专利名称：中频感应加热温度智能测控仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属中频感应温度测控仪器，特别涉及一种在机械制造和冶金工业方面应用，如淬火、透热、熔炼、钎焊和烧结等中频感应加热温度智能测控仪。
技术背景近年来，中频感应加热技术在我国的机械制造工业和冶金工业方面得到了广泛应用，如淬火、透热、熔炼、钎焊和烧结等。在这些应用中对加热温度有严格要求，在对工件进行感应加热时，如果淬火和回火温度不能控制在所要求的允许范围内，则工件的硬度和耐磨性就达不到品及质量要求，影响工件的使用寿命，降低企业的经济效益。目前我国中频感应加热温度检测与控制手段比较落后，随机实时性较差，不能满足生产需要，经常发生质量问题，更严重的是影响工件应用场所的安全生产。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种以87C552单片机为核心，采用PID调节算法，以随机快速实时的控制中频炉温度达到实际要求的中频感应加热温度智能测控仪。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是一种由电源电路、模入通道电路、键盘显示电路和报警电路构成的中频感应加热温度智能测控仪，它的特点是在整个检测控制系统中设置了中央处理系统、同步脉冲电路和触发脉冲形成电路；中央处理电路它包括中央处理模块U3、晶体振荡器y1、电容C3、C4，电解电容C18、电阻R16和开关K；U3的1脚接采样保持器D1的OUT端，16脚接D1的LC端，7、8、9、30、31脚分别接减法计数器21、20、19、23、22脚，48脚接U4的9、15脚和可编程键盘/显示接口模块U1的CLK端，25脚接U1的AO端，27脚接非门U7C的6脚，26脚接非门U7A的2脚，39～46脚分别接U1的D0、D1～D7，21脚接非门U7B的3脚，24脚接U1的CS端，50～57脚分别接U4的1～8脚，35脚接电容C3一端、晶体振荡器y1一端，34脚接y1的另一端和电容C4的一端，C3、C4另一端接地，15脚接开关K一端、电阻R16一端、电解电容C18负极，C18正极接K另一端、C16正极、C10一端和三端固定稳压电源U12的3脚。
同步脉冲电路它包括运算放大器U1A、光电耦合器U2、锁相环模块U5、计算机U6、可变电阻R1、电阻R2、R4、R5、R6、R7、R11、R12、电容C5～C7、C12、二极管D2、D3和非门U7A；U1A的1脚接R6一端，2脚接D3、D2、R5一端，R5另一端接C7、R2一端，R2的另一端接C5一端、R1的1、3脚，R1的2脚接A相输入，U1A的3脚接D3、D2、C7、C5的另一端和地，4脚接负15伏电源，5脚接正15伏电源；U2的1、2脚接R6的另一端，3脚接正15伏电源，4脚接U5的14脚、R7的一端，R7的另一端接地；U5的3脚接U6的5、15脚，4脚接U6的14和U7A的1脚，5脚接C12、R4一端和地，6、7脚分别接C6的两端，9脚接R11、R12一端，11脚接R4另一端，13脚接R11的另一端。
触发脉冲形成电路它包括减法计算机器U4、双可再触发单移多谐振荡器J2、双精度定时器U9、变压器T、三极管Q1、或门U8A、二极管D4、电解电容C2、C11、和电阻R3、R8、R13、R14；U4的10脚接J2的B1端，13脚接J2的B2端；J2的C2端接C2的负极，C1端接C11的负极，UCC端接R13、R8的一端、CLR2端、CLR1端、R14一端、U9的4、10脚和正5伏电源，R/C1端接C11的正极和R13的另一端，Q1端接U9的3脚，A2端接A1端和GND，R/C2端接R8另一端和C2正极，Q2端接U9的11脚；U9的1、13脚接R14另一端和U9的2、12脚，5、9脚分别接U8A的1、2脚；U8A的3脚接R3的一端，R3的另一端接Q1的基极，Q1的集电极接D4的一端、T的2脚，Q1的发射极接地，T的1脚接正24伏电源和D4的另一端，T的3、4脚接控制信号。
