专利名称：低温/高低温试验箱控制装置的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种温度试验箱的控制装置，特别是一种低温/高低温试验箱控制装置。
二背景技术：
现有的低温/高低温试验箱采用单回路温控仪表、可控硅、温度传感器等构成电气控制回路控制加热器，用手动开关控制制冷压缩机组电机。这种控制方式，由于无法调控电机的转速，使得压缩机组始终运行在全功率(或半功率)状态。为了达到并保持试验箱内所需的温度值，就只能靠电机的启停来调节制冷量和用加热与制冷相抵消的办法来形成热平衡。这不仅使整个控温曲线不平滑(有阶跃跳变)，控温精度差，而且能耗高，效率低，噪声大，污染环境，加之仪表显示单一，功能键多，参数设置复杂，还有箱体面板上的其他手动按钮，指示灯，增大了操作难度和不可靠因素，使得该类试验设备无法适应当今科学技术发展的需求。
三
发明内容
本实用新型的目的是解决现有技术中的不足之处，提供一种采用模块设计的智能控制装置，对该类设备的加热法和制冷压缩机组实施智能控制和线性调节，并将整个系统的操作程序及运行状态直观地显示在人机界面触模屏上，藉以提高控温精度和响应速度，并达到高效节能，环保静噪和操作简便，灵活直观，安全可靠的目标。
本实用新型的目的是这样实现的，一种低温/高低温试验箱控制装置，包括有人机界而触摸屏、变频器、制冷压缩机组、加热器、SSR控制器、温度传感器，其特征是设有主控制器，主控制器包含有微处理器、模数转换单元、RS485通讯模块，电流主输出模块，8路数字信号输出单元，5路数字信号输入单元，开关电源电路和数据存储器；微处理器P3口中的10、11、14脚分别与通讯模块的5、10、6脚连接，通讯模块的13、15脚与人机界面触摸屏中的通讯接口连接，微处理器的12、15、16、17脚分别与模数转换单元中的A/D转换器的输出端21、23脚及数据控制器的输出端10、11脚连接，模数转换单元的输入端与温度传感器连接；微处理器P1口中的4、5、6脚与程序存储器的WP、SCLK、SDA端连接，微处理器的1脚与电流主输出模块的6脚连接，电流主输出模块的输出端13、15脚与变频器的频率控制端口连接，微处理器的2、3脚分别与数字信号输出单元输出端连接；微处理器的P0口38-35脚分别与共它6路数字信号输出单元的输入端连接；8路数字信号输出单元的输出端分别与变频器的启/停控制端、SSR控制器的控制端、加热器的控制端、报警信号、照明信号、循环风机的启停、冷风机启停、中温电磁阀的通断控制端连接；微处理顺P2口的24-27脚分别与5路数字信号输入单元的输出端连接。
本实用新型在使用时，通过触摸屏图形界面设定所需要的温度值“SV”，经通讯模块COMM传送给主控制器中的微处理器的通讯口；由温度传感器检测到的实际温度值(模拟电压信号)经A/D转换器转换成实测温度“PV”(数字电压信号)传送给主控制器中的微处理器，微处理器对“SV”、“PV”值和系统运行参数自动识别判断。当“SV”值低于“COOL”参数(此参数值为0～100℃范围内任意设定)时，则自动启动制冷回路，同时根据设定温度SV值和当前实际温度PV值的高低按模糊控制规则线性调节制冷量(即由主控制器识别判断所发出的PWM信号和脉冲信号，经电流主输出模块，数字信号输出单元输送给变频器的频率控制端和启、停控制端，使变频器的启/停时间和输出的等效正弦波的频率随之改变，从而对制冷压缩机组电机的启/停时间和转速高低进行线性调控；同时采用少量的加热进行平衡，最终将试验箱的温度精确、稳定地控制在设定点上。当“SV”值高于“COOL”参数值时，则自动关闭制冷回路，仅用加热回路进行温度控制，即由微处理器产生经数字信号输出单元输出的按时间比例方式线性调节的开关量信号控制SSR控制器的通断时间，进而控制加热器的通断时间及对加热量的线性调节。实现最佳功率的恒温控制。
