一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統的製作方法

2023-10-29 00:06:32

一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統，包括印刷電路板，設置在印刷電路板上的印刷銅線、信號調理電路和數字控制器；印刷銅線為雙線螺旋結構，具有四個埠，兩個輸入端分別接電源的正極與地，兩個輸出端與信號調理電路的輸入端連接；信號調理電路的輸出端與數字控制器連接；印刷電路板的一面朝上放置在去離子水冷卻裝置內的水管接頭處，當發生漏水時，水珠噴到印刷銅線上引起印刷銅線的輸出端阻抗的改變；信號調理電路將輸出端阻抗的改變轉換為電壓信號，並將電壓信號進行放大；數字控制器將放大後的電壓信號與閾值電壓進行比較，並根據比較結果輸出檢測系統滲水狀況。本發明靈敏度高，反應迅速、使用方便、使用壽命長，維護成本低。
【專利說明】一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於去離子水水冷【技術領域】，更具體地，涉及一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統。
【背景技術】
[0002]去離子水水冷裝置，通過水泵及水管網絡將去離子水輸送到相應的熱源處，通過管道中流動的去離子水來實現散熱。冷卻裝置中有許多管道，同時有的管道還被封裝，如果發生漏水，是無法被看到的，傳統的方法是使用變色矽膠等遇水變色的化學試劑來指示系統的漏水情況與漏水位置。
[0003]傳統方法的缺點有三點，第一點是檢測漏水的靈敏度不高，化學試劑只有在吸收一定的水分後才能發生變色反應；第二點是不能遠程監控，實時性不高，必須通過工作人員定期檢查試劑顏色才能了解去離子水水冷裝置檢漏系統的漏水情況；第三點是使用壽命短，且不能重複使用，化學藥品會吸收環境中的水汽，時間長了會變質而無法使用，所以需要定期更換，而且在去離子水水冷裝置檢漏系統發生漏水後，化學藥品變色後就不能再繼續使用，需要更換。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的缺陷，本發明的目的在於提供一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統，旨在解決現有的檢漏系統採用化學試劑的方式導致檢測漏水的靈敏度低的技術問題。
[0005]本發明提供了一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統，包括印刷電路板，設置在所述印刷電路板一面的印刷銅線，以及設置在所述印刷電路板另一面的信號調理電路和數字控制器；所述印刷銅線為雙線螺旋結構，具有四個埠，兩個輸入端分別接電源的正極與地，兩個輸出端與所述信號調理電路的輸入端連接；所述信號調理電路的輸出端與所述數字控制器連接；工作時，所述印刷電路板的一面朝上放置在去離子水冷卻裝置內的水管接頭處，當發生漏水時，水珠噴到所述印刷銅線上引起所述印刷銅線的輸出端阻抗的改變；所述信號調理電路將輸出端阻抗的改變轉換為電壓信號，並將電壓信號進行放大；所述數字控制器將放大後的電壓信號與閾值電壓進行比較，並根據比較結果輸出檢測系統滲水狀況。
[0006]其中，所述印刷銅線是由兩根銅線從輸入端並行繞圈至輸出端形成。
