端很可能接收不到任何信息(由于ad采样模块22很可能由于没达到其采集分辨阈值而采集不到)且只有第二输入端得到信息，则可以判定电机出现短路故障；在自身的第一输入端能够接收到第一电压时，则直接根据第一电压确定电机是否出现故障即可，比如，当第一电压大于5v时确定电机处于断路状态，当第一电压处于0.5v至5v之间时确定电机处于正常工作状态。
60.可见，通过上述电压放大模块25的设置及其与ad采样模块22及并联后的电路的连接方式，可以可靠地保证本技术中处理模块2的可靠工作。
61.作为一种优选的实施例，处理器21为mcu。
62.本实施例中，该处理器21可以为mcu(microcontroller unit，微控制单元)，mcu具有体积小、集成度高，运行速度快、可编程等优点，能可靠实现本技术中处理器21的控制逻辑，该mcu的型号包括但不限于stm32f407。
63.当然作为拓展，该处理器21也可以为其他的控制芯片，包括但不限于dsp芯片等。
64.作为一种优选的实施例，还包括提示模块；
65.提示模块与处理模块2连接，用于提示处理模块2确定的电机的工作状态的结果。
66.本实施例中，为了更加直观地展现电机的工作状态，便于工作人员更直观地掌握电机的工作状态后做出相应的动作，该故障检测装置还可以包括提示模块，用以提示处理模块2确定的电机的工作状态，具体的，该提示模块可以为显示装置，如显示屏；也可以为语音播报装置，在此不作特别的限定。
67.当然，该提示模块也可以提示处理模块2采集的与各个线圈对应的第一电压，在此不作特别的限定。
68.作为一种优选的实施例，提示模块为显示屏。
69.本实施例中，该提示模块可以为显示屏，具体的，该显示屏可以为遵从串口通信协议的集成的串口显示屏，在此不作特别的限定。
70.作为一种优选的实施例，第一可控开关1为继电器。
71.本实施例中，该第一可控开关1可以为继电器，继电器具有体积小、动作快、工作稳定及使用寿命长等优点，能够可靠实现本技术中第一可控开关1的工作。
72.作为一种优选的实施例，还包括稳流模块3；
73.稳流模块3设置在电源与并联后的电路之间且稳流模块3的输入端与电源连接，稳流模块3的第一输出端与并联后的电路的一端连接，稳流模块3的第二输出端与并联后的电路的另一端连接，用于对电源输出的电压进行稳流处理，以使自身的输出电流稳定在预设稳流值。
74.本实施例中，进一步考虑到通常使用的电源为恒压源，恒压源提供的输出电压是恒定的，但是其对应的输出电流可能会出现波动，由于电流的热效应，导致对于电机的工作状态的确定的精确度有待提高。因此，当该电源为恒压源时，该故障检测装置还可以包括稳流模块3，以将电源输出的电压进行稳流处理，保证稳流模块3的输出电流稳定在预设稳流值，这里的预设稳流值包括但不限于为500ma以符合质谱仪中电机的故障检测的需要，但在此不作特别的限定，根据实际需求设置即可。可见，通过稳流模块3的设置避免了电流的热效应对该故障检测装置的检测精度的影响，进一步提高了该故障检测装置的精确性及实用性。
75.作为一种优选的实施例，稳流模块3为恒流源集成芯片。
76.本实施例中，该稳流模块3可以为恒流源集成芯片，通过一个高度集成的恒流源集成芯片能够简单可靠地实现本技术中稳流模块3的工作。
77.请参照图3，图3为本实用新型提供的一种质谱仪的结构示意图。
78.该质谱仪，包括控制模块6及处于真空腔体中的电机，还包括第二可控开关5及如上述所述的故障检测装置4；
79.故障检测装置4与电机连接；
80.第二可控开关5设置在电源与故障检测装置4之间且第二可控开关5的第一端与电源连接，第二可控开关5的第二端与故障检测装置4连接，第二可控开关5的控制端与控制模块6连接，用于在接收到控制模块6的导通信号时导通，在未接收到导通信号时关断；
81.控制模块6用于在质谱仪开机或质谱仪停止同位素检测或待确定电机的工作状态时，向第二可控开关5发送导通信号。
82.对于本实用新型中提供的质谱仪的介绍请参照上述故障检测装置4的实施例，此处不再赘述。
83.需要说明的是，该质谱仪包括但不限于为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪，上述提示模块具体可以为该质谱仪中的上位机，在此不作特别的限定。该质谱仪包括控制模块6、处于处于真空腔体中的电机、第二可控开关5及如上述所述的故障检测装置4，当然作为质谱仪的动力系统，包括所述电机及由电机带动的机械结构，因此，当该动力系统出现故障如堵转时，可能为电机出现了故障导致的堵转，也可能为所述机械结构出现了故障导致的堵转，而本技术提供的该种故障检测装置4即可确定电机的工作状态，以明确是否故障问题出在电机，指导维修人员及时准确查找故障点，并备好替换备件，从而缩短维修时间，提高工作效率，提高质谱仪的运行稳定性。
84.进一步的，控制模块6通过控制第二可控开关5的关断以将所述故障检测装置4切出，以使所述电机及机械结构正常工作；在需要确定电机的工作状态，即进行故障检测时，
具体的可以在质谱仪开机时可以通过控制第二可控开关5导通以使所述故障检测装置4工作，也可以在质谱仪停止同位素检测时通过控制第二可控开关5导通以使所述故障检测装置4工作，也可以在任意时刻需要确定电机的工作状态时通过控制第二可控开关5导通以使所述故障检测装置4工作，在此不作特别的限定，根据实际需求进行对应的控制以实现检测即可。
85.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
86.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
87.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。