本实用新型有益效果是采用此智能测控仪对中频感应加热温度的测控，技术先进，随机、实时性好，保证了生产质量，提高了工件应用场所的安全生产。
以下结合附图以实施例具体说明。
图1示中频感应加热温度智能测控仪电路原理图。
图2示图1的恒温闭环控制系统的控制方案框图。
图3示图1的控制系统框图。
图中，1-电源电路；2-模入通道电路；3-中央处理器电路；4-触发脉冲形成电路；5-键盘显示电路；6-报警电路；7-同步脉冲电路；U10、U12-三端固定正稳压电源；U11-三端固定负稳压电源；J1-传感器；D1-采样保持器模块；U3-中央处理器模块；U4-减法计数器模块；U9-双精度定时器模块；J2-双可再触发单移多谐振荡器；Dpy1～Dpy4-键盘显示模块；BIC1、BIC2-驱动器；74LS-译码器；U7A、U7B、U7C-非门；LS1-扬声器；U5-锁相环模块；U6-计数器；U8A-或门；U1A-运算放大器；U2-光电耦合器；K-开关；T、T1、T2-变压器；D7、D8-整流桥；y1-晶体振荡器；R1-可变电阻；R2～R7、R11～R16-电阻；R9、R10-电阻组；C2、C11、C16、C18-电解电容；C1、C3、C4、C6、C8、C9、C10、C12～C15、C17-电容；D2～D6-二极管；KEY-双排键盘；U1-可编程键盘/显示接口模块具体实施方式
参照附图，该温度智能测控仪，由电源电路1、模入通道电路2、键盘显示电路5和报警电路6组成，它的特点是整个检测控制系统中设置了中央处理电路3、同步脉冲电路7和触发脉冲形成电路4；中央处理电路3它包括中央处理模块U3、晶体振荡器y1、电容C3、C4，电解电容C18、电阻R16和开关K；U3的1脚接采样保持器D1的OUT端，16脚接D1的LC端，7、8、9、30、31脚分别接减法计数器21、20、19、23、22脚，48脚接U4的9、15脚和可编程键盘/显示接口模块U1的CLK端，25脚接U1的AO端，27脚接非门U7C的6脚，26脚接非门U7A的2脚，39～46脚分别接U1的D0、D1～D7，21脚接非门U7B的3脚，24脚接U1的CS端，50～57脚分别接U4的1～8脚，35脚接电容C3一端、晶体振荡器y1一端，34脚接y1的另一端和电容C4的一端，C3、C4另一端接地，15脚接开关K一端、电阻R16一端、电解电容C18负极，C18正极接K另一端、C16正极、C10一端和三端固定稳压电源U12的3脚。
同步脉冲电路7它包括运算放大器U1A、光电耦合器U2、锁相环模块U5、计算机U6、可变电阻R1、电阻R2、R4、R5、R6、R7、R11、R12、电容C5～C7、C12、二极管D2、D3和非门U7A；U1A的1脚接R6一端，2脚接D3、D2、R5一端，R5另一端接C7、R2一端，R2的另一端接C5一端、R1的1、3脚，R1的2脚接A相输入，U1A的3脚接D3、D2、C7、C5的另一端和地，4脚接负15伏电源，5脚接正15伏电源；U2的1、2脚接R6的另一端，3脚接正15伏电源，4脚接U5的14脚、R7的一端，R7的另一端接地；U5的3脚接U6的5、15脚，4脚接U6的14和U7A的1脚，5脚接C12、R4一端和地，6、7脚分别接C6的两端，9脚接R11、R12一端，11脚接R4另一端，13脚接R11的另一端。