[0007]其中，所述信號調理電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5,第一運算放大器U2A、第二運算放大器U2B,儀表放大器Ul、第一電容Cl和第二電容C2;所述第一電阻Rl的一端作為所述信號調理電路的輸入端，所述第一電阻Rl的另一端通過所述第二電阻R2接地；所述第一電容Cl與所述第二電阻R2並聯連接；所述儀表放大器Ul的輸入端連接至所述第一電阻Rl和第二電阻R2的串聯連接端，所述儀表放大器Ul的電壓參考端接地；所述第三電阻R3連接在所述儀表放大器Ul的兩個增益控制埠 GC ;所述第一運算放大器U2A的正向輸入端連接至所述儀表放大器Ul的輸出端，所述第一運算放大器U2A的反向輸入端與所述第一運算放大器U2A的輸出端連接；所述第二運算放大器U2B的正向輸入端連接至所述第一運算放大器U2A的輸出端，所述第二運算放大器U2B的反相輸入端通過所述第五電阻R5與所述第二運算放大器U2B的輸出端連接，所述第二運算放大器U2B的反相輸入端還通過所述第四電阻R4接地；所述第二電容C2與所述第五電阻R5並聯連接；所述第二運算放大器U2B的輸出端作為所述信號調理電路的輸出端。
[0008]其中，所述滲水檢測系統還包括遠程監控設備，與所述數字控制器的輸出端連接，用於遠程實時監控冷卻裝置的滲水狀況。
[0009]本發明具有如下優點:
[0010](I)靈敏度高，反應迅速，相比與傳統的化學方法，電路的響應速度大大加快，同時使用了放大電路將漏水監控的靈敏度大大提高；
[0011](2)使用方便，直接通過遠端的計算機上顯示信息便可知道是否漏水，由於使用了數字電路技術，使得遠程通信成為可能；
[0012](3)使用壽命長，維護成本低，傳統的化學方法需要定期更換試劑，同時試劑不能重複使用，而電路可以一直使用而不需更換，而在漏水後只需擦乾表面的水珠便可繼續使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明實施例提供的去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統的結構示意圖。
[0014]圖2是本發明實施例提供的去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統中特殊布局的印刷銅線的布局圖。
[0015]圖3是本發明實施例提供的去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統中信號調理電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0017]本發明提供的滲水檢測系統利用特定形狀的銅線布局，並結合相應的電路，來實現對去離子水水冷裝置中的漏水情況的檢測，從而快速發現去離子水水冷裝置的漏液故障。系統採用了特殊的銅線布局，提高了檢測面積與檢測效率，同時配合相應的信號放大電路，提高了檢測的靈敏度。系統整體集成為一塊印刷電路板，提高了可靠性。相比於傳統的化學試劑檢漏方法，本發明大大提高了檢漏效率與檢漏的可靠性，並降低了檢漏系統的維護成本延長了檢漏系統的使用壽命。
[0018]本發明提供的滲水檢測系統通過特殊布局的銅線上有水和沒水時電阻值的改變來反映系統是否漏水，再通過信號調理電路將阻抗信號轉變為可以測量的電壓信號，最後經過數字控制器採樣並處理打包數據發送給遠程監控的計算機，從而快速的得到系統的漏水情況。
[0019]圖1示出了本發明實施例提供的去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統的結構，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下:
[0020]去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統包括用於接收水的特殊布局的印刷銅線1、用於將阻抗信號轉化為可以測量電壓的信號調理電路2、用於數位化模擬信號並處理打包發送的數字控制器3 ;其中，特殊布局的印刷銅線採用了雙線螺旋的結構，這種結構可以看成是一個四埠的網絡，兩個埠用作輸入，接上電源的正極與地，從輸入埠引入的兩根線並行繞圈，直至輸出埠，如圖2所示，可以是方形(圖2(a)所示)或是圓形(圖2(b)所示)等形狀的布局。中間的兩個埠做輸出，邊緣的兩個埠做輸入或者中間的兩個埠做輸入，邊緣的兩個埠做輸出。很多塊正面為銅線，反面為電路及電子元器件的電路板被放置在去離子水冷卻裝置內部的水管接頭下面，印刷銅線的一面朝上放置。當去離子水冷卻系統的管道發生漏水時，水珠噴到銅線上，由於採用這種雙螺旋的結構，無論水噴到銅線的什麼位置，都相當於在並行銅線上跨接了一個電阻，這樣便會引起銅線輸出端阻抗的改變。由於採用雙螺旋結構，提高了檢漏面積與檢漏效率。
