用于高真空状态下的超低温控制器转换电路和超低温控制器的制作方法

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种用于高真空状态下的超低温控制器转换电路和超低温控制器。

背景技术：

在高真空状态下，对于控制器转换电路的要求极其严苛，但是现有的超低温控制器转换电路不能实现稳定的数据采集和数据输出，这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种用于高真空状态下的超低温控制器转换电路和超低温控制器。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，包括：传感器单元、模数转换单元、单片机接口、继电器单元和数模转换运放单元；

传感器单元数据采集端安装在高真空设备中采集外部数据，传感器单元数据发送端连接模数转换单元数据接收端，模数转换单元数据发送端连接单片机接口数据采集端，单片机接口数据发送端连接数模转换运放单元数据接收端，单片机接口继电控制端连接继电器单元控制端。

上述技术方案的有益效果为：通过传感器获取高真空状态下的外界的温度数据，通过该模数转换电路传输到单片机接口，将数字信号再次转换为模拟信号传输到外界，该转换电路工作稳定，电路布图合理。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述传感器单元包括：

传感器接口信号端连接第11电容一端，第11电容一端还连接第12电容一端和接地，第11电容另一端分别连接第15电阻一端和第11二极管负极，第15电阻另一端分别连接第12电容另一端和模数转换器第一模拟差分接口，第11二极管负极还连接第12电阻一端，第12电阻另一端连接第11电阻一端，第11电阻另一端连接第10电阻一端，第10电阻另一端分别连接第13电阻一端和第一稳压器，第13电阻另一端连接第14电阻一端，第14电阻另一端连接第一可调电阻一端，第一可调电阻另一端分别连接第11二极管正极和第一稳压器负极，第一稳压器正极分别连接第二稳压器正极和第19电阻一端，第19电阻一端还连接第10电容一端，第10电容另一端接地，第19电阻另一端分别连接第17电容一端和第10电感一端，第10电感另一端连接电源端，第19电阻另一端还连接第120电阻一端，第17电容另一端接地，第120电阻另一端分别连接第18电容一端和基准电源电压输入端，基准电源电压输出端连接第16电容一端，第16电容另一端接地，第18电容另一端接地，第18电容一端还分别连接第16电阻一端和模数转换器电压端，第16电阻另一端连接模数转换器重置端，第14电容和第15电容并联一端接地，第14电容和第15电容并联另一端连接第17电阻，第17电阻还并联晶振，晶振并联模数转换器晶振端。

上述技术方案的有益效果为：该传感器电路接收数据准确，布图合理，安全稳定。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述传感器单元还包括：

传感器接口信号端连接第21电容一端，第21电容一端还连接第22电容一端和接地，第21电容另一端分别连接第25电阻一端和第21二极管负极，第25电阻另一端分别连接第22电容另一端和模数转换器第二模拟差分接口，第21二极管负极还连接第22电阻一端，第22电阻另一端连接第21电阻一端，第21电阻另一端连接第20电阻一端，第20电阻另一端分别连接第23电阻一端和第二稳压器，第23电阻另一端连接第24电阻一端，第24电阻另一端连接第二可调电阻一端，第二可调电阻另一端分别连接第21二极管正极和第二稳压器负极，第二稳压器正极分别连接第一稳压器正极。

上述技术方案的有益效果为：该传感器电路接收数据准确，布图合理，安全稳定。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述数模转换运放单元包括：

