本實用新型涉及恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，恒溫控制是常用的一種控制要求，在民用和工業(yè)應(yīng)用中使用廣泛。工業(yè)恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計中心是利用單片機控制系統(tǒng)對工業(yè)恒溫車間進(jìn)行控制。溫度是一個物理量，溫度的測量和控制，在工業(yè)生產(chǎn)和科研過程中都非常重要。而采用單片機進(jìn)行控制，不僅具有控制方便簡單和操作靈活等特點。而且可以大幅度提高產(chǎn)品的質(zhì)量。使用單片機控制溫度時，當(dāng)溫度超過恒溫室的最高溫度和最低溫度，單片機就會自動調(diào)整恒溫室的溫度。

但是現(xiàn)有的溫控系統(tǒng)或者系統(tǒng)集成度過高，不便于維護(hù)維修；或者系統(tǒng)構(gòu)成單元性價比不高，浪費部分構(gòu)成單元的應(yīng)用潛力，且仍有很多亟待解決的技術(shù)問題。人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)。

本實用新型一種工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)，其特征在于：其構(gòu)成如下：溫度測量單元1、模擬型號放大器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、控制主機4、控制從機5人機交互模塊6、加熱單元7、壓縮機8、過零信號發(fā)生器9、光電耦合器10、驅(qū)動器11；其中：溫度測量單元1通過模擬型號放大器2連接著A/D轉(zhuǎn)換器3，A/D轉(zhuǎn)換器3和控制從機5都與控制主機4連接；控制從機5連接著人機交互模塊6；控制從機5還通過下述三者的組合結(jié)構(gòu)分別連接著加熱單元7與壓縮機8：過零信號發(fā)生器9、光電耦合器10、驅(qū)動器11，具體的，控制從機5和加熱單元7或壓縮機8之間存在兩條控制線路：其一，控制從機5通過一個過零信號發(fā)生器9連接著加熱單元7或壓縮機8；其二，控制從機5分別先后通過光電耦合器10、驅(qū)動器11連接著加熱單元7或壓縮機8；

溫度測量單元1具體是美國國家半導(dǎo)體公司的集成優(yōu)半導(dǎo)體傳感器：LM134溫度傳感器，其具體是美國國家半導(dǎo)體公司的集成優(yōu)半導(dǎo)體傳感器，集成化傳感器是新型器件，它比直接用一個PN結(jié)作傳感器靈敏度高，線形好，使用方便；LM134是一種特殊的可調(diào)恒流源電路。它與一般恒流源不同之處是輸出電流與外界溫度變化為線性關(guān)系，因此便于控制，效果優(yōu)異；LM134溫度傳感器是一種三端器件，在R與V之間-調(diào)整電阻Rest可以使電流從1μA調(diào)到10μA；最高工作電壓為40V，一般工作電壓＞1V，工作電流約300MA，功能≤2MA；LM134的工作溫度為-55℃～+125℃；輸出靈敏度為10mv/℃；由于輸出為電流，其傳輸線長達(dá)200m也不會影響測量精度；

為了保證LM134的測量精度，模擬型號放大器2采用高精度的LH0038，基準(zhǔn)電壓采用1403穩(wěn)壓集成電路提供；LH0038是美國NS公司推出的高性能儀表放大器，具有失調(diào)電壓小，漂移低，噪聲小，片內(nèi)調(diào)節(jié)增益等特點，本文介紹其特點，工作原理，使用中的問題和應(yīng)用電路；

A/D轉(zhuǎn)換器3具體是ADC0809；控制主機4為單片機8031芯片；控制從機5為單片機8155芯片；人機交互模塊6具體是鍵盤和LED顯示器的組合；加熱單元7具體是使用電熱絲的電加熱器；壓縮機8具體是制冷壓縮機。

控制從機5選用單片機8155芯片，8155對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實現(xiàn)，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V，50Hz交流市電回路；技術(shù)成熟度高，效果好。在給定周期T內(nèi)，8155只要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的；調(diào)節(jié)動作靈活方便，綜合技術(shù)效果良好。

ADC0809由八路模擬開關(guān)、地址鎖存器256電阻阻階梯、樹狀開關(guān)、逐次逼近式寄存器SAR、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。對于8位A/D轉(zhuǎn)換器3，SAR為八位，電阻階梯：樹狀開關(guān)閉合和上述情況類似。只要有2⁸＝256個分壓電阻，形成256個標(biāo)準(zhǔn)電壓供給樹狀開關(guān)使用。Vst送給比較輸入端。

所述工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)，其特征在于：參見圖5，所述工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)中還設(shè)置有譯碼器12、地址鎖存器13、外部程序存儲器14；其中：譯碼器12分別與A/D轉(zhuǎn)換器3、控制主機4、控制從機5、外部程序存儲器14連接；地址鎖存器13分別與控制主機4和外部程序存儲器14連接；外部程序存儲器14分別與A/D轉(zhuǎn)換器3、控制主機4、控制從機5、譯碼器12、地址鎖存器13連接；譯碼器12為2線-4線譯碼器74LS139；地址鎖存器13為三態(tài)輸出的八D鎖存器74LS373；外部程序存儲器14具體為8K×8位程序存儲器2764；