[0021]在本發明實施例中，根據去離子水的電導率得到的串聯電阻的電阻值，通過電阻上電壓的變化來確定漏水。
[0022]信號調理電路2通過電阻分壓將銅線阻抗的改變轉化為電壓信號，並通過運算放大器將輸出電壓放大到數字控制器AD埠的電壓輸入範圍內，信號調理電路與上述特殊布局的銅線相連，通過電阻分壓將銅線的阻抗變化轉化為電壓信號，由於水珠的電阻值為IOM量級，分壓電阻的阻值以此為依據選取。電壓信號先經過儀表放大器隔離共模幹擾並初步放大再經過由運算放大器搭建的正向放大電路放大到一個合適採樣的電壓範圍，這個電壓範圍通過正向放大電路的增益來控制，輸出電壓範圍控制在0-3.3V的範圍。輸出的經過放大的電壓信號接到數字控制器的AD採樣埠。
[0023]作為本發明的一個實施例，如圖3所示，信號調理電路2包括:電阻R1、R2、R3、R4、R5，運算放大器U2A、U2B，儀表放大器U1、電容C1、C2 ;其中R1，R2串聯在輸入端與地電平之間，Cl與R2並聯來濾除高頻幹擾，Cl並聯在儀表放大器Ul的輸入端，Ul的電壓參考端接地，增益的兩個埠接電阻R3用來調節增益，Ul的輸出端接U2A的正向輸入端，U2A的反向輸入端接U2A的輸出端，U2B的正向輸入端接U2A的輸出端，U2B的反向輸入端通過電阻R4接地，U2B的反向輸入端與輸出端之間接電阻R5用以控制增益，C2並聯在R5兩端用以防止運放自激振蕩。
[0024]其中，可以採用TI公司的低功耗CMOS運算放大器構成的信號放大電路，單電源供電，降低了輔助電源的要求。
[0025]數字控制器3包括:AD轉換模塊、數據處理模塊和串口通信模塊，AD轉換模塊的輸入端與信號調理電路2的輸出端連接，用於採集信號調理電路的輸出電壓；數據處理模塊的輸入端與AD轉換模塊的輸出端連接，用於對數位化的採樣電壓進行邏輯判斷處理，並輸出系統的運行狀態；串口通信模塊的輸入端連接至數據處理模塊的輸出端，串口通信模塊的輸出端用於連接遠程監控模塊；串口通信模塊用於將系統的運行狀態發送給遠端的監控模塊。
[0026]其中，數字控制器3通過AD 口的採樣電壓來做出判斷，得到系統是否檢測到系統漏水的狀態，當銅線上有水時採樣電壓將提高，設置這個值在一個範圍內便可獲得所需的檢測效果，在得到漏水信息後可以將這一狀態通過串行接口發送給遠端監控的計算機。數字控制器是以ARM核心的MCU為電路核心的，本發明可以採用ADI公司的ARM7核心的ADUC7024晶片，該晶片繼承了 AD數模轉換模塊，ARM主控制器核心，UART通信模塊，控制晶片通過AD採樣埠與上述信號調理電路相連，將模擬信號數位化，再通過ARM主控制器核心對數據進行分析，判斷得到冷卻裝置是否漏水，最後通過UART通信模塊將信息發送給遠端用於監控的計算機，這樣便可對冷卻裝置是否漏水實行遠程實時的監控。
[0027]本發明利用特定形狀的銅線布局，並結合相應的電路，來實現對去離子水水冷裝置中的漏水情況的檢測，從而快速發現去離子水水冷裝置的漏液故障。由於採用了特殊的銅線布局，提高了檢測面積與檢測效率，同時配合相應的信號放大電路，提高了檢測的靈敏度。系統整體集成為一塊印刷電路板，提高了可靠性。相比於傳統的化學試劑檢漏方法，本發明大大提高了檢漏效率與檢漏的可靠性，並降低了檢漏系統的維護成本延長了檢漏系統的使用壽命。
[0028]本發明將漏水轉化為電信號，便可以實現實時的檢測，同時對水的電氣參數進行檢測的靈敏度將相比於化學方法是非常高的。另外，模擬與數字混合電路技術有著廣泛的應用，模擬電路作為前端與現實世界接口，再通過數位化，用軟體來處理這些數位訊號，這種技術大大的提高了處理數據的靈活性並簡化了系統的設計。同時通過數字接口與計算機通信可以實現系統的遠程監控功能。
