专利名称：吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置，属自动控制技术，特别涉及单片微机应用技术。
吸附式旋转干燥机是综合应用吸附式除湿与冷冻除湿技术，利用对高温高湿空气进行冷冻除湿成本低、对低温低湿空气进行吸附除湿效果高而提供的常温及超低露点气流的高效除湿干燥净化设备；既可用于热敏性食品及生物制品的低温脱水分离，又可用于有湿度要求的生产环境中干燥净化处理。但是，目前国内生产的吸附式旋转干燥机其检测控制部件，仅是对温度或湿度参数进行检测、显示而没有对湿度参数实行设定控制，只是由值班人员观察温度及湿度显示参数再由人工调节控制。这样，不但值班人员劳动强度大，而且很难准确地对温度及湿度参数定值实时自动控制，这使得其难于适应在不同的生产场合中应用。
本实用新型的目的就是为了克服和解决现有吸附式旋转干燥机存在仅显示其温度、湿度参数并由值班人员观察这些参数再由人工进行调节控制，使得值班人员劳动强度大、且无法准确地对温度及湿度参数实行定值实时自动控制、无法适应在不同的生产场合中应用等的缺点和问题，研制设计一种智能型的、能输入多路温度及湿度参数、能根据不同的生产场合任意设定温度、湿度控制值，实行无人值班的闭路实时自动控制的吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置。
本实用新型是通过下述技术方案来实现的本单片微机控制装置的操作显示面板示意图如
图1所示，其电路方框图如图2所示，其电路原理图如图3所示。本单片微机控制装置由面板、显示电路板、主电路板共同连接构成，显示电路板装于面板上，面板装于吸附式旋转干燥机的箱体外，主电路板固装于吸附式旋转干燥机箱体内支架上，面板上部装有相对湿度显示屏1、干燥机出口温度显示屏2、再生温度显示屏3并分别与电路板上相应的模拟放大电路12、14、16以及分别与温度传感器11、干燥机出口温度传感器13、再生温度传感器15相连接；面板的中部装有运行指示灯4、超温报警指示灯5、电源报警指示灯6、压缩机报警指示灯7、转轮报警指示灯8，并与电路板上显示驱动器21相应点连接；面板下部装有开机/增量值按钮9、关机/设定按钮10并分别与电路板上操作电路26相应点相连接；其电路由温度传感器11、模拟放大器12、干燥机出口温度传感器13、模拟放大电路14、再生温度传感器15、模拟放大电路16、多路转换器17、有源滤波电路18、A/D转换器19、单片微机20、串行显示驱动器21、数码管/指示灯22、交流电压相序检测电路23、开关量检测电路24、控制电路25、操作电路26、E2PROM存贮器27共同连接构成吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置，其相互连接关系为湿度传感器11通过湿度传感信号传输线与模拟放大器12相电气连接；干燥机出口温度传感器13通过温度传感信号传输线与模拟放大器电路14相电气连接；再生温度传感器15通过温度传感信号传输线与模拟放大电路16相电气连接；模拟放大电路12、模拟放大电路14、模拟放大电路16分别通过模拟放大信号传输线与电路转换器17相并联连接；多路转换器17的输出端通过多路转换信号输出线与有源滤波电路18相电气连接，有源滤波电路18通过滤波信号输出线与A/D转换器19相电气连接，单片微机20分别通过A/D转换信号线、显示驱动信号线、交流电压相序检测信号线、开关量检测信号线、控制信号线、操作信号线、存贮信号线分别与A/D转换器19、串行显示驱动器21、交流电压相序检测电路23、开关量检测电路24、控制电路25、操作电路26、E2PROM存贮器27相电气连接，串行显示驱动器21通过显示驱动信号输出线与数码管/指示灯相连接。
本控制装置采用计算机编程(其程序流程方框图如图4所示)，在按压关机/设定按钮10后开启电源，自动转到设定状态，通过操作开机/增量值按钮9、关机/设定按钮10及数字显示屏1～3的显示提示，输入相对湿度上限及下限控制值并存贮于E2PROM存贮器27中，使控制数据不丢失；在正常操作状态下，开启电源后，本控制装置自动检测湿度、干燥机出口温度、再生温度参数并进行显示，并由JZ5输入接口的交流电压相序检测电路对输入的交流相序进行检测，以防止三相电机反转，若A、B、C交流电压为顺相，电源报警指示灯6灭，反之，A、B、C交流电压为逆相，电源报警指示灯6亮，此时本控制装置不能启动，必须对调两根交流电源相线，电源报警指示灯6灭，本控制装置处于正常的操作状态，按压开机/增量值按钮9，运行指示灯4亮，单片微机20通过控制信号传输线对控制电路25发出控制指令，对吸附式旋转干燥机的主风机、再生风机、旋转轮电机、压缩机及主、副电加热器进行控制，控制湿度、出口温度及再生温度参数并通过数字显示屏l～3显示；控制过程中机组的运行状态由开关量检测电路24反馈回单片微机20，单片微机20经数据处理来确定运行状态是正常还是出现故障，在正常状态下，本控制装置可构成无人值班的闭环控制装置；在出现故障时，单片微机20根据故障状态自动启动报警指示灯，并停止机组的运行；在上述控制过程中，单片微机20由存贮在E2PROM内的相对湿度上限及下限控制值来确定其控制范围。