一种柜门行程风速控制器的制作方法

本发明涉及通风柜控制设备
技术领域：
，尤其涉及一种柜门行程风速控制器。
背景技术：
：目前，通风柜是实验室通风设计中不可缺少的一个组成部分。为了使实验室工作人员不吸入或咽入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化学物质和有机体、实验室中应有良好的通风。为阻止一些蒸气、气体和微粒（烟雾、煤烟、灰尘和气悬体）的吸收，污染物质须用通风柜、通风罩或局部通风的方法除去。因此，实验室产生的有毒害气体必须要能及时排除，在衡量通风柜的标准是要满足有害气体不能溢出，也不能在柜内产生滞留。所以面风速即通风柜视窗口的平均风速，是衡量通风柜性能的主要技术参数。国家对通风柜面风速规定标准为0.5正负10%m/s，排风量（单位：m3/h）计算公式为：Ｌ＝３６００×ＳＶβ式中：S为操作口开启面积（单位：m2）；V为面风速（单位：m/s）；β为安全系数（1.05－1.1）。通过公式可以看出，对于没有调节系统的通风柜，如果当操作门全开时它能满足风速（0.5M/S），那么当操作门开启一半或全关闭的时候，面风速将超过0.5M/S，大大影响排风及实验效果。因此，无论是门在任何位置都能要能稳定风速在0.5M/S，稳定控制面风速是对通风柜排风的有效保障。而随着科技的日益发展，人们对实验室的要求越来越高，从而对实验室的通风柜的功能以及通风系统的要求也逐步提高。传统的单纯的行程开关被由电子系统控制的面板控制器所代替。该通风柜控制系统主要有电源部分，控制部分，微机处理部分，面板操作部分等部分组成。通常是采用触摸按键，具有马达；照明；风阀（备用）三组有源输出的控制器。而现有技术中的通风柜控制系统结构复杂、操作不便、且稳定性差。技术实现要素：本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种采用的是PID控制，使排风风速能稳定在用户设定的面风速，具有多种工作模式，操作简单，直观、节能的柜门行程风速控制器。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种柜门行程风速控制器，包括微控制器、存储器、RS485接口电路、A/D采样电路、视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置、温度测量模块电路、D/A驱动电路、文丘里阀驱动电路、CMOS集成电路、POWER电源电路和蜂鸣器；所述微控制器均分别与所述存储器、RS485接口电路和CMOS集成电路相互电性连接，所述视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置通过A/D采样电路与所述微控制器电性连接，所述微控制器通过D/A驱动电路与所述文丘里阀驱动电路电性连接，所述温度测量模块电路和POWER电源电路与微控制器电性连接，所述微控制器与蜂鸣器电性连接。优选地，所述风速控制器还包括LCD液晶显示器、键盘和LED指示灯，所述微控制器均分别与所述LCD液晶显示器、键盘和LED指示灯电性连接。优选地，所述微控制器采用ARMCORTEX-M3内核的LPC1768控制器。优选地，所述RS485接口电路采用MODBUS串行链路协议。优选地，所述温度测量模块电路采用PT100温度传感器。优选地，所述视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置采用位移传感器和人体红外传感器。优选地，所述CMOS集成电路采用PCA9555单元，所述LCD液晶显示器和键盘由CMOS集成电路独立完成控制。优选地，所述POWER电源电路为AC/DC24V输入，输出直流为正负12V，正5V和正3.3V。本发明具有以下有益效果：本发明所述的一种柜门行程风速控制器，包括微控制器、存储器、RS485接口电路、A/D采样电路、视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置、温度测量模块电路、D/A驱动电路、文丘里阀驱动电路、CMOS集成电路、POWER电源电路和蜂鸣器；本发明跟据各项物理参数算出合适的需求风量控制文丘里阀，达到更好的排风效果，解决使用者对当前实验风量、风速、温度等数据记录来源，通过通风柜上的嵌入式微电脑处理器，利用微机来执行复杂的逻辑计算和控制，来管理通风柜上的运行情况，如温度、风机、照明、用电等；用传感器取出通风柜各项参数以供操作者和控制器本使用；利用嵌入式微机控制能简化各项的操作复杂程度，容易集成，更能提高系统的稳定性。附图说明图1为本发明的方框图。图中：1微控制器、2存储器、3RS485接口电路、4A/D采样电路、5视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置、6温度测量模块电路、7D/A驱动电路、8文丘里阀驱动电路、9CMOS集成电路、10POWER电源电路、11蜂鸣器、12LCD液晶显示器、13键盘、14LED指示灯。