一种实验室设备监测装置的制造方法
一种实验室设备监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测实验室设备是否运行的装置，具体涉及一种实验室设备监测装置。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，随着我国教育体制改革的不断推进，国家对高等教育的财政投入也在不断增加，在十一五期间已经达到了 GDP的4%，使得我国高校的办学条件得到了快速的提升。其中随着国家对教育的投资，各大高校也加大了对科研方面的投入，提高了对实验室建设的重视度，特别是教育部教学工作水平评估对教学仪器设备的指标性要求，使得每年高校都要购置很多实验室设备以提高学校的整体水平，特别是一些大型科研设备都是从外国购入，价格非常昂贵。以浙江省杭州某普通高校为例，截至到2011年5月份，全校在用的教学科研实验仪器设备共计41169台，价值3.8亿，年平均递增超过20%。
[0003]购置的这些设备，对于保证学校各项教学活动的顺利开展和科研水平的提高发挥了重要的促进作用。但是，随着办学规模的扩大和科研创新的进步，各高校实验室建设与设备管理工作中仍存在着很多不足之处，所引起的问题正逐渐暴露出来，且日益严重。一方面仪器设备仍不能满足实践教学和科研工作的需求，另一方面大量的教学仪器设备被闲置，利用率偏低，大型精密仪器设备存在长时间严重闲置浪费现象。为了提高设备的使用效率，首先需要监测实验设备的运行状态，所以有必要提供一种监测各实验设备是否处于运行状态的装置。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种实验室设备监测装置，能够对实验室设备进行实施监测。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0006]一种实验室设备监测装置，包括用于与每个实验室设备相连接的电流互感器，电流互感器连接有峰值检波器，峰值检波器连接有比较电路，比较电路连接有MCU模块，MCU模块连接有显示屏。
[0007]所述MCU模块还连接有时钟模块和存储器模块。
[0008]所述峰值检波器包括第一电阻、二极管、第一运放放大器、第二运放放大器、稳压二极管，所述第一电阻一端接地，另一端与第一运放放大器正极相连，第一运放放大器正极还连接有VCC电源，并且接收输入的信号，第一运放放大器负极连接二极管的输出端，第一运放放大器负极还连接有负VCC电源；第一运放放大器的输出端与二极管的输入端相连，二极管的输出端还连接有第二电容的一端，第二电容的另一端接地；二极管的输出端与第二运放放大器正极相连，第二运放放大器正极还连接有VCC电源，第二运放放大器的负极与第二运放放大器的输出端相连，并且第二运放放大器LM358的负极还连接有负VCC电源，第二运放放大器的输出端连接有A/D转换器，并且第二运放放大器的输出端还连接有稳压二极管的负极，稳压二极管的正极接地。
[0009]所述电流互感器型号为GCT-226A。
[0010]所述MCU模块为STC12C5A60S2单片机。
[0011]所述时钟模块为DS1302时钟芯片。
[0012]所述存储器模块为AT24C64芯片。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果:本实用新型通过在实验室中设置与实验室设备相连的电流互感器，采集实验室设备的电流，并将采集的电流值传输给峰值检波器，峰值检波器将收到的交流信号转变为直流信号后，传输给比较电路，比较电路根据事先设置好的阈值，对电流峰值的大小进行比较，并将比较后的结果发送给MCU模块，MCU模块对接收到的信息进行判断后，再将判断后的结果传输给显示屏，管理人员通过显示屏能够查看各个设备的运行情况。根据实验室设备的运行情况可以进行合理的调配，从而提高实验室设备的管理水平。本实用新型结构简单，易于应用在实际实验室设备的管理中。
[0014]进一步的，峰值检波器包括第一电阻、二极管、第一运放放大器、第二运放放大器、稳压二极管，通过峰值检波器能够实现将电流互感器采集的交流信号转换为直流信号，进而输出。
[0015]进一步的，MCU模块为STC12C5A60S2单片机，简化了电路复杂性、增强了采集模块的灵活性，而且还提高了可靠性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型结构示意图。