当湿度传感器11所检测的相对湿度低于下限控制值时，单片微机20自动发出停机指令关闭吸附式旋转干燥机；当湿度传感器11所测量相对湿度高于上限控制值时，单片微机20自动发出开机指令并启动吸附式旋转干燥机。
本控制装置的基本电路原理图如图3所示。其湿度传感器11、干燥机出口温度传感器13的信号通过JZ1接口输入，模拟放大电路12由运算放大集成件U11～U13、电阻R12～R16、R29～R30、电位器W1～W2共同电气连接构成；模拟放大电路14由运算放大集成件U14、电阻R17～R22、电位器W3～W4共同电气连接构成；再生温度传感器15的信号通过JZ2接口输入，模拟放大电路16由运算放大器集成件U15、电阻R23～R28、电位器W5～W6共同电气连接构成；多路转换器17由电子模拟转换模块U10构成；有源滤波电路18由运算放大集成件U16、电阻R31～R34、电容C5～C6共同并串联连接构成；A/D转换器19由A/D转换器集成件U5、电阻R35～R37、电容C7～C9、电位器W7共同并串联连接构成；单片微机20由CPU集成件U1、反相缓冲集成件U4、排电阻RRz、晶体XC、电阻R38、电容C10～C12共同连接构成；串行显示驱动器21由串行显示驱动集成件U2、电阻R44连接构成；数码管/指示灯22由数码管G1～G7、指示灯LD1～LD5共同并串联连接构成；交流电压信号通过JZ1接口输入，交流电压相序检测电路23由光电粘合集成件U6～U7、反相缓冲集成件U9、电阻R39～R42、二极管D5～D7共同并串联连接构成；开关量信号通过JZ3接口输入，开关量检测电路24由反相缓冲集成件U9、电阻R1～R10、电容C1～C4、二极管D1～D4、恒压管Z1～Z2共同并串联连接构成；控制电路25由反相缓冲集成件U4、驱动器集成件U3、继电器J1～J4、二极管D8～D10、电容C13～C16共同电气连接构成；其控制信号通过JZ4接口输出；操作电路26由按钮K1～K2、电阻R43、R45～R46共同电气连接构成；E2PROM存贮器27由E2PROM集成件U8构成；电路工作原理为湿度传感器、出口温度传感器、再生温度传感器的输出信号变成电参数后，由各自独立的模拟放大电路进行放大，然后经由U10构成的多路转换器进行选择，再经U16构成的有源滤波电路进行低通滤波，并输送到U4～U5构成的A/D转换器进行模/数转换后，输送到单片微机，由单片机CPU根据输入的湿度及温度值进行数据处理，并经控制电路发出控制指令，并由U3～U4及继电器J1～J4构成的控制电路执行操作，经处理后的数据通过U2构成的串行显示驱动器驱动数码管进行显示，从而构成了一个闭环控制装置。在上述控制过程中，吸附式旋转干燥机的故障信号通过由U9、二极管D1～D4、恒压管Z1～Z2构成的开关量检测电路输入单片微机，当出现故障时，CPU会自动执行停机操作及通过指示灯发出报警信号；另外，CPU根据U8构成的E2PROM存贮器保存的湿度上限及下限控制值所确定的控制范围，实现自动开机或停机操作，构成了无人值班的闭环控制装置。
本实用新型与现有无自动控制的吸附式旋转干燥机相比有如下的优点和有益效果；(1)由于本控制装置是单片微机控制的智能型装置，能对运行过程中吸附式旋转干燥机的湿度及温度参数进行实时自动检测控制，并由检测数据的结果去控制干燥机的主风机、再生风机、压缩机、转轮电机及主、副电加热器的运行状态，从而构成了一个闭环控制装置；(2)本控制装置采用了交流电压相序检测以防止机组内的三相电动机反转，有效地避免事故的发生；(3)本控制装置采用了串行E2PROM存贮器、串行显示驱动器等电路，具有结构简单、工作稳定、湿度上限及下限控制值数据停电不丢失，检测控制准确、可靠、不需要专门的维护保养；(4)本控制装置自动检测控制程度高，操作方便、能大大减轻值班人员的劳动强度，能实现无人值班的吸附式旋转干燥机的实时自动控制。