触发脉冲形成电路4它包括减法计算机器U4、双可再触发单移多谐振荡器J2、双精度定时器U9、变压器T、三极管Q1、或门U8A、二极管D4、电解电容C2、C11、和电阻R3、R8、R13、R14；U4的10脚接J2的B1端，13脚接J2的B2端；J2的C2端接C2的负极，C1端接C11的负极，UCC端接R13、R8的一端、CLR2端、CLR1端、R14一端、U9的4、10脚和正5伏电源，R/C1端接C11的正极和R13的另一端，Q1端接U9的3脚，A2端接A1端和GND，R/C2端接R8另一端和C2正极，Q2端接U9的11脚；U9的1、13脚接R14另一端和U9的2、12脚，5、9脚分别接U8A的1、2脚；U8A的3脚接R3的一端，R3的另一端接Q1的基极，Q1的集电极接D4的一端、T的2脚，Q1的发射极接地，T的1脚接正24伏电源和D4的另一端，T的3、4脚接控制信号。
电源电路1它包括变压器T1、T2、整流桥D7、D8、三端固定正稳压电源U10、U12、三端固定负稳压电源U11、二极管D5、D6、电容C8～C10、C13～C15和电解电容C16；T1的3、4脚接220V电源，1、2脚接D7的1、2脚；D7的3脚接C14一端和U11的3脚，4脚接C13的一端和U10的1脚；U10的2脚接U11的2脚、C14、C9、D6的一端和地、C13另一端、C8、D5一端，3脚接C8、D5的另一端和+15V电源；U11的1脚接C9、D6的另一端和-15V电源；T2的3、4脚接220V电源，1、2脚接D8的1、2脚；D8的3脚接C15、C10一端、U12的2脚、C16的负极和地，4脚接C15的另一端和U12的1脚；U12的3脚接C10的另一端、C16的正极和+15V电源。
模入通道电路2它包括传感器J1、采样保持器D1和电容C1；J1的1脚接地，2脚接D1的INPUT端，3脚接+5V电源；D1的U+端接+5V电源，LO端接C1的一端和地，CH端接C1另一端，V-端接-15V电源。
键盘显示电路5它包括可编程键盘/显示接口模块U1、译码器74LS、驱动器BIC1、BIC2、非门U7C、显示模块Dpy1～Dpy4、双排键盘KEY、电容C17、电阻R15和电阻组R9、R10；U1的IRQ端接U7C的5脚，VCC端接C17一端和+5V电源，RESET端接R15一端和C17的另一端，GND、SHIFT、CNTL端接R15另一端和地，RL0～RL7端分别接KEY的0～7脚，SL0、SL1、SL2端分别接74LS的A、B、C端，B0～B3、A0～A3端分别接BIC2的1A～8A端；74LS的GIA、GIB、GIC端均接地，G、VCC端分别接BIC2的G、VCC端。BIC1的G、VCC端和5V电源，y2、y3端分别接BIC1的3A、4A端，y1端接BIC1的2A端、KEY的8～15脚，y0接BIC1的1A端、KEY的24～31的1脚；BIC1的GND端接地，1y～4y分别接Dpy1～Dpy4的9脚；BIC2的GND端接地，1y～8y分别接Dpy1～Dpy4的1～8脚和R10的一端，R10的另一端接+5V电源；R9的一端接KEY的16～23脚，另一端接+5V电源。
报警电路6它包括非门U7B和扬声器LS1；LS1的一个脚接+5V电源，另一脚接U7B的4脚。
本测控仪的控制方法及系统结构本装置通过控制晶闸管的导通角来控制变频电路的输出电压均值，从而改变中频电源的输出功率，达到最终控制温度的目的，其恒温闭环控制系统的控制方案如附图2所示。根据控制方案而确定的系统框图为附图3所示。
中央处理U3通过采样给定值和反馈量(即传感器经A/D转换的数值)，按照PID控制算法，计算出调整触发延迟角α，并将α换算成减法计数器U4的计算初值。当对应的同步中断信号到来时，置减法计数器U4初值并同时启动计数。回零时刻到，计数器U4输出一个上升沿，上升沿经过触发脉冲形成环节形成单窄脉冲，此单窄脉冲再和随后相隔60度的窄脉冲相或，形成双窄脉冲，经隔离、放大后输出至整流电路的晶闸管，达到控制目的。当温度超过规定上限时，扬声器LS1将发出报警信号。显示器Dpy1～Dpy4将随时显示出工件温度，键盘KEY用于输入数字、循环控制、退出系统等功能。