[0017]图2为单片机管脚及外围电路接口结构示意图。
[0018]图3为峰值检波器的结构示意图。
[0019]图中，I为电流互感器，2为峰值检波器，3为比较电路，4为MCU模块，5为显示屏，6为存储模块，7为时钟模块。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0021]参见图1，本实用新型包括放置与实验室并且用于每个实验室设备相连接的电流互感器1，每个电流互感器I均与实验室的一台设备相连接，并用于测定每台实验室设备的电流值，每个电流互感器I与峰值检波器2的输入端相连接，峰值检波器2的输出端连接有比较电路3的输入端，比较电路3的输出端连接有MCU模块4，MCU模块4连接有显示屏5，管理人员通过显示屏5可以查看各个实验室设备的运行状态。
[0022]本实用新型中比较电路3用于实验室设备开机、关机、待机状态的判别。由于仪器设备在开机、关机、待机状态时，流过设备的电流大小不同，峰值检波器2输出的电压就不同，所以，通常需要设置三个相应的电压阈值，就能判断实验室设备的各个工作状态。
[0023]所述电流互感器I型号为GCT-226A。该电流互感器可以将数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量，便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，避免直接测量线路的危险。
[0024]本实用新型中比较电路3采用的是比较器。比较器主要由运算放大器LM324构成。同相端连接峰值检波器的输出电压信号，反相端连接参考电压。当同相端输入电压大于反相端参考电压时，运算放大器输出端CMP为高电平，反之则为低电平。MCU模块4通过采集比较电路输出CMP，即可判断仪器设备的工作状况。
[0025]MCU模块4为STC12C5A60S2单片机，它提供双路串行通信接口，8路高速的10位A/D，单个指令最快执 行速度可达4微秒，并且兼容传统微控制器指令系统。该型号的单片机不仅简化了电路复杂性、增强了灵活性，而且还提高了可靠性。此单片机管脚及外围电路接口如图2所示。外围电路包括电容第三电容C13、第四电容C14、第五电容C15和第一电阻Rl3，第三电容Cl3 —端分别连接有引脚9和第一电阻Rl3，第一电阻Rl3另一端接地，第三电容C13另一端接5V电源，同时第四电容C14、第五电容C15的一端接5V电源，第四电容C14、第五电容C15的另一端接地，引脚40接5V电源；外围电路还包括第一电容Cl、第二电容C2和晶振Yl，引脚18连接有第一电容Cl的一端和晶振Yl的一端。引脚19连接第二电容C2和晶振Yl的另一端；第一电容Cl和第二电容C2的另一端接地。引脚31连接VCC电源。MCU模块的作用是将比较电路输出的信号进行判断后传输给显示屏5。
[0026]MCU模块4还连接有存储模块6和时钟模块7 ;所述时钟模块7为DS1302时钟芯片，能够为系统提供相应的时间信息。STC12C5A60S2单片机能够利用现有技术中实现对比较电路信息的判断，即判断实验室设备是开机、关机还是待机状态。
[0027]所述存储器模块6用于实验室设备状态数据的临时存储，具体储器芯片选用的是AT24C64芯片，拥有64K的存储空间，足以存储系统特定状况下的实验室设备状态数据。
[0028]参见图3，所述峰值检波器2包括第一电阻R1、二极管D3、第一运放放大器LM358、第二运放放大器L358、稳压二极管WD5，所述第一电阻Rl —端接地，另一端与第一运放放大器LM358正极相连，第一运放放大器LM358正极还连接有9V电源，并且接收输入的信号，第一运放放大器LM358负极连接二极管D3的输出端，并且还连接有负VCC电源；第一运放放大器LM358的输出端与二极管D3的输入端相连，二极管D3的输出端还连接有第二电容C12的一端，第二电容C12的另一端接地；二极管D3的输出端与第二运放放大器LM358正极相连，第二运放放大器LM358正极还连接有VCC电源，第二运放放大器LM358的负极与第二运放放大器LM358的输出端相连，并且第二运放放大器LM358的负极还连接有负VCC电源，第二运放放大器LM358的输出端连接有A/D转换器，并且第二运放放大器LM358的输出端还连接有稳压二极管WD5的负极，稳压二极管WD5的正极接地。