单片机接口第一PWM信号端连接第80电阻一端，第80电阻另一端连接第一三极管基极，第一三极管发射极接地，第一三极管集电极分别连接第81电阻一端和第一光耦正极端，第一光耦电压端分别连接第82电阻一端和第一运算放大器电压端，第一光耦电压输出端分别连接第一并联稳压管参考端和第83电阻一端，第83电阻另一端分别连接第82电容一端和第84电阻一端，第84电阻另一端分别连接第一运算放大器正极输入端和第83电容一端，第83电容另一端连接第82电容另一端以及第一并联稳压管阳极，第一运算放大器输出端连接第一跳变开关一端，第一运算放大器第二输入端正极分别连接第84电容一端和第85电阻一端，第85电阻另一端连接第一运算放大器第一输入端，第87电阻、第88电阻和第85电容并联后连接第一运算放大器第二输入端负极，第86电阻一端连接第87电阻一端，第86电阻另一端连接第一可调稳压器输出端，第一跳变开关另一端连接第811电阻一端，第811电阻另一端连接第810电阻一端，第810电阻另一端连接第88电阻一端和第一模拟信号输出端。

上述技术方案的有益效果为：通过该数模转换电路能够实现稳定的模拟信号输出。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述数模转换运放单元还包括：

单片机接口第二PWM信号端连接第90电阻一端，第90电阻另一端连接第二三极管基极，第二三极管发射极接地，第二三极管集电极分别连接第91电阻一端和第二光耦正极端，第二光耦电压端分别连接第92电阻一端和第二运算放大器电压端，第二光耦电压输出端分别连接第二并联稳压管参考端和第93电阻一端，第93电阻另一端分别连接第92电容一端和第94电阻一端，第94电阻另一端分别连接第二运算放大器正极输入端和第93电容一端，第93电容另一端连接第92电容另一端以及第二并联稳压管阳极，第二运算放大器输出端连接第二跳变开关一端，第二运算放大器第二输入端正极分别连接第94电容一端和第95电阻一端，第95电阻另一端连接第二运算放大器第一输入端，第97电阻、第98电阻和第95电容并联后连接第二运算放大器第二输入端负极，第96电阻一端连接第97电阻一端，第96电阻另一端连接第二可调稳压器输出端，第二跳变开关另一端连接第911电阻一端，第911电阻另一端连接第910电阻一端，第910电阻另一端连接第98电阻一端和第二模拟信号输出端。

上述技术方案的有益效果为：通过该数模转换电路能够实现稳定的模拟信号输出。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述继电器单元包括：

单片机接口第一继电输出端连接第31电阻一端，第31电阻另一端连接第31三极管基极，第31三极管集电极连接第一继电器线圈端，第一继电器常开触点一端连接高真空半导体设备一端，第一继电器常开触点另一端连接高真空半导体设备另一端，第一继电器线圈端并联第31二极管；

单片机接口第二继电输出端连接第32电阻一端，第32电阻另一端连接第32三极管基极，第32三极管集电极连接第二继电器线圈端，第二继电器常开触点一端连接高真空半导体设备一端，第二继电器常开触点另一端连接高真空半导体设备另一端，第二继电器线圈端并联第32二极管。

上述技术方案的有益效果为：该继电器能够稳定进行信号的接通和切断，工作稳定。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，还包括：稳压器、电源单元和航空插头；

航空插头连接外接电源，航空插头另一端连接电源单元输入端，电源单元输出端连接稳压器供电输入端。

上述技术方案的有益效果为：该稳压器和航空插头配合使用，增强了该转换电路工作的稳定性。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述电源单元包括：

电源滤波器输出端连接三相电源插头输入端，三相电源插头输出端连接稳压器输入端，

上述技术方案的有益效果为：该电源单元能够进行稳定的电能输出，保证超低温控制器稳定工作。

所述的用于高真空状态下的超低温控制器转换电路，优选的，所述稳压器为24S24Y1-N1。

本实用新型还公开一种超低温控制器，包括所述的转换电路，通过该转换电路连接温度控制器进行温度调节。

上述技术方案的有益效果为：该转换电路连接外接温度控制器，在高真空状态下进行超低温控制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

适用于半导体行业高真空低温泵控制，航天、超导等领域的超低温测控。

1)测量温度范围，4k-450k(国际温标)。测量精度±0.5k；

2)独立2通道输入输出；每通道输出均包括一个继电器输出和一个0-20mA模拟量输出。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型总体示意图；