過零信號發(fā)生器9具體由串接的NE555與電壓比較器LM311共同構(gòu)成。電壓比較器LM311用于把50H正弦交流電壓變成方波。方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作為兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個笮脈沖經(jīng)二極管就可得到對應(yīng)于交流220V市電的過零同步脈沖。過零信號發(fā)生器與220V電源相通。光電耦合器的絕緣耐壓，其二者能有效的把微機系統(tǒng)與220V強電隔離。

作為控制從機5的單片機8155對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實現(xiàn)，雙向可控硅管和加熱單元7串接在交流220V，50Hz交流市電回路；

在給定周期T內(nèi)，8155需要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的?？煽毓韫茉诮o定周期下具有不同接通時間的情況。

本實用新型結(jié)構(gòu)較為簡單，維護(hù)維修方便，可靠性高，性價比高，構(gòu)成單元的應(yīng)用潛力使用充分；且可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴展延伸升級系統(tǒng)性能以提升技術(shù)效果。本實用新型綜合技術(shù)效果優(yōu)良，具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。

附圖說明

圖1為工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)構(gòu)成原理示意簡圖；

圖2為作為溫度測量單元的LM134的內(nèi)部框圖；

圖3為LM134與LH0038連用的應(yīng)用電路；

圖4為作為模擬信號放大器2的LH0038的線腳排布圖；

圖5為控制主機4、控制從機5及其擴展接口連接加熱單元7和壓縮機8的電路原理圖；

圖6為實施例2中用于部分替代實施例1的局部電路圖。

具體實施方式

實施例1

一種工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)，參見圖1，其構(gòu)成如下：溫度測量單元1、模擬型號放大器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、控制主機4、控制從機5人機交互模塊6、加熱單元7、壓縮機8、過零信號發(fā)生器9、光電耦合器10、驅(qū)動器11；其中：溫度測量單元1通過模擬型號放大器2連接著A/D轉(zhuǎn)換器3，A/D轉(zhuǎn)換器3和控制從機5都與控制主機4連接；控制從機5連接著人機交互模塊6；控制從機5還通過下述三者的組合結(jié)構(gòu)分別連接著加熱單元7與壓縮機8：過零信號發(fā)生器9、光電耦合器10、驅(qū)動器11，具體的，控制從機5和加熱單元7或壓縮機8之間存在兩條控制線路：其一，控制從機5通過一個過零信號發(fā)生器9連接著加熱單元7或壓縮機8；其二，控制從機5分別先后通過光電耦合器10、驅(qū)動器11連接著加熱單元7或壓縮機8；

溫度測量單元1具體是美國國家半導(dǎo)體公司的集成優(yōu)半導(dǎo)體傳感器：LM134溫度傳感器(參見圖2、圖3、圖4)具體是美國國家半導(dǎo)體公司的集成優(yōu)半導(dǎo)體傳感器，集成化傳感器是新型器件，它比直接用一個PN結(jié)作傳感器靈敏度高，線形好，使用方便；LM134是一種特殊的可調(diào)恒流源電路。它與一般恒流源不同之處是輸出電流與外界溫度變化為線性關(guān)系，因此便于控制，效果優(yōu)異；LM134溫度傳感器是一種三端器件，在R與V之間-調(diào)整電阻Rest可以使電流從1μA調(diào)到10μA；最高工作電壓為40V，一般工作電壓＞1V，工作電流約300MA，功能≤2MA；LM134的工作溫度為-55℃～+125℃；輸出靈敏度為10mv/℃；由于輸出為電流，其傳輸線長達(dá)200m也不會影響測量精度；為了保證LM134的測量精度，本實施例的模擬型號放大器2采用高精度的LH0038，基準(zhǔn)電壓采用1403穩(wěn)壓集成電路提供；LH0038是美國NS公司推出的高性能儀表放大器，具有失調(diào)電壓小，漂移低，噪聲小，片內(nèi)調(diào)節(jié)增益等特點，本文介紹其特點，工作原理，使用中的問題和應(yīng)用電路；

A/D轉(zhuǎn)換器3具體是ADC0809；控制主機4為單片機8031芯片；控制從機5為單片機8155芯片；人機交互模塊6具體是鍵盤和LED顯示器的組合；加熱單元7具體是使用電熱絲的電加熱器；壓縮機8具體是制冷壓縮機。

控制從機5選用單片機8155芯片，8155對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實現(xiàn)，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V，50Hz交流市電回路；技術(shù)成熟度高，效果好。在給定周期T內(nèi)，8155只要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的；調(diào)節(jié)動作靈活方便，綜合技術(shù)效果良好。