[0029]本实用新型中运放放大器采用正负9V电压供电。本实用新型中STC12C5A60S2、DS1302与AT24C64需要的是5V电压。
[0030]本实用新型的工作过程为:首先通过电流互感器测量实验室内设备的电流，电流互感器将测得的交流电流信号传输给峰值检波器，峰值检波器将交流电流信号转换为直流电流信号后传输到比较电路，根据事先设置好的阈值，对电流峰值的大小进行比较，并将比较后的结果发送给MCU模块，MCU模块对接收到的信息进行判断，判断实验设备是处于开机、关机还是待机状态，再将判断后的结果传输给显示屏，管理员可以通过显示屏查看各个实验室的设备是否运行。
【主权项】
1.一种实验室设备监测装置，其特征在于，包括用于与每个实验室设备相连接的电流互感器(I)，电流互感器(I)连接有峰值检波器(2)，峰值检波器(2)连接有比较电路(3)，比较电路⑶连接有MCU模块(4)，MCU模块(4)连接有显示屏(5)。2.根据权利要求1所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述MCU模块(4)还连接有时钟模块(7)和存储器模块(6)。3.根据权利要求1或2所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述峰值检波器(2)包括第一电阻R1、二极管D3、第一运放放大器LM358、第二运放放大器LM358、稳压二极管WD5，所述第一电阻Rl —端接地，另一端与第一运放放大器LM358正极相连，第一运放放大器LM358正极还连接有VCC电源，并且接收输入的信号，第一运放放大器LM358负极连接二极管D3的输出端，第一运放放大器LM358负极还连接有负VCC电源；第一运放放大器LM358的输出端与二极管D3的输入端相连，二极管D3的输出端还连接有第二电容C12的一端，第二电容C12的另一端接地；二极管D3的输出端与第二运放放大器LM358正极相连，第二运放放大器LM358正极还连接有VCC电源，第二运放放大器LM358的负极与第二运放放大器LM358的输出端相连，并且第二运放放大器LM358的负极还连接有负VCC电源，第二运放放大器LM358的输出端连接有A/D转换器，并且第二运放放大器LM358的输出端还连接有稳压二极管WD5的负极，稳压二极管WD5的正极接地。4.根据权利要求1所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述电流互感器(I)型号为GCT-226A。5.根据权利要求1所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述MCU模块(4)为STC12C5A60S2 单片机。6.根据权利要求2所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述时钟模块(7)为DS1302时钟芯片。7.根据权利要求2所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述存储器模块(6)为AT24C64芯片。
【专利摘要】一种实验室设备监测装置，包括用于与每个实验室设备相连接的电流互感器，电流互感器连接有峰值检波器，峰值检波器连接有比较电路，比较电路连接有MCU模块，MCU模块连接有显示屏。电流互感器采集实验室设备的电流，并将采集的电流值传输给峰值检波器，峰值检波器将信号转变为直流信号后，传输给比较电路，比较电路将比较后的结果发送给MCU模块，MCU模块对接收到的信息进行判断后，再将判断后的结果传输给显示屏，管理人员通过显示屏能够查看各个设备的运行情况。根据实验室设备的运行情况可以进行合理的调配，从而提高实验室设备的管理水平。本实用新型结构简单，易于应用在实际实验室设备的管理中。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN204649865
【申请号】CN201520321956
【发明人】邱瑞, 郑丹云, 金梦瑶, 张卫钢