图2是本实用新型数模转换运放单元示意图；

图3是本实用新型电源单元示意图；

图4是本实用新型继电器单元示意图；

图5是本实用新型数据接口单元示意图；

图6是本实用新型第一传感器示意图；

图7是本实用新型第二传感器示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，传感器单元安装在高真空设备中采集外部数据，外围传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器。

本实用新型公开一种用于高真空状态下的超低温控制器，包括：传感器单元、模数转换单元、单片机接口、继电器单元和数模转换运放单元；

传感器单元数据采集端安装在高真空设备中采集外部数据，传感器单元数据发送端连接模数转换单元数据接收端，模数转换单元数据发送端连接单片机接口数据采集端，单片机接口数据发送端连接数模转换运放单元数据接收端，单片机接口继电控制端连接继电器单元控制端。

如图6和7所示，优选的，所述传感器单元包括：

传感器接口信号端连接第11电容一端，第11电容一端还连接第12电容一端和接地，第11电容另一端分别连接第15电阻一端和第11二极管负极，第15电阻另一端分别连接第12电容另一端和模数转换器第一模拟差分接口，第11二极管负极还连接第12电阻一端，第12电阻另一端连接第11电阻一端，第11电阻另一端连接第10电阻一端，第10电阻另一端分别连接第13电阻一端和第一稳压器，第13电阻另一端连接第14电阻一端，第14电阻另一端连接第一可调电阻一端，第一可调电阻另一端分别连接第11二极管正极和第一稳压器负极，第一稳压器正极分别连接第二稳压器正极和第19电阻一端，第19电阻一端还连接第10电容一端，第10电容另一端接地，第19电阻另一端分别连接第17电容一端和第10电感一端，第10电感另一端连接电源端，第19电阻另一端还连接第120电阻一端，第17电容另一端接地，第120电阻另一端分别连接第18电容一端和基准电源电压输入端，基准电源电压输出端连接第16电容一端，第16电容另一端接地，第18电容另一端接地，第18电容一端还分别连接第16电阻一端和模数转换器电压端，第16电阻另一端连接模数转换器重置端，第14电容和第15电容并联一端接地，第14电容和第15电容并联另一端连接第17电阻，第17电阻还并联晶振，晶振并联模数转换器晶振端。该模数转换器为LM7707，即为图1中的模数转换单元。

由于采用双传感器设置，其对应的电路设计为优选的，所述传感器单元还包括：

传感器接口信号端连接第21电容一端，第21电容一端还连接第22电容一端和接地，第21电容另一端分别连接第25电阻一端和第21二极管负极，第25电阻另一端分别连接第22电容另一端和模数转换器第二模拟差分接口，第21二极管负极还连接第22电阻一端，第22电阻另一端连接第21电阻一端，第21电阻另一端连接第20电阻一端，第20电阻另一端分别连接第23电阻一端和第二稳压器，第23电阻另一端连接第24电阻一端，第24电阻另一端连接第二可调电阻一端，第二可调电阻另一端分别连接第21二极管正极和第二稳压器负极，第二稳压器正极分别连接第一稳压器正极。

如图2所示，优选的，所述数模转换运放单元包括：

单片机接口第一PWM信号端连接第80电阻一端，第80电阻另一端连接第一三极管基极，第一三极管发射极接地，第一三极管集电极分别连接第81电阻一端和第一光耦正极端，第一光耦电压端分别连接第82电阻一端和第一运算放大器电压端，第一光耦电压输出端分别连接第一并联稳压管参考端和第83电阻一端，第83电阻另一端分别连接第82电容一端和第84电阻一端，第84电阻另一端分别连接第一运算放大器正极输入端和第83电容一端，第83电容另一端连接第82电容另一端以及第一并联稳压管阳极，第一运算放大器输出端连接第一跳变开关一端，第一运算放大器第二输入端正极分别连接第84电容一端和第85电阻一端，第85电阻另一端连接第一运算放大器第一输入端，第87电阻、第88电阻和第85电容并联后连接第一运算放大器第二输入端负极，第86电阻一端连接第87电阻一端，第86电阻另一端连接第一可调稳压器输出端，第一跳变开关另一端连接第811电阻一端，第811电阻另一端连接第810电阻一端，第810电阻另一端连接第88电阻一端和第一模拟信号输出端。