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1，一种柜门行程风速控制器，包括微控制器1、存储器2、RS485接口电路3、A/D采样电路4、视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置5、温度测量模块电路6、D/A驱动电路7、文丘里阀驱动电路8、CMOS集成电路9、POWER电源电路10和蜂鸣器11；所述微控制器1均分别与所述存储器2、RS485接口电路3和CMOS集成电路9相互电性连接，所述视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置5通过A/D采样电路4与所述微控制器1电性连接，所述微控制器1通过D/A驱动电路7与所述文丘里阀驱动电路8电性连接，所述温度测量模块电路6和POWER电源电路10与微控制器1电性连接，所述微控制器1与蜂鸣器11电性连接。具体的，所述风速控制器还包括LCD液晶显示器12、键盘13和LED指示灯14，所述微控制器1均分别与所述LCD液晶显示器12、键盘13和LED指示灯14电性连接。这里采用了LCD液晶显示器12，使得该风速控制器的操作简单，直观，多种工作模式（白天、夜间、待机、强制排风）使本装置更节能。具体的，所述A/D采样电路4和D/A驱动电路7主要用于实现电压转换匹配及模拟信号滤波等功能；其中，所述视窗高度风量反馈装置和人体红外感应装置5采用位移传感器和人体红外传感器。在本实施例中，模拟信号分别为窗体高度输入H，通过位移传感器者或其它传感器测距采集控制柜窗口高度，输入信号字0-10V范围内线性变化，用于获得期望风量；阀门反馈输入F，阀门风量反馈，反应当前实时风量0-10V线性变化；人体感应输入Z：通过人体红外传感器检测通风柜前扇形区域内是否有人，并将有人/无人人状态转换为12V/0V电压值。输出模拟信号为文丘里阀驱动信号，线性变化的电压控制阀门的行程。具体的，所述微控制器1采用NXP公司推出的ARMCORTEX-M3内核的LPC1768控制器，该LPC1768控制器操作频率可达100MHZ，具有3级流水线和哈佛佛结构。外设组件具有512KB的FLASH、64KB的数据存储器、以太网MAC、USB主机/从机/OTG接口、8通道DMA控制器、4个UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个IIC接口、8通道12位ADC、10位DAC、电机控制PWM等。它资源丰富为整个系统设计提供保障。具体的，所述RS485接口电路3采用MODBUS串行链路协议，它是一种接口，一搬用MODBUS串行链路协议，主-从协议，RTU模式在相同波特率下比ASCII模式有更高的数据吞吐量，故采用RTU模式。RTU模式是通过判断时间间隔来区分字符和报文帧的，时长到少为3.5个字符时间的空闲间隔将报文帧区分开。同时，整个报文必须以连续的字符流发送，帧内2个字符之间的间隔小于1.5个字符时间。RTU报文帧如下：MODBUS协议规定了20多种功能码，本实施例中，只用了其中几个操作，读保持寄存器03功能码，写单个寄存器06功能码。具体的，所述温度测量模块电路6采用PT100温度传感器，通过PT100温度传感器采集温度变化的电流信号过运算放大器把信号放大，并做出相应的补尝，得到对应对的电压或电流信号，推算出PT100的电阻值，然后根据阻值推算出对应的温度，表格如下：具体的，所述CMOS集成电路9采用PCA9555单元，所述LCD液晶显示器12和键盘13由CMOS集成电路9独立完成控制，这里的PCA9555单元是24引脚的CMOS设备，它提供了IIC-Bus/SMBUS应用中的16位通用并行输入/输出口GPIO扩展，且通讯频率能达到400KHZ，按键用下降沿中断触发方式。具体的，所述POWER电源电路10为AC/DC24V输入，输出直流为正负12V，正5V和正3.3V；这里POWER电源电路10用于实现同一端口AC/DC24V输入，输出直流正负12V，正5V和正3.3V。输入端采用半桥整流电路，实现同一端口同时输入交流或直流电源，适应不同环境需要。整流以后，通过TL2575HV－12IKV单元电路，将电压稳定到+12V，后面采用电压输化电路5V和3.3V电源。本实施例采用了柜行程风速法控制，使柜门在任何位置都能让面风速保持在设定值。通风柜实际通风量可以下公式表示：Q=SV=SWH式中：S为操作口开启面积（单位：m2）；V为面风速（单位：m/s）；W为通风柜的开口宽度（单位：m）；H为通风柜开窗高度（单位：m）。采用柜门上的位移传感器读取高度值到控制器，控制器根设定的面风速和上面的式子计算出风量信号，得到在当前柜高度下风阀需要开到阀门高度，阀门带有风量反馈。再根据阀门反馈当前风量的电信号在控制器内会输出一个PID调整信号对阀门进行微调操作。从而实现面风速控制。其中，本实施例主要实现信息量的采集、通信、参数设置、信息显示和控制。根据国家面风速标准0.5M/S，控制器根据通风柜视窗开度H，风量反馈F和设定值风速V计算出阀门控制电压V用以控制风速保持在这一范围内，并且将实际风量L和风速V显示在LCD上，公式如下：式中：ｋ＝0.06-0.42；ｎ＝0.6-1.4，为漏风调整；Ｈｍａｘ，Ｈｍｉｎ为窗开度的最高和最低位置，Ｚｍａｘ，Ｚｍｉｎ为其对应的电压信号；Ｈｘ为窗开度的实际值；ａ，ｂ为阀门开度与风量关系参数，根据现场标定；Ｆｂ为阀门反馈电压。综上所述，该风速控制器使风速能够控制在稳定的范围内，不受其它干扰（排风管道内其它通风柜突然打开或关闭等），系统反应时间快，讯速。白天和夜间模式自动切换能更好利用风机使用率，常年累计可节省能源，同时房间也永远保持通风的状态，为实验室人员提供良好的工作环境。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3