下面对说明书附图进一步说明如下图1是吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置操作显示面板示意图，图2是其的电路方框图，图3是其基本电路原理图；图4是其软件程序流程方框图。各图中1为相对湿度显示屏，2为干燥机出口温度显示屏，3为再生温度显示屏，4为运行指示灯，5为超温报警指示灯，6为电源报警指示灯，7为压缩机报警指示灯，8为转轮报警指示灯，9为开机/增量值按钮K1，10为关机/设定按钮K2，JZ1为湿度传感器出口、干燥机出口温度传感器输入接口，JZ2为再生温度传感器输入接口，JZ3为机组状态开关量输入接口，JZ4为控制输出接口，JZ5为交流电压检测输入接口。
本实用新型的实施方式可为如下(1)用一般的机加工方法加工面板和绘制显示电路板、主电路板。发明人曾按图1所示设计、并采用塑料彩色丝印加工出本装置的面板，面板尺寸为100×90mm。然后再按图1所示，设计排列、加工、安装相对湿度显示屏、干燥机出口温度显示屏、再生温度显示屏、运行指示灯LD1、超温报警指示灯LD2、电源报警指示灯LD3、压缩机报警指示灯LD4、转轮报警指示灯LD5、开机/增量值按钮K1、关机/设定按钮K2等；(2)按图3所示绘制印刷显示电路板、主电路板，并筛选电器元件，其中集成件U1可选用MCS-51型单片微机，U2可选用MAU7921、串行显示驱动器U3可选用MC1413外设驱动器，U4可选用74LS04反相缓冲集成件，U5可选用MC14433型A/D转换器，U6、U7可选用光电耦合集成件4N25，U8可选用24LC01串行E2PROM存贮器，U9可选用74LS04反相缓冲集成件，U10可选用4051型电子模拟转换器，U12～U16可选用OP07型运算放大器；(3)按图3所示，安装好显示电路板与主电路板并经固定后，并按上面说明书所述的连接关系进行电气连接，再将JZ1～JZ5接口与输入，输出信号线进行电气连接，然后，经通加电和简单的调试，便能较好地实施本实用新型。发明人按上述的实施方法制作的样机可在0～50℃的环境温度下工作，相对湿度的检测范围为0～99RH％，出口温度的检测范围0～99℃，再生温度检测范围0～199℃，控制准确度为最后1位数字≤±2。
实施使用本控制装置时，应预先把输入、输出信号与本控制装置JZ1～JZ5对应进行电气连接，在本控制装置设定状态中，通过按钮K1～K2的操作及数码管G1～G7的显示，把湿度上限及下限控制值输入到单片微机，并存贮于E2PROM存贮器内，停电后数据不丢失。其工作步骤为(1)开启电源，本控制装置自动测量、显示湿度、干燥机出口温度、再生温度数值，并对从JZ5输入的交流电压信号进行检测及相序分析，当电源报警指示灯LD3亮时，交流电压为逆相，此时本控制装置为防止三相电机反转，不能启动操作；应立即对调两根交流电压相线；当电源报警指示灯LD3灭时，可随时按压开机/增量值按钮K1，装置进入控制状态；(2)当按压开机/增量值按钮K1时，运行指示灯LD1亮，单片微机发出控制指令，启动吸附式旋转干燥机组的主风机、再生风机、转轮电机、压缩机及主、副电加热器工作，并根据反馈的湿度、干燥机出口温度、再生温度数据，由单片微机来改变其操作状态，构成了闭环控制装置；(3)当机组运行到湿度下限控制设定值时，单片微机会实现自动关机；当湿度传感器检测的数据达到上限控制值时，单片微机重新起动机组工作；(4)当从JZ3开关量输入接口检测的数据发生变化时，单片微机自动判断是否出现故障；当机组运行发生故障时，本控制装置会自动停机，并由指示灯LD3～LD5发出报警感信号。在控制过程中，本控制装置对吸附式旋转干燥机组实现无人值班的自动控制。
权利要求1.一种吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置，其特征在于它由其面板、显示电路板、主电路板共同连接构成，显示电路板装于面板上，面板装于吸附式旋转干燥机的箱体外，电路板固装于吸附式旋转干燥机箱体内架上，面板上部装有相对湿度显示屏(1)、干燥机出口温度显示屏(2)、再生温度显示屏(3)并分别与电路板上相应的模拟放大电路(12)、(14)、(16)以及分别与温度传感器(11)、干燥机出口温度传感器(13)、再生温度传感器(15)相连接；面板的中部装有运行指示灯(4)、超温报警指示灯(5)、电源报警指示灯(6)、压缩机报警指示灯(7)、转轮报警指示灯(8)，并与电路板上显示驱动器(21)相应点连接；面板下部装有开机/增量值按钮(9)、关机/设定按钮(10)