【申请人】长安大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测实验室设备是否运行的装置，具体涉及一种实验室设备监测装置。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，随着我国教育体制改革的不断推进，国家对高等教育的财政投入也在不断增加，在十一五期间已经达到了 GDP的4%，使得我国高校的办学条件得到了快速的提升。其中随着国家对教育的投资，各大高校也加大了对科研方面的投入，提高了对实验室建设的重视度，特别是教育部教学工作水平评估对教学仪器设备的指标性要求，使得每年高校都要购置很多实验室设备以提高学校的整体水平，特别是一些大型科研设备都是从外国购入，价格非常昂贵。以浙江省杭州某普通高校为例，截至到2011年5月份，全校在用的教学科研实验仪器设备共计41169台，价值3.8亿，年平均递增超过20%。
[0003]购置的这些设备，对于保证学校各项教学活动的顺利开展和科研水平的提高发挥了重要的促进作用。但是，随着办学规模的扩大和科研创新的进步，各高校实验室建设与设备管理工作中仍存在着很多不足之处，所引起的问题正逐渐暴露出来，且日益严重。一方面仪器设备仍不能满足实践教学和科研工作的需求，另一方面大量的教学仪器设备被闲置，利用率偏低，大型精密仪器设备存在长时间严重闲置浪费现象。为了提高设备的使用效率，首先需要监测实验设备的运行状态，所以有必要提供一种监测各实验设备是否处于运行状态的装置。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种实验室设备监测装置，能够对实验室设备进行实施监测。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0006]一种实验室设备监测装置，包括用于与每个实验室设备相连接的电流互感器，电流互感器连接有峰值检波器，峰值检波器连接有比较电路，比较电路连接有MCU模块，MCU模块连接有显示屏。
[0007]所述MCU模块还连接有时钟模块和存储器模块。
[0008]所述峰值检波器包括第一电阻、二极管、第一运放放大器、第二运放放大器、稳压二极管，所述第一电阻一端接地，另一端与第一运放放大器正极相连，第一运放放大器正极还连接有VCC电源，并且接收输入的信号，第一运放放大器负极连接二极管的输出端，第一运放放大器负极还连接有负VCC电源；第一运放放大器的输出端与二极管的输入端相连，二极管的输出端还连接有第二电容的一端，第二电容的另一端接地；二极管的输出端与第二运放放大器正极相连，第二运放放大器正极还连接有VCC电源，第二运放放大器的负极与第二运放放大器的输出端相连，并且第二运放放大器LM358的负极还连接有负VCC电源，第二运放放大器的输出端连接有A/D转换器，并且第二运放放大器的输出端还连接有稳压二极管的负极，稳压二极管的正极接地。
[0009]所述电流互感器型号为GCT-226A。
[0010]所述MCU模块为STC12C5A60S2单片机。
[0011]所述时钟模块为DS1302时钟芯片。
[0012]所述存储器模块为AT24C64芯片。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果:本实用新型通过在实验室中设置与实验室设备相连的电流互感器，采集实验室设备的电流，并将采集的电流值传输给峰值检波器，峰值检波器将收到的交流信号转变为直流信号后，传输给比较电路，比较电路根据事先设置好的阈值，对电流峰值的大小进行比较，并将比较后的结果发送给MCU模块，MCU模块对接收到的信息进行判断后，再将判断后的结果传输给显示屏，管理人员通过显示屏能够查看各个设备的运行情况。根据实验室设备的运行情况可以进行合理的调配，从而提高实验室设备的管理水平。本实用新型结构简单，易于应用在实际实验室设备的管理中。
[0014]进一步的，峰值检波器包括第一电阻、二极管、第一运放放大器、第二运放放大器、稳压二极管，通过峰值检波器能够实现将电流互感器采集的交流信号转换为直流信号，进而输出。
[0015]进一步的，MCU模块为STC12C5A60S2单片机，简化了电路复杂性、增强了采集模块的灵活性，而且还提高了可靠性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型结构示意图。
