专利名称：用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均匀加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加热装置，尤其涉及一种新型的用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置。
背景技术：
近年来，随着国民经济的快速发展，我国火灾呈现出上升的趋势。从建筑物发生火灾事故分析报告和有关火灾伤亡研究情况来看，火灾事故致命的罪魁祸首往往不是火，而是烟气，早在火势大幅蔓延前，很多人就已因为吸入过量烟气而昏迷，葬身火场。因此，对于建筑材料在燃烧分解过程中的烟雾浓度与毒性测试和分析尤为重要。基于德国工业标准DIN53436的火灾烟气毒性评价装置中，它采用了开放式的气体流动方式，通过对材料热解产生的气体进行成分分析，评价其毒性。但没有与动物暴露染毒试验相结合，不能直接评价热解烟气的毒害性质和机理，不能准确地定量表征材料产生的烟气，不利于对材料产烟的毒性进行评价。目前国内外的一些研究机构对此做了改进，提供了一种将火灾烟气模拟发生与动物暴露染毒试验相结合的面向建筑材料的燃烧烟雾毒性测试方法，既能定量表征热解烟气，又能同时对动物暴露染毒进行评价。其中如何实现产生加热场来获得试样的燃烧浓度稳定烟气流是该方法的关键之一。
发明内容为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置。所述技术方案如下用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置，包括所述装置包括电源模块、看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块、人机接口模块、机械转动模块、IEEE1451. 5通信模块以及ARM信号处理模块；所述看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块及人机接口模块、IEEE1451.5通信模块分别与ARM信号处理模块相互链接；所述电机驱动电路模块与机械传动模块相互连接。本实用新型提供的技术方案的有益效果是1、本用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置提供了一套硬件系统，功能较为齐全，适应性强，操作方便，交互性强，可靠性高的步进电机控制系统，能够在材料产烟毒性分析系统中，通过结合采用等速载气流和稳定供热的方形炉，对质量均勻的条形试样进行等速移动扫描加热，从而实现材料的稳定热分解和燃烧，获得试样浓度稳定的烟气流。2、本用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置采用ARM处理器的软件和硬件结合进行控制，运用其强大的可编程和运算功能，充分利用ARM处理器的各种资源， 能灵活的对步进电机进行控制，实现其不同模式、步数、正反转、转速等控制，如果需改变控制要求，一般只需改变软件就能适应新的环境。3、本用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置把显示电路和键盘电路有机的结合起来，节约了 ARM的端口，能做到一定的人机交换，提高可靠性。
图1是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型机械传动模块的结构示意图；图3是本实用新型控制原理图；图4是本ARM处理器中程序主流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述如图1所示，展示了用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置的结构， 包括人机接口模块1、ARM信号处理模块2、IEEE 1451. 5通信模块3、看门狗复位电路模块 4、机械传动模块5、电机驱动电路模块6及电源模块7 ；所述看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块及人机接口模块、IEEE1451. 5通信模块分别与ARM信号处理模块相互链接；所述电机驱动电路模块与机械传动模块相互连接。上述ARM信号处理模块采用直接控制步进电机各相驱动线路实现相序分配功能的ARM处理器EP9302，ARM处理器EP9302采集外部设置的运动参数，经过内部分析处理后输出相应的驱动信号给电机驱动电路，并可同时进行结果显示、复位查询等任务； IEEE1451. 