本实用新型与现有技术相比，由于以微处理器为核心的主控制器对加热器、制冷压缩机组都进行智能线性调控，实现了加热量和制冷量的无级调节，克服了温度控制曲线的阶跃跳变，大大提高了控温精度及平稳性，而且达到节能、高效、环保、静噪的效果；同时本控制装置将整个系统的操作程序及运行状态直观地显示在触摸屏上，功能丰富、组态灵活，实现了系统功能的智能化控制，使之操作简便，灵活直观，安全可靠。正因为本实用新型将当今自动控制领域的人机界面触摸屏、变频调速器等最新技术问题通过专用微处理器及其专用软件已进行了高效整合，形成了一个高性能的智能控制平台，具有体积小、重量轻、结构紧凑、安装简便，功能强，组态灵活，性价比高等特点，可广泛用于低温/高低温试验箱等实验设备的智能化控制，使之加速升级换代，以适应各级领域对高性能实验设备的需求。
四
本实用新型有如下附图图1为本实用新型的原理框图。
图2a、图2b为本实用新型的电路原理图。
图中1-人机界面触摸屏；2-主控制器；3-变频器；4-制冷压缩机组；5-加热器；6-SSR控制器；7-温度传感器。
五具体实施方式
下面参照附图说明本实用新型的实施方案，如图1、图2a、图2b所示，一种低温/高低温试验箱控制装置，包括有人机界面触摸屏1、变频器3、制冷压缩机组4、加热器5、SSR控制器6、温度传感器7，设有主控制器2，主控制器2包含有微处理器CPU、模数转换单元A/D、RS485通讯模块COMM、电流主输出模块OUT1、8路数字信号输出单元OUT2-OUT9、5路数字信号输入单元IN5-IN9、开关电源电路AC/DC和数据存储器EEPROM；微处理器CPU的P3口中的(P3.0、P3.1、P3.4)10、11、14脚分别与通讯模块COMM的5、10、6脚连接，通讯模块COMM的13、15脚与人机界面触摸屏1中的通讯接口A、B连接，微处理器CPU的(P3.2、P3.5、P3.6、P3.7)12、15、16、17脚分别与模数转换单元A/D中的A/D转换器301的输出端21、23脚及程序控制器302的输出端10、11脚连接，模数转换单元A/D的输入端P1、P2、P3与温度传感器7连接；微处理器CPU的P1口的(P1.3、P1.4、P1.5)4、5、6脚与数据存储器EEPROM的WP、SCLK、SDA端连接，微处理器CPU的(P1.0)1脚与电流主输出模块OUT1的6脚连接，电流主输出模块OUT1的输出端13、15脚与变频器3的频率控制端口连接，微处理器CPU的(P1.1、P1.2)2、3脚分别与数字信号输出单元OUT2、OUT3输入端连接；微处理器CPU的P0口(P0.0-P0.5)38-35脚分别与其它6路数字信号输出单元OUT5-OUT9、OUT4的输入端连接；8路数字信号输出单元OUT2-OUT9的输出端分别与变频器3的启/停控制端、SSR控制器6的控制端、加热器5的控制端、报警信号、照明信号、循环风机的启停、冷风机启停、中温电磁阀通断控制端连接；微处理器CPU的P2口的(P2.3-P2.7)24-27脚分别与5路数字输入单元IN5-IN9的输出端连接。与人机界面触摸屏1连接的通讯模块COMM，利用其双向通讯功能，将操作程序、运行状态实时显示于屏上，同时根据屏上显示的图形界面和系统运行需要进行参数设置。
主控制器2中的模数转换单元(A/D)由A/D转换器301程序控制器302，运算放大器303，通道选择控制器304，二极管D1、调压二极管T1，电阻R1、R3、R4、R6-R10、R19-R24，电容C1-C5、C18-22、C31、C32、电感L1-L4组成，A/D转换器301的21、23脚及程序控制器302的10、11脚分别与微处理器CPU的(P3.2、P3.5、P3.6、P3.7)12、15、16、17脚连接，模数转换单元A/D的输入端P1、P2、P3端与温度传感器7连接。由电感L1-L4、电阻R10、R19、R20、R24、电容C3、C4、C5、C31、C32构成三路输入采集滤波器。模数转换单元A/D的输入端P1、P2、P3对应接入温度传感器PT，温度传感器检测到的模拟温度信号，经采集滤波器，通道选择控制器304，运算放大器303，程序控制器302，形成-1V～+1V的A/D输入信号，经A/D转换器301形成数字温度实测值PV，传送给主控制器2中的微处理器CPU，微处理器CPU对模拟温度信号，实测数字信号进行和运行参数自动识别判断，CPU的P1.0输出PWM信号，经电流主输出模块OUT1输出4-20mA的脉冲电流信号去控制变频器3输出，由P1.2输出的脉冲信号经数字信号输出单元OUT3输出0-12V的脉冲电压信号去控制SSR控制器6的通断时间，实现加热量，制冷量的线性调节。