[0017]图2为单片机管脚及外围电路接口结构示意图。
[0018]图3为峰值检波器的结构示意图。
[0019]图中，I为电流互感器，2为峰值检波器，3为比较电路，4为MCU模块，5为显示屏，6为存储模块，7为时钟模块。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0021]参见图1，本实用新型包括放置与实验室并且用于每个实验室设备相连接的电流互感器1，每个电流互感器I均与实验室的一台设备相连接，并用于测定每台实验室设备的电流值，每个电流互感器I与峰值检波器2的输入端相连接，峰值检波器2的输出端连接有比较电路3的输入端，比较电路3的输出端连接有MCU模块4，MCU模块4连接有显示屏5，管理人员通过显示屏5可以查看各个实验室设备的运行状态。
[0022]本实用新型中比较电路3用于实验室设备开机、关机、待机状态的判别。由于仪器设备在开机、关机、待机状态时，流过设备的电流大小不同，峰值检波器2输出的电压就不同，所以，通常需要设置三个相应的电压阈值，就能判断实验室设备的各个工作状态。
[0023]所述电流互感器I型号为GCT-226A。该电流互感器可以将数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量，便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，避免直接测量线路的危险。
[0024]本实用新型中比较电路3采用的是比较器。比较器主要由运算放大器LM324构成。同相端连接峰值检波器的输出电压信号，反相端连接参考电压。当同相端输入电压大于反相端参考电压时，运算放大器输出端CMP为高电平，反之则为低电平。MCU模块4通过采集比较电路输出CMP，即可判断仪器设备的工作状况。
[0025]MCU模块4为STC12C5A60S2单片机，它提供双路串行通信接口，8路高速的10位A/D，单个指令最快执 行速度可达4微秒，并且兼容传统微控制器指令系统。该型号的单片机不仅简化了电路复杂性、增强了灵活性，而且还提高了可靠性。此单片机管脚及外围电路接口如图2所示。外围电路包括电容第三电容C13、第四电容C14、第五电容C15和第一电阻Rl3，第三电容Cl3 —端分别连接有引脚9和第一电阻Rl3，第一电阻Rl3另一端接地，第三电容C13另一端接5V电源，同时第四电容C14、第五电容C15的一端接5V电源，第四电容C14、第五电容C15的另一端接地，引脚40接5V电源；外围电路还包括第一电容Cl、第二电容C2和晶振Yl，引脚18连接有第一电容Cl的一端和晶振Yl的一端。引脚19连接第二电容C2和晶振Yl的另一端；第一电容Cl和第二电容C2的另一端接地。引脚31连接VCC电源。MCU模块的作用是将比较电路输出的信号进行判断后传输给显示屏5。
[0026]MCU模块4还连接有存储模块6和时钟模块7 ;所述时钟模块7为DS1302时钟芯片，能够为系统提供相应的时间信息。STC12C5A60S2单片机能够利用现有技术中实现对比较电路信息的判断，即判断实验室设备是开机、关机还是待机状态。
[0027]所述存储器模块6用于实验室设备状态数据的临时存储，具体储器芯片选用的是AT24C64芯片，拥有64K的存储空间，足以存储系统特定状况下的实验室设备状态数据。
[0028]参见图3，所述峰值检波器2包括第一电阻R1、二极管D3、第一运放放大器LM358、第二运放放大器L358、稳压二极管WD5，所述第一电阻Rl —端接地，另一端与第一运放放大器LM358正极相连，第一运放放大器LM358正极还连接有9V电源，并且接收输入的信号，第一运放放大器LM358负极连接二极管D3的输出端，并且还连接有负VCC电源；第一运放放大器LM358的输出端与二极管D3的输入端相连，二极管D3的输出端还连接有第二电容C12的一端，第二电容C12的另一端接地；二极管D3的输出端与第二运放放大器LM358正极相连，第二运放放大器LM358正极还连接有VCC电源，第二运放放大器LM358的负极与第二运放放大器LM358的输出端相连，并且第二运放放大器LM358的负极还连接有负VCC电源，第二运放放大器LM358的输出端连接有A/D转换器，并且第二运放放大器LM358的输出端还连接有稳压二极管WD5的负极，稳压二极管WD5的正极接地。