5通信模块3与ARM处理器EP9302为双向通信连接，具有双相通信功能，可实现远程操作；看门狗复位电路模块4与ARM信号处理模块2连接，可执行运用监控、电压监控、 掉电路保护等功能；电机驱动电路模块6完成驱动信号放大处理；人机接口模块1可设置相关参数及查看测量结构等；机械传动模块5可传递电机的功率并且改变运动状态等；电源模块7包括ARM信号处理模块电源及电机驱动电路电源，为装置各个部分提供所需电源。上述看门狗复位电路模块选用MAX813，系统上电、掉电、供电电压降低、在1. 6s内微处理器没有触发该电路或者手动复位输入时看门狗电路会实现复位。上述人机接口模块1由运行状态指示灯11以及按键设置12组成，ARM处理器 EP9302将按键设置的参数经过计算处理后，将计算结果输送运行状态模块显示，运行状态显示模块包含七段LED显示电路以及发光二极管显示电路，七段LED选用CD4511译码器及七段数码管DPY 7-SEG表示步进距离和运行速度，发光二极管显示选用两个发光二极管分别表示运行模式和正/反转模式；键盘与ARM处理器EP9302直接电器连接，可在线设置装置各运行参数和开关状态。机械传动模块5包括步进电机M、齿轮传动模块53、丝杆传动模块52和方形加热炉51，方形加热炉由固定的水平导轨支撑，并通过滚珠丝杆螺母座以及滚珠丝杆螺母与丝杆连接，由丝杠的旋转驱动步进。上述机械传动模块还包括微处理器201、步进电机驱动器202、联轴器204、轴承205、小齿轮206、丝杆207、滚珠螺母208、固定导轨209、导轨滑座 2010、环形加热炉2011及大齿轮2012 (参见图幻，步进电机选用85BYGH5802 二相混合式步进电机203，上述丝杠的一端同心固接一个大齿轮，且该大齿轮与安装在电机轴上的小齿轮 206啮合，可处理由ARM处理器EP9302发出的相序信号，从而供应给步进电机。[0021]图3是用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置的控制原理，其按键分布如下Sl开始/停止键，用于开启和停止方形加热炉的运动；S2正转/反转键，用于输入电机的正/反转向，从而实现方形加热炉的前进与后退功能，默认状态下为正转；S3增加键，用于在设置运行距离的运行模式或设置速度的按键条件下，增加运行距离或增加运行速度；S4减少键，用于在设置运行距离的运行模式或设置速度的按键条件下，减少运行距离或增加运行速度；S5连续/设置键，用于设置方形加热炉的运行模式，若为连续状态则加热炉连续运行直至停止键按下，若为设置状态则按照设置的运行距离运行到固定位置后自动停止；S6速度键，用于设置方形加热炉的运行速度，实现有级调速。上述按键有三种典型的工作状态模块，包括默认状态模块31、工进状态模块32、 快进状态模块33。上述默认状态模块31，以默认状态运行，默认状态包括正转、连续运行模式、速度；其具体步骤包括步骤311在默认状态下按下Sl键，方形加热炉开始运动；步骤312再次按下Sl键时，方形加热炉停止运动；步骤313停止后，系统内部重新初始化运动参数回到默认状态。上述工进状态模块32以类似于工进状态的方式运行，因为此模块没有改变电机转向，故默认为正转，即加热炉为前进状态。其具体步骤包括步骤321设置运动参数过程；上述过程包括按S5键，实现运行模式在连续模式和设置模式间的转变；默认状态下运行模式为连续运行，按S5键后运行模式转变为设置模式，再按S5键后运行模式又转变回连续运行；默认状态下运行模式为连续运行，运行模式由一个发光二极管显示；设置运行距离模式下，按S3键可实现运行距离从零往上的增加，其数值同步显示在显示距离的七段数码管上；设置运行距离模式下，按S4键可实现运行距离从当前值往下的减少，其数值同步显示在显示距离的七段数码管上；按S6键，进入速度调节模式；速度调节模式下，按下S3键可实现运行速度的逐级增加，其数值同步显示在显示速度的七段数码管上；速度调节模式下，按下S4键可实现运行速度的逐级减少，其数值同步显示在显示速度的七段数码管上。步骤322完成步骤321的运动参数设定后，按Sl键启动方形加热炉运行；步骤323连续运行模式下，再按Sl键，方形加热炉停止运行；步骤3 系统内部重新初始化运动参数回到默认状态。上述快进状态模块33以类似于快退状态的方式运行。其具体步骤包括步骤331设置运动参数过程；按S2键，实现电机转向从默认正转向反转的转变，再按S2键时，转向又从反转向正转转变；
