一、结构组成
150i 备用气源切换系统主要由两套独立的气源输入管路、两组电磁切换阀、一对压力传感器、一套控制主板及显示单元组成。两套管路分别连接到主气瓶（通常为高纯度 CO₂）和备用气瓶，管路内部配备过滤器以防止微粒进入。电磁阀选用耐高压、响应迅速的二位三通类型，确保气源在毫秒级完成切换。压力传感器采用差压测量原理，能够实时监测气源压力并反馈至主控单元。

二、检测模块
系统在启动时自动自检气源压力，主控单元通过 A/D 转换模块读取双通道压力传感器数值，并与预设的上下限阈值做比较。当主气源压力高于下限设定值（例如 1.5 bar）且低于上限（例如 2.5 bar）时，认为主气源正常；一旦压力出现异常下降或超限，检测模块即触发切换流程。备用气源压力也被同时监控，以保证在关键时刻可正常供气。

三、控制逻辑
150i 的控制逻辑采用冗余式设计：主控单元（MCU）运行实时操作系统，执行气源压力监测、阈值判断、时序控制、报警触发等功能。当检测到主气源压力低于安全阈值时，控制算法会先验证故障类型（瞬时波动或持续性下降），通过计时器确认压力维持低水平超过预设时间（如 5 秒）才启动切换，以避免短暂波动误触发。

四、切换执行
切换动作由主控单元驱动电磁阀线圈通断实现：首先关闭主气源进气阀，等待压力平衡片刻，防止气源交叉污染；然后依次打开备用气源进气阀。该过程总时长小于 100 ms，可保证箱内 CO₂ 浓度波动控制在 ±0.1% 以内。切换过程中，系统会临时加大进气量，以快速恢复设定浓度。

五、报警与复位
当切换至备用气源后，系统自动触发本地蜂鸣器与触摸屏报警，并在远程网络模块上推送消息给监控中心。报警信息包括“主气源压力过低”、“已切换至备用气源”等内容。用户可在触摸屏上查看报警历史并手动复位，或在获得主气源恢复后，通过“恢复主气源”功能令控制单元切回。

六、用户设置
150i 支持在操作界面或通过配套软件设定压力阈值、切换延迟时间与报警等级。用户可根据实验需求调整主气源下限（范围 1.0–1.8 bar）和备用气源相应阈值，并可开启或关闭自动复位功能。此外，可选择“仅报警不切换”模式，以满足特殊实验对气源稳定性的极端要求。

七、维护保养
为保证切换机制可靠运行，建议用户每季度更换一次气源过滤器，每半年进行一次压力传感器校准；每年对电磁阀进行通断性能测试，并检查管路与阀门是否有泄漏。操作人员在维护时需切断电源及气源，避免误操作导致气体泄漏或控制板受损。

八、安全设计
系统采用多重保护：当两套气源均低压或电磁阀失效时，会立即关闭所有进气阀并触发最高级别报警，防止外来气体进入箱体影响实验。控制单元在设计上具备看门狗定时器，一旦检测到程序异常无法按时响应，将切断所有阀门并报警，保障实验安全。

九、应用场景
该切换机制广泛用于生命科学研究、细胞培养、药物筛选等要求高 CO₂ 稳定性的场景。无菌操作室可将备用气瓶置于远程库房，气源切换后能够持续供气数小时，保证实验不中断。对于需要长时间连续培养的干细胞或组织工程，可靠的气源冗余尤为重要。

十、性能验证
赛默飞在出厂时对150i 的切换系统进行了严格测试：在不同温度（4–40 ℃）、不同气源压力（1.0–2.5 bar）和不同切换延迟设置条件下，均保证切换抖动≤0.1%、切换时间≤100 ms。同时进行了数千次开关循环老化测试，验证电磁阀寿命超过 10⁶ 次循环。最终性能指标满足 ISO 14644-1（洁净室）及 CE 认证要求，为用户提供安全可靠的气源保障。

综上所述，赛默飞二氧化碳培养箱 150i 备用气源切换机制结合了硬件冗余、软件容错与多级报警，能够在主气源异常时迅速平稳地切换至备用气源，确保箱内 CO₂ 环境的持续稳定，为细胞培养等关键实验提供可靠的支持。