參見圖5，控制主機4和擴展的控制從機5構(gòu)成控制器，即圖5中圖幅左側(cè)線框區(qū)內(nèi)文字說明所示的“8031及擴展I/O口”；所述工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)中還設(shè)置有譯碼器12、地址鎖存器13、外部程序存儲器14；其中：譯碼器12分別與A/D轉(zhuǎn)換器3、控制主機4、控制從機5、外部程序存儲器14連接；地址鎖存器13分別與控制主機4和外部程序存儲器14連接；外部程序存儲器14分別與A/D轉(zhuǎn)換器3、控制主機4、控制從機5、譯碼器12、地址鎖存器13連接；譯碼器12為2線-4線譯碼器74LS139；地址鎖存器13為三態(tài)輸出的八D鎖存器74LS373；外部程序存儲器14具體為8K×8位程序存儲器2764；

過零信號發(fā)生器9具體由串接的NE555與電壓比較器LM311共同構(gòu)成。電壓比較器LM311用于把50H正弦交流電壓變成方波。方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作為兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個笮脈沖經(jīng)二極管就可得到對應(yīng)于交流220V市電的過零同步脈沖。過零信號發(fā)生器與220V電源相通。光電耦合器的絕緣耐壓，其二者能有效的把微機系統(tǒng)與220V強電隔離。

作為控制從機5的單片機8155對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實現(xiàn)，雙向可控硅管和加熱單元7串接在交流220V，50Hz交流市電回路；

在給定周期T內(nèi)，8155需要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的?？煽毓韫茉诮o定周期下具有不同接通時間的情況。

本實施例的技術(shù)背景要求說明：制作模擬工業(yè)恒溫車間，車間建筑規(guī)格為：長15米，寬7米，高9米；內(nèi)部容積為945立方米，加熱功率20KW----50KW，電源為220交流電，空氣在常溫常壓下比熱容為1.006焦耳/千克/度，空氣密度為1.29千克/立方米，所以1立方米空氣升高1度需要1297.74焦。

車間升高1度需要1226610焦，本系統(tǒng)有8個加熱器，調(diào)溫范圍在10-25度，升高速度為0.5度/分，溫度控制精度為±0.1度。

所述工業(yè)車間用恒溫控制系統(tǒng)計劃所應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)：

控制容量：AC250V、5A、阻性負(fù)載；

溫度設(shè)定：2位十進(jìn)制掃描碼管；

溫度顯示：4位LED數(shù)碼管；

顯示誤差：＜±0.1度；

工作過程說明：首先，當(dāng)溫度測量單元1由溫度變化產(chǎn)生一模擬量電壓，此信號經(jīng)過模擬信號放大器2放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化信號的增益。并通過執(zhí)行信號輸出通道產(chǎn)生一執(zhí)行信號，從而控制雙向可控硅的門極，進(jìn)行控制加熱器7平均加熱功率和壓縮機8壓縮降溫，使系統(tǒng)達(dá)到恒溫。當(dāng)溫度達(dá)到上、下限時，系統(tǒng)會自動報警。

本實施例結(jié)構(gòu)較為簡單，維護(hù)維修方便，可靠性高，性價比高，構(gòu)成單元的應(yīng)用潛力使用充分；且可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴展延伸升級系統(tǒng)性能以提升技術(shù)效果。本實施例綜合技術(shù)效果優(yōu)良，具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。

實施例2

本實施例與實施例1內(nèi)容基本相同，其不同之處主要是：使用圖6所示的結(jié)構(gòu)部分替代實施例1的內(nèi)容，相關(guān)解釋如下：

8155對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實現(xiàn)，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V，50Hz交流市電回路。在給定周期T內(nèi)，8155需要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的?？煽毓韫茉诮o定周期下具有不同接通時間的情況：如圖5所示。顯然，可控硅在給定周期T的100％時間內(nèi)接通時間的功率最大。

可控硅接通時間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該控制脈沖由8155在PA、PB口引腳上產(chǎn)生受過零同步脈沖同步后經(jīng)光藕管和驅(qū)動器輸出送到可控硅的控制極上，從而控制加熱器和壓縮機的工作功率，省去A/D轉(zhuǎn)換器，大簡化了硬件。而且，可控硅工作在過零觸發(fā)狀態(tài)下，提高了設(shè)備的功率因數(shù)，減輕了對電網(wǎng)的干擾。

過零同步脈沖是一種50Hz交流電壓過零時刻的脈沖可使用權(quán)可控硅在交流電壓正弦波零時觸發(fā)通導(dǎo)。過零同步脈沖由過零產(chǎn)生。電路原理圖見圖6。電壓比較器LM311用于把50H正弦交流電壓變成方波。方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作為兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個笮脈沖經(jīng)二極管就可得到對應(yīng)于交流220V市電的過零同步脈沖。過零信號發(fā)生器與220V電源相通。光電耦合器的絕緣耐壓，其二者能有效的把微機系統(tǒng)與220V強電隔離。