优选的，所述数模转换运放单元还包括：

单片机接口第二PWM信号端连接第90电阻一端，第90电阻另一端连接第二三极管基极，第二三极管发射极接地，第二三极管集电极分别连接第91电阻一端和第二光耦正极端，第二光耦电压端分别连接第92电阻一端和第二运算放大器电压端，第二光耦电压输出端分别连接第二并联稳压管参考端和第93电阻一端，第93电阻另一端分别连接第92电容一端和第94电阻一端，第94电阻另一端分别连接第二运算放大器正极输入端和第93电容一端，第93电容另一端连接第92电容另一端以及第二并联稳压管阳极，第二运算放大器输出端连接第二跳变开关一端，第二运算放大器第二输入端正极分别连接第94电容一端和第95电阻一端，第95电阻另一端连接第二运算放大器第一输入端，第97电阻、第98电阻和第95电容并联后连接第二运算放大器第二输入端负极，第96电阻一端连接第97电阻一端，第96电阻另一端连接第二可调稳压器输出端，第二跳变开关另一端连接第911电阻一端，第911电阻另一端连接第910电阻一端，第910电阻另一端连接第98电阻一端和第二模拟信号输出端。上述电路没有在附图中示出，其搭接结构与图2类似。

如图4所示，优选的，所述继电器单元包括：

单片机接口第一继电输出端连接第31电阻一端，第31电阻另一端连接第31三极管基极，第31三极管集电极连接第一继电器线圈端，第一继电器常开触点一端连接高真空半导体设备一端，第一继电器常开触点另一端连接高真空半导体设备另一端，第一继电器线圈端并联第31二极管；

单片机接口第二继电输出端连接第32电阻一端，第32电阻另一端连接第32三极管基极，第32三极管集电极连接第二继电器线圈端，第二继电器常开触点一端连接高真空半导体设备一端，第二继电器常开触点另一端连接高真空半导体设备另一端，第二继电器线圈端并联第32二极管。

如图1和3所示，优选的，还包括：稳压器、电源单元和航空插头；

航空插头连接外接电源，航空插头另一端连接电源单元输入端，电源单元输出端连接稳压器供电输入端。

优选的，所述电源单元包括：

电源滤波器输出端连接三相电源插头输入端，三相电源插头输出端连接稳压器输入端，上述电源滤波器为CW2B-6A-T，所述三相电源插头为HAW5-220S05S24IB2。

优选的，所述稳压器为24S24Y1-N1。

所述单片机接口对应STM32F103C8T6单片机引脚。该单片机接口采用MHDR1X20。

本实用新型还公开一种超低温控制器，包括所述的转换电路，通过该转换电路连接温度控制器进行温度调节。

上述技术方案的有益效果为：该转换电路连接外接温度控制器，在高真空状态下进行超低温控制。

本实用新型用于高真空状态下的超低温控制器，适用于半导体行业高真空低温泵控制，航天、超导等领域的超低温测控。

技术性能：

1)测量温度范围，4k-450k(国际温标)。测量精度±0.5k；

2)独立2通道输入输出。每通道输出均包括一个继电器输出和一个0-20mA模拟量输出；

3)采用触摸屏，用于显示温度、状态；

4)全铝合金外壳。具有高机械强度和高电气屏蔽性能；

该转换电路在高真空和低温等极端环境条件下，经过反复测试，性能非常稳定。

上述实用新型所使用的软件程序为本领域技术人员所熟知的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。