权利要求1.一种低温/高低温试验箱控制装置，包括有人机界面触摸屏(1)、变频器(3)、制冷压缩机组(4)、加热器(5)、SSR控制器(6)、温度传感器(7)，其特征是设有主控制器(2)，主控制器(2)包含有微处理器(CPU)、模数转换单元(A/D)、RS485通讯模块(COMM)、电流主输出模块(OUT1)、8路数字信号输出单元(OUT2-OUT9)、5路数字信号输入单元(IN5-IN9)、开关电源电路(AC/DC)和程序存储器(EEPROM)；微处理器(CPU)P3口中的(P3.0、P3.1、P3.4)10、11、14脚分别与通讯模块(COMM)的5、10、6脚连接，通讯模块(COMM)的13、15脚与人机界面触摸屏(1)中的通讯接口(A、B)连接，微处理器(CPU)的(P3.2、P3.5、P3.6、P3.7)12、15、16、17脚分别与模数转换单元(A/D)中的A/D转换器(301)的输出端21、23脚及程序控制器(302)的输出端10、11脚连接，模数转换单元(A/D)的输入端(P1、P2、P3)与温度传感器(7)连接；微处理器(CPU)P1口中的P1.3、P1.4、P1.5)4、5、6脚与数据存储器(EEPROM)的WP、SCLK、SDA端连接，微处理器(CPU)的(P1.0)1脚与电流主输出模块(OUT1)的6脚连接，电流主输出模块(OUT1)的输出端13、15脚与变频器(3)的频率控制端口连接，微处理器(CPU)的(P1.1、P1.2)2、3脚分别与数字信号输出单元(OUT2、OUT3)输入端连接；微处理器(CPU)的P0口(P0.0-P0.5)38-35脚分别与其它6路数字信号输出单元(OUT5-OUT9、OUT4)的输入端连接；8路数字信号输出单元(OUT2-OUT9)的输出端分别与变频器(3)的启/停控制端、SSR控制器(6)的控制端、加热器(5)的控制端、报警信号、照明信号、循环风机的启停，冷风机启停，中温电磁阀通断控制端连接；微处理器(CPU)P2口的(P2.3-P2.7)24-27脚分别与5路数字信号输入单元(1N5-IN9)的输出端连接。
2.按权利要求1所述的低温/高低温试验箱控制装置，其特征在于主控制(2)中的模数转换单元(A/D)由A/D转换器(301)、程序控制器(302)、运算放大器(303)、通道选择控制器(304)、二极管(D1)、调压二极管(T1)、电阻(R1、R3、R4、R6-R10、R19-R24)，电容(C1、C5、C18-C22、C31、C32)、电感(L0-L4)组成，A/D转换器(301)的21、23脚及程序控制器(302)的10、11脚分别与微处理器(CPU)的(P3.2、P3.5、P36、P3.7)12、15、16、17脚连接，模数转换单元(A/D)的输入端(P1、P2、P3)与温度传感器(7)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种温度试验箱的控制装置，特别是一种低温/高低温试验箱控制装置，包括有人机界面触摸屏(1)、变频器(3)、制冷压缩机组(4)、加热器(5)、SSR控制器(6)、温度传感器(7)，其特征是设有主控制器(2)，主控制器(2)包含有微处理器(CPU)、模数转换单元(A/D)、RS485通讯模块(COMM)、电流主输出模块(OUT1)、8路数字信号输出单元(OUT2－OUT9)、5路数字信号输入单元(IN5－IN9)、开关电源电路(AC/DC)和程序存储器(EEPROM)。以微处理器CPU为核心的主控制器对加热器、制冷压缩机组进行智能性调控，实现加热量和制冷量的无级调节，克服温度控制曲线的阶跃跳变，提高控温精度及平稳性，且将整个操作程序及运行状态直观地显示在触摸屏上，实现智能化控制。
文档编号G01N1/42GK2553363SQ02275719
公开日2003年5月28日 申请日期2002年7月13日 优先权日2002年7月13日
发明者陈强 申请人:陈强