本實用新型屬于碳勢控制儀，具體涉及一種基于TFT-LCD的高精度智能型碳勢控制儀。

背景技術(shù)：

為了增加鋼表層的含碳量和一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝稱為“滲碳”。滲碳作為重要的材料表面強化手段，是應(yīng)用十分廣泛的熱處理工藝，在處理過程中，碳勢的高精度測量和控制在國內(nèi)外受到普遍重視。滲碳工藝受多種因素的影響，若控制不當(dāng)，會造成滲碳層過厚、滲碳不足等缺陷，導(dǎo)致鋼制零件的性能不能達到應(yīng)用要求。采用傳統(tǒng)手動調(diào)節(jié)方式控制滲碳過程，不但對操作員的技術(shù)水平與經(jīng)驗有較高要求，而且碳勢控制的精度不高，滲碳質(zhì)量很不穩(wěn)定，既浪費社會及企業(yè)資源，又增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

我國目前有大量的熱處理企業(yè)單位及設(shè)備，但大多數(shù)處理設(shè)備和工藝落后，不僅能耗大，污染嚴(yán)重，而且設(shè)備的可靠性差，自動化程度低，生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定。對原有設(shè)備進行技術(shù)改造，實現(xiàn)滲碳工藝的自動化控制，是在資金有限的情況下，提高鋼制零件滲碳質(zhì)量與企業(yè)生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本的有效途徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種基于TFT-LCD的高精度智能型碳勢控制儀。

本實用新型的技術(shù)方案是：一種基于TFT-LCD的高精度智能型碳勢控制儀，包括處理器及外圍電路和供電用的電源電路，所述處理器及外圍電路與TFT-LCD模組、觸摸屏輸入、信號采集轉(zhuǎn)換、RS485串行通信、環(huán)境溫度測量、參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲、數(shù)字量輸出、模擬量輸出相連，所述信號采集轉(zhuǎn)換與信號濾波放大相連，所述信號濾波放大與熱電偶、氧探頭相連，所述RS485串行通信與溫控儀相連，所述數(shù)字量輸出與電磁閥、指示燈相連，所述模擬量輸出與記錄儀相連。

所述電源電路包括交流電源輸入，所述交流電源輸入與EMC保護電路相連，所述EMC保護電路與AC-DC轉(zhuǎn)換電路相連，所述AC-DC轉(zhuǎn)換電路與Ⅰ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路、Ⅱ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路相連。

所述信號濾波放大為信號前端處理電路，將熱電偶、氧探頭輸出的電壓信號進行預(yù)處理，使處理后的電壓在信號采集轉(zhuǎn)換的量程內(nèi)。

所述信號采集轉(zhuǎn)換為A/D轉(zhuǎn)換電路，將信號濾波放大處理后的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器及外圍電路進行處理。

所述RS485串行通信為通信接口電路，將處理器及外圍電路的控制命令發(fā)送給溫控儀，所述溫控儀對滲碳爐進行溫度控制。

所述RS485串行通信與遠程監(jiān)控用的計算機相連。

所述環(huán)境溫度測量為檢測當(dāng)前環(huán)境溫度的環(huán)境溫度測量電路。

所述數(shù)字量輸出為IO口輸出控制電路，將處理器及外圍電路的微弱控制電平傳遞并轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動控制電磁閥和指示燈的高壓控制電平。

所述模擬量輸出為信號D/A轉(zhuǎn)換電路，將碳勢的計算結(jié)果發(fā)送給記錄儀。

所述AC-DC轉(zhuǎn)換電路為外圍電路、TFT-LCD模組、觸摸屏輸入、RS485串行通信、環(huán)境溫度測量、參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲供電，所述Ⅰ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路為信號濾波放大、熱電偶供電，所述Ⅱ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路為數(shù)字量輸出、模擬量輸出供電。

本實用新型的有益效果如下：

1、選用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32系列微處理器作為主芯片構(gòu)建整個儀表控制系統(tǒng)，其具備高效的處理速度，強大的I/O驅(qū)動能力和豐富的外設(shè)接口，并且開發(fā)過程和普通單片機一樣簡單，其價格甚至低于市面上有些8位的單片機，使系統(tǒng)具有功耗低、可靠性好、性價比高、抗干擾能力強等特點。