[0029]在本發明實施例中，整個系統被製作成一塊印刷電路板如圖1所示，特殊布局的銅線如圖2所示有4個埠，給中心的兩個埠分別接入0-5V電壓的電源，靠近邊緣的兩個埠接入模擬信號調理電路。信號調理電路的輸入端為特殊布局的銅線與一個固定阻值電阻串聯分壓後的電壓信號，先經過儀表放大器隔離共模幹擾並初步放大，再經過一個由CMOS低功耗運算放大器搭建的正向放大電路將輸入的電壓放大到0-3.3V的電壓範圍。信號調理電路的輸出端接在數字控制器晶片ADUC7024的AD採樣埠，數字控制器上運行相應的判斷程序來根據電壓的數值判斷去離子水冷卻系統是否漏水。在得到去離子水冷卻系統是否漏水的信號後將信息打包通過數字控制器自帶的串行通信接口將信息發送給遠端監控的計算機，工作人員通過遠程計算機便可了解去離子水冷卻系統是否發生漏水故障。
[0030]本發明克服了傳統去離子水水冷裝置檢漏系統的缺陷，是一種穩定、可靠、靈敏度高、使用靈活並可以遠程監控的檢漏系統。
[0031]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種去離子水冷卻裝置的滲水檢測系統，其特徵在於，包括印刷電路板，設置在所述印刷電路板一面的印刷銅線(I)，以及設置在所述印刷電路板另一面的信號調理電路(2)和數字控制器(3)； 所述印刷銅線(I)為雙線螺旋結構，具有四個埠，兩個輸入端分別接電源的正極與地，兩個輸出端與所述信號調理電路(2)的輸入端連接；所述信號調理電路(2)的輸出端與所述數字控制器(3)連接； 工作時，所述印刷電路板的一面朝上放置在去離子水冷卻裝置內的水管接頭處，當發生漏水時，水珠噴到所述印刷銅線(I)上引起所述印刷銅線(I)的輸出端阻抗的改變；所述信號調理電路(2)將輸出端阻抗的改變轉換為電壓信號，並將電壓信號進行放大；所述數字控制器⑶將放大後的電壓信號與閾值電壓進行比較，並根據比較結果輸出檢測系統滲水狀況。
2.如權利要求1所述的滲水檢測系統，其特徵在於，所述印刷銅線(I)是由兩根銅線從輸入端並行繞圈至輸出端形成。
3.如權利要求1所述的滲水檢測系統，其特徵在於，所述信號調理電路(2)包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5，第一運算放大器U2A、第二運算放大器U2B，儀表放大器Ul、第一電容Cl和第二電容C2 ； 所述第一電阻Rl的一端作為所述信號調理電路(2)的輸入端，所述第一電阻Rl的另一端通過所述第二電阻R2接地；所述第一電容Cl與所述第二電阻R2並聯連接； 所述儀表放大器Ul的輸入端連接至所述第一電阻Rl和第二電阻R2的串聯連接端，所述儀表放大器Ul的電壓參考端接地；所述第三電阻R3連接在所述儀表放大器Ul的兩個增益控制埠 GC ； 所述第一運算放大器U2A的正向輸入端連接至所述儀表放大器Ul的輸出端，所述第一運算放大器U2A的反向輸入端與所述第一運算放大器U2A的輸出端連接； 所述第二運算放大器U2B的正向輸入端連接至所述第一運算放大器U2A的輸出端，所述第二運算放大器U2B的反相輸入端通過所述第五電阻R5與所述第二運算放大器U2B的輸出端連接，所述第二運算放大器U2B的反相輸入端還通過所述第四電阻R4接地；所述第二電容C2與所述第五電阻R5並聯連接；所述第二運算放大器U2B的輸出端作為所述信號調理電路⑵的輸出端。
4.如權利要求1-3任一項所述的滲水檢測系統，其特徵在於，所述滲水檢測系統還包括遠程監控設備(4)，與所述數字控制器(3)的輸出端連接，用於遠程實時監控冷卻裝置的滲水狀況。
【文檔編號】F17D5/06GK103912794SQ201410147688
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】李冬, 張力戈, 陳德智, 劉開鋒, 周馳, 嶽海昆, 黃江, 餘調琴 申請人:華中科技大學