5[0044]按S5键，实现运行模式在连续模式和设置模式间的转变；包括设置快进状态运行距离，按S5键后运行模式转变为设置模式，再按S5键后运行模式又转变回连续运行；快进状态下运行模式为连续运行，运行模式由一个发光二极管显示；设置运行距离模式下，按S3键可实现运行距离从零往上的增加，其数值同步显示在显示距离的七段数码管上；按S4键可实现运行距离从当前值往下的减少，其数值同步显示在显示距离的七段数码管上；按S6键，进入速度调节模式；速度调节模式下，按下S3键可实现运行速度的逐级增加，其数值同步显示在显示速度的七段数码管上；按下S4键可实现运行速度的逐级减少，其数值同步显示在显示速度的七段数码管上。步骤332按Sl键启动方形加热炉运行；步骤333连续运行模式下，再按Sl键，方形加热炉停止运行；步骤334停止后，系统内部重新初始化运动参数回到默认状态；图4显示的是用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置主机电路模块中ARM处理器EP9302程序主流程。主程序模块是扫描均勻加热装置的核心，对各输入通道接入的运行参量进行信号采集，然后进行数据处理，同时进行复位查询、结果显示，最后进行信号输出等。其具体步骤包括步骤401进行系统初始化。步骤402进行看门狗复位查询任务，如果查询到运行状态异常或者外部复位触发，则进行系统初始化。步骤403进行LED显示任务，七段数码管的显示采用定时中断动态显示。步骤404判断是否有按键按下，如果有按键按下则进行步骤405，如果无按键近下则返回系统初始化之后。步骤405判断是哪个按键按下，同时进行延时去抖，如果无按键按下返回步骤 404，如果有某个按键按下，则执行相应的按键子程序；按键子程序包括启/停键子程序40 、正/反转键子程序40 、运行模式键子程序405c、上升键子程序405d、下降键子程序40 、速度/距离键子程序405f。步骤406对默认参量或各按键子程序提供的运行参量进行数据处理。步骤407将步骤406得出的脉冲信号数据输出到电机驱动电路模块。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置，其特征在于，所述装置包括电源模块、看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块、人机接口模块、机械转动模块、 IEEE1451. 5通信模块以及ARM信号处理模块；所述看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块及人机接口模块、IEEE1451. 5通信模块分别与ARM信号处理模块相互链接；所述电机驱动电路模块与机械传动模块相互连接。
2.根据权利要求1所述的用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置，其特征在于，所述ARM信号处理模块采用直接控制步进电机各相驱动线路实现相序分配功能的 ARM 处理器 EP9302。
3.根据权利要求1所述的用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置，其特征在于，所述电源模块，包括ARM信号处理模块电源及电机驱动电路电源；机械传动模块，包括步进电机、齿轮传动模块、丝杆传动模块和方形加热炉；人机接口模块，包括按键设置和运行状态指示灯。
4.根据权利要求3所述的用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置，其特征在于，所述方形加热炉由固定的水平导轨支撑，并通过滚珠丝杆螺母座以及滚珠丝杆螺母与丝杆连接，所述丝杆的一端同心固接一个大齿轮，且该大齿轮与安装在电机轴上的小齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均勻加热装置，其特征在于，所述IEEE 1451. 5通信模块与ARM处理器EP9302为双向通信连接，实现远程操作。
专利摘要本实用新型公开了一种用于材料产烟毒性分析的可变速扫描均匀加热装置，包括所述装置包括电源模块、看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块、人机接口模块、机械转动模块、IEEE1451.5通信模块以及ARM信号处理模块；所述看门狗复位电路模块、电机驱动电路模块及人机接口模块、IEEE1451.5通信模块分别与ARM信号处理模块相互链接；所述电机驱动电路模块与机械传动模块相互连接。该加热装置在建筑材料产烟毒性分析系统中，通过结合采用等速载气流以及稳定供热的方形炉，能够对质量均匀的条形试样不同区域进行变速移动扫描均匀加热，从而实现材料的稳定热分解和燃烧，获得试样浓度稳定的烟气流。
文档编号G01N1/44GK202057538SQ20112012389
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者季勇 申请人:广州信禾电子设备有限公司