2、采用TFT-LCD模組作為顯示部件，電容式觸摸屏作為輸入部件，并在TFT-LCD顯示界面中設(shè)計了豐富的中文引導(dǎo)菜單，再加上流暢的觸摸控制功能，使得儀表操作簡單明了，用戶學(xué)習(xí)與使用非常方便，與市場上絕大多數(shù)的數(shù)顯儀表相比具備明顯優(yōu)勢。

3、信號采集轉(zhuǎn)換采用24位的A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7793，作為適合高精度測量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，AD7793可以實現(xiàn)儀表在滲碳過程對氧勢和溫度的高精度測量，進而確保對碳勢的高精度測量和控制；而市場上的碳勢控制儀基本上采用8位或16位的A/D轉(zhuǎn)換芯片，無論是A/D轉(zhuǎn)換的分辨率還是可靠性都要遠遠低于本實用新型所選用的AD7793。

附圖說明

圖1 是本實用新型的電路原理圖；

圖2 是圖1中電源電路的原理框圖；

其中：

1 處理器及外圍電路 2 TFT-LCD模組

3 觸摸屏輸入 4 信號濾波放大

5 信號采集轉(zhuǎn)換 6 RS485串行通信

7 環(huán)境溫度測量 8 參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲

9 數(shù)字量輸出 10 模擬量輸出

11 電源電路 12 記錄儀

13 電磁閥 14 指示燈

15 熱電偶 16 氧探頭

17 溫控儀 18 計算機

19 交流電源輸入 20 EMC保護電路

21 AC-DC轉(zhuǎn)換電路 22 Ⅰ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路

23 Ⅱ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路。

具體實施方式

以下，參照附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明：

如圖1所示，一種基于TFT-LCD的高精度智能型碳勢控制儀，包括處理器及外圍電路1和供電用的電源電路11，所述處理器及外圍電路1與TFT-LCD模組2、觸摸屏輸入3、信號采集轉(zhuǎn)換5、RS485串行通信6、環(huán)境溫度測量7、參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲8、數(shù)字量輸出9、模擬量輸出10相連，所述信號采集轉(zhuǎn)換5與信號濾波放大4相連，所述信號濾波放大4與熱電偶15、氧探頭16相連，所述RS485串行通信6與溫控儀17相連，所述數(shù)字量輸出9與電磁閥13、指示燈14相連，所述模擬量輸出10與記錄儀12相連。

所述處理器及外圍電路1，主要由微處理器和光耦芯片組成，負責(zé)數(shù)據(jù)的運算處理以及控制并協(xié)調(diào)其他模塊正常有序運行。

所述TFT-LCD模組2為顯示部件，其內(nèi)部自帶TFT-LCD顯示控制芯片和圖像存儲芯片，能夠通過接收處理器及外圍電路1發(fā)出的控制命令來顯示菜單界面、運行參數(shù)、測量數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)等等，為處理器及外圍電路1的工作減輕很多壓力。

所述觸摸屏輸入3為輸入部件，用戶可以通過觸摸屏輸入3發(fā)送指令至處理器及外圍電路1，再由處理器及外圍電路1轉(zhuǎn)達指令給來TFT-LCD模組2，以實現(xiàn)切換界面、修改參數(shù)、查看數(shù)據(jù)及改變工作狀態(tài)等等。

所述信號濾波放大4為信號前端處理電路，將熱電偶15、氧探頭16輸出的電壓信號進行預(yù)處理，使處理后的電壓在信號采集轉(zhuǎn)換5的量程內(nèi)。

所述信號采集轉(zhuǎn)換5為A/D轉(zhuǎn)換電路，將信號濾波放大4處理后的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，即模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器及外圍電路1進行處理。

所述RS485串行通信6為通信接口電路，用于將通訊信號的電平由TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平，從而提高通訊信號的抗干擾性和傳輸距離。RS485串行通信6將處理器及外圍電路1的控制命令發(fā)送給溫控儀17，以改變溫控儀17的溫度設(shè)定值，所述溫控儀17對滲碳爐進行溫度控制。