[0029]本实用新型中运放放大器采用正负9V电压供电。本实用新型中STC12C5A60S2、DS1302与AT24C64需要的是5V电压。
[0030]本实用新型的工作过程为:首先通过电流互感器测量实验室内设备的电流，电流互感器将测得的交流电流信号传输给峰值检波器，峰值检波器将交流电流信号转换为直流电流信号后传输到比较电路，根据事先设置好的阈值，对电流峰值的大小进行比较，并将比较后的结果发送给MCU模块，MCU模块对接收到的信息进行判断，判断实验设备是处于开机、关机还是待机状态，再将判断后的结果传输给显示屏，管理员可以通过显示屏查看各个实验室的设备是否运行。
【主权项】
1.一种实验室设备监测装置，其特征在于，包括用于与每个实验室设备相连接的电流互感器(I)，电流互感器(I)连接有峰值检波器(2)，峰值检波器(2)连接有比较电路(3)，比较电路⑶连接有MCU模块(4)，MCU模块(4)连接有显示屏(5)。2.根据权利要求1所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述MCU模块(4)还连接有时钟模块(7)和存储器模块(6)。3.根据权利要求1或2所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述峰值检波器(2)包括第一电阻R1、二极管D3、第一运放放大器LM358、第二运放放大器LM358、稳压二极管WD5，所述第一电阻Rl —端接地，另一端与第一运放放大器LM358正极相连，第一运放放大器LM358正极还连接有VCC电源，并且接收输入的信号，第一运放放大器LM358负极连接二极管D3的输出端，第一运放放大器LM358负极还连接有负VCC电源；第一运放放大器LM358的输出端与二极管D3的输入端相连，二极管D3的输出端还连接有第二电容C12的一端，第二电容C12的另一端接地；二极管D3的输出端与第二运放放大器LM358正极相连，第二运放放大器LM358正极还连接有VCC电源，第二运放放大器LM358的负极与第二运放放大器LM358的输出端相连，并且第二运放放大器LM358的负极还连接有负VCC电源，第二运放放大器LM358的输出端连接有A/D转换器，并且第二运放放大器LM358的输出端还连接有稳压二极管WD5的负极，稳压二极管WD5的正极接地。4.根据权利要求1所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述电流互感器(I)型号为GCT-226A。5.根据权利要求1所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述MCU模块(4)为STC12C5A60S2 单片机。6.根据权利要求2所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述时钟模块(7)为DS1302时钟芯片。7.根据权利要求2所述的一种实验室设备监测装置，其特征在于，所述存储器模块(6)为AT24C64芯片。
【专利摘要】一种实验室设备监测装置，包括用于与每个实验室设备相连接的电流互感器，电流互感器连接有峰值检波器，峰值检波器连接有比较电路，比较电路连接有MCU模块，MCU模块连接有显示屏。电流互感器采集实验室设备的电流，并将采集的电流值传输给峰值检波器，峰值检波器将信号转变为直流信号后，传输给比较电路，比较电路将比较后的结果发送给MCU模块，MCU模块对接收到的信息进行判断后，再将判断后的结果传输给显示屏，管理人员通过显示屏能够查看各个设备的运行情况。根据实验室设备的运行情况可以进行合理的调配，从而提高实验室设备的管理水平。本实用新型结构简单，易于应用在实际实验室设备的管理中。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN204649865
【申请号】CN201520321956
【发明人】邱瑞, 郑丹云, 金梦瑶, 张卫钢
【申请人】长安大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月18日
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