权利要求1.一种中频感应加热温度智能测控仪，由电源电路(1)、模入通道电路(2)、键盘显示电路(5)和报警电路(6)组成，其特征在于整个检测控制系统中设置了中央处理电路(3)、同步脉冲电路(7)和触发脉冲形成电路(4)；中央处理电路(3)它包括中央处理模块U3、晶体振荡器y1、电容C3、C4，电解电容C18、电阻R16和开关K；U3的1脚接采样保持器D1的OUT端，16脚接D1的LC端，7、8、9、30、31脚分别接减法计数器21、20、19、23、22脚，48脚接U4的9、15脚和可编程键盘/显示接口模块U1的CLK端，25脚接U1的AO端，27脚接非门U7C的6脚，26脚接非门U7A的2脚，39～46脚分别接U1的D0、D1～D7，21脚接非门U7B的3脚，24脚接U1的CS端，50～57脚分别接U4的1～8脚，35脚接电容C3一端、晶体振荡器y1一端，34脚接y1的另一端和电容C4的一端，C3、C4另一端接地，15脚接开关K一端、电阻R16一端、电解电容C18负极，C18正极接K另一端、C16正极、C10一端和三端固定稳压电源U12的3脚。
2.根据权利要求1所述的中频感应加热温度智能测控仪，其特征在于同步脉冲电路(7)它包括运算放大器U1A、光电耦合器U2、锁相环模块U5、计算机U6、可变电阻R1、电阻R2、R4、R5、R6、R7、R11、R12、电容C5～C7、C12、二极管D2、D3和非门U7A；U1A的1脚接R6一端，2脚接D3、D2、R5一端，R5另一端接C7、R2一端，R2的另一端接C5一端、R1的1、3脚，R1的2脚接A相输入，U1A的3脚接D3、D2、C7、C5的另一端和地，4脚接负15伏电源，5脚接正15伏电源；U2的1、2脚接R6的另一端，3脚接正15伏电源，4脚接U5的14脚、R7的一端，R7的另一端接地；U5的3脚接U6的5、15脚，4脚接U6的14和U7A的1脚，5脚接C12、R4一端和地，6、7脚分别接C6的两端，9脚接R11、R12一端，11脚接R4另一端，13脚接R11的另一端。
3.根据权利要求1所述的中频感应加热温度智能测控仪，其特征在于触发脉冲形成电路(4)它包括减法计算机器U4、双可再触发单移多谐振荡器J2、双精度定时器U9、变压器T、三极管Q1、或门U8A、二极管D4、电解电容C2、C11、和电阻R3、R8、R13、R14；U4的10脚接J2的B1端，13脚接J2的B2端；J2的C2端接C2的负极，C1端接C11的负极，UCC端接R13、R8的一端、CLR2端、CLR1端、R14一端、U9的4、10脚和正5伏电源，R/C1端接C11的正极和R13的另一端，Q1端接U9的3脚，A2端接A1端和GND，R/C2端接R8另一端和C2正极，Q2端接U9的11脚；U9的1、13脚接R14另一端和U9的2、12脚，5、9脚分别接U8A的1、2脚；U8A的3脚接R3的一端，R3的另一端接Q1的基极，Q1的集电极接D4的一端、T的2脚，Q1的发射极接地，T的1脚接正24伏电源和D4的另一端，T的3、4脚接控制信号。
专利摘要本实用新型属中频感应温度测控仪器，特别涉及一种在机械制造和冶金工业方面应用，如淬火、透热、熔炼、钎焊和烧结等中频感应加热温度智能测控仪，由电源电路(1)、模入通道电路(2)、键盘显示电路(5)和报警电路(6)组成，整个检测控制系统中设置了中央处理电路(3)、同步脉冲电路(7)和触发脉冲形成电路(4)；采用此智能测控仪对中频感应加热温度的测控，技术先进，随机、实时性好，保证了生产质量，提高了工件应用场所的安全生产。
文档编号H05B6/06GK2749213SQ200420055439
公开日2005年12月28日 申请日期2004年12月4日 优先权日2004年12月4日
发明者付华, 杜晓坤 申请人:辽宁工程技术大学