所述RS485串行通信6與遠程監(jiān)控用的計算機18相連。計算機18可以對儀表進行查看參數(shù)、修改參數(shù)、上傳數(shù)據(jù)等等。

所述環(huán)境溫度測量7為檢測當(dāng)前環(huán)境溫度的環(huán)境溫度測量電路。環(huán)境溫度測量7用于實時測量儀表工作現(xiàn)場的環(huán)境溫度，并在接收到處理器及外圍電路1發(fā)出的讀取命令后，將當(dāng)前環(huán)境溫度的測量結(jié)果發(fā)送給處理器及外圍電路1，以便處理器及外圍電路1進行相關(guān)的數(shù)據(jù)計算。

所述參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲8為數(shù)據(jù)存儲電路，與處理器及外圍電路1相連接，其內(nèi)部的主要芯片為串行Flash存儲器，可以按照處理器及外圍電路1的指令要求將設(shè)置參數(shù)和測量數(shù)據(jù)存儲在指定位置，以便于處理器及外圍電路1隨時讀取調(diào)用。

所述數(shù)字量輸出9為IO口輸出控制電路，將處理器及外圍電路1的微弱控制電平傳遞并轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動控制電磁閥13和指示燈14的高壓控制電平。處理器及外圍電路1結(jié)合溫度、氧勢和環(huán)境溫度，通過一定的算法計算出碳勢實際值，然后對比用戶的碳勢設(shè)定值，通過PID智能算法控制數(shù)字量輸出9來調(diào)節(jié)電磁閥13導(dǎo)通的占空比，同時利用指示燈14顯示工作狀態(tài)，進而使碳勢實際值能夠保持在碳勢設(shè)定值附近。

所述模擬量輸出10為信號D/A轉(zhuǎn)換電路，即數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，將碳勢的計算結(jié)果發(fā)送給記錄儀12。

如圖2所示，所述電源電路11包括交流電源輸入19，所述交流電源輸入19與EMC保護電路20相連，所述EMC保護電路20與AC-DC轉(zhuǎn)換電路21相連，所述AC-DC轉(zhuǎn)換電路21與Ⅰ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路22、Ⅱ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路23相連。

所述EMC保護電路20即電磁兼容性保護電路，主要進行阻容吸收、電壓鉗位和漏電流保護等等，以保證流入AC-DC轉(zhuǎn)換電路21的交流電源曲線平滑且無電磁干擾引入。

所述AC-DC轉(zhuǎn)換電路21為交流-直流轉(zhuǎn)換電路，用于將EMC保護電路20處理后的交流電源進行AC-DC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的直流電一部分進入到Ⅰ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路22、Ⅱ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路23；另一部分則分別給處理器及外圍電路1、TFT-LCD模組2、觸摸屏輸入3、RD485串行通信6、環(huán)境溫度測量7和參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲8供電。

所述Ⅰ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路22用于將輸出的直流電再進行DC-DC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的直流電分別給信號濾波放大4和信號采集轉(zhuǎn)換5供電。

所述Ⅱ號DC-DC轉(zhuǎn)換電路23用于將輸出的直流電再進行DC-DC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的直流電分別給數(shù)字量輸出9和模擬量輸出10供電。

所述的處理器及外圍電路1中的微處理器型號為STM32F103VET6，光耦芯片型號為6N136。

所述的TFT-LCD模組2的型號為DMT64480T35_01W。

所述的信號采集轉(zhuǎn)換5中的A/D轉(zhuǎn)換芯片型號為AD7793。

所述的RS-485串行通信6中的RS-485通信收發(fā)芯片型號為MAX485。

所述的環(huán)境溫度測量7中的數(shù)字溫度傳感器型號為LM75a。

所述的參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲8中的串行Flash存儲器型號為MX25L256。

所述的模擬量輸出9中的固態(tài)繼電器型號為G3MP-202P。

所述的模擬量輸出10中的D/A轉(zhuǎn)換芯片型號為DAC7631。

本實用新型具備功耗低、可靠性好、性價比高、抗干擾能力強等特點，本實用新型交互使用性強，便于學(xué)習(xí)方便操作。