并分别与电路板上操作电路(26)相应点相连接；其电路由温度传感器(11)、模拟放大器(12)、干燥机出口温度传感器(13)、模拟放大电路(14)、再生温度传感器(15)、模拟放大电路(16)、多路转换器(17)、有源滤波电路(18)、A/D转换器(19)、单片微机(20)、串行显示驱动器(21)、数码管/指示灯(22)、交流电压相序检测电路(23)、开关量检测电路(24)、控制电路(25)、操作电路(26)、E2PROM存贮器(27)共同连接构成吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置，其相互连接关系为湿度传感器(11)通过湿度传感信号传输线与模拟放大器(12)相电气连接；干燥机出口温度传感器(13)通过温度传感信号传输线与模拟放大器电路(14)相电气连接；再生温度传感器(15)通过温度传感信号传输线与模拟放大电路(16)相电气连接；模拟放大电路(12)、模拟放大电路(14)、模拟放大电路(16)分别通过模拟放大信号传输线与电路转换器(17)相并联连接；多路转换器(17)的输出端通过多路转换信号输出线与有源滤波电路(18)相电气连接，有源滤波电路(18)通过滤波信号输出线与A/D转换器(19)相电气连接，单片微机(20)分别通过A/D转换信号线、显示驱动信号线、交流电压相序检测信号线、开关量检测信号线、控制信号线、操作信号线、存贮信号线分别与A/D转换器(19)、串行显示驱动器(21)、交流电压相序检测电路(23)、开关量检测电路(24)、控制电路(25)、操作电路(26)、E2PROM存贮器(27)相电气连接，串行显示驱动器(21)通过显示驱动信号输出线与数码管/指示灯相连接。
2.按权利要求1所述的一种吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置，其特征在于所述的湿度传感器(11)、干燥机出口温度传感器(13)的信号通过JZ1接口输入，模拟放大电路(12)由其湿度传感器(11)、干燥机出口温度传感器(13)的信号通过JZ1接口输入，模拟放大电路(12)由运算放大集成件U11～U13、电阻R12～R16、R29～R30、电位器W1～W2共同电气连接构成；模拟放大电路(14)由运算放大集成件U14、电阻R17～R22、电位器W3～W4共同电气连接构成；再生温度传感器(15)的信号通过JZ2接口输入，模拟放大电路(16)由运算放大器集成件U15、电阻R23～R28、电位器W5～W6共同电气连接构成；多路转换器(17)由电子模拟转换模块U10构成；有源滤波电路(18)由运算放大集成件U16、电阻R31～R34、电容C5～C6共同并串联连接构成；A/D转换器(19)由A/D转换器集成件U5、电阻R35～R37、电容C7～C9、电位器W7共同并串联连接构成；单片微机(20)由CPU集成件U1、反相缓冲集成件U4、排电阻RRz、晶体XC、电阻R38、电容C10～C12共同连接构成；串行显示驱动器(21)由串行显示驱动集成件U2、电阻R44连接构成；数码管/指示灯(22)由数码管G1～G7、指示灯LD1～LD5共同并串联连接构成；交流电压信号通过JZ1接口输入，交流电压相序检测电路(23)由光电粘合集成件U6～U7、反相缓冲集成件U9、电阻R39～R42、二极管D5～D7共同并串联连接构成；开关量信号通过JZ3接口输入，开关量检测电路(24)由反相缓冲集成件U9、电阻R1～R10、电容C1～C4、二极管D1～D4、恒压管Z1～Z2共同并串联连接构成；控制电路(25)由反相缓冲集成件U4、驱动器集成件U3、继电器J1～J4、二极管D8～D10、电容C13～C16共同电气连接构成；其控制信号通过JZ4接口输出；操作电路(26)由按钮K1～K2、电阻R43、R45～R46共同电气连接构成；E2PROM存贮器(27)由E2PROM集成件U8构成。
专利摘要本实用新型是吸附式旋转干燥机的单片微机控制装置,它由面板及显示电路板、主电路板固定于机箱体构成,面板装有显示屏、指示灯、按钮,它们通过各自信号线与电路板连接,电路由湿度、干燥机出口温度、再生传感器、模拟放大电路、多路转换器、有源滤波电路、A/D转换器、单片微机、交流电压相序检测电路、开关量检测电路、控制电路、操作电路、E
文档编号G06F9/00GK2419630SQ0022795
公开日2001年2月14日 申请日期2000年4月24日 优先权日2000年4月24日
发明者黄少先, 丁静, 杨晓西 申请人:华南理工大学