本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，具體的說，是一種納米相變儲能材料的真空干燥設(shè)備控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相變儲能材料(PCM-Phase Change Material)是指隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)，其中納米相變儲能材料是相變儲能材料中最佳的綠色環(huán)保載體。納米相變儲能材料是采用季銨鹽、濃鹽酸、水混合加熱溶解使層狀硅酸鹽得到改性，然后在層狀硅酸鹽中加入可溶解的季銨鹽和水混合后并進(jìn)行加熱攪拌反應(yīng)10～14小時后抽濾，并用熱水洗滌后風(fēng)干并用真空干燥；最后把有機相變材料、NaHCO3、水混合加熱，使固相物全溶，把溶解的有機相變材料、改性層狀硅酸鹽、水混合，在80～90℃溫度下高速攪拌，反應(yīng)14～18小時抽濾，用熱水洗滌至不含季銨鹽為止，再次真空干燥制得有機—無機納米復(fù)合相變儲能材料。而納米相變儲能材料的質(zhì)量則取決于真空干燥設(shè)備的烘干溫度是否穩(wěn)定。

然而，現(xiàn)有的納米相變儲能材料的真空干燥設(shè)備控制系統(tǒng)對加熱設(shè)備的溫度控制的準(zhǔn)確性較差，導(dǎo)致真空干燥室內(nèi)的溫度的穩(wěn)定性的差，致使納米相變儲能材料的質(zhì)量差，從而嚴(yán)重的影響了人們的生活。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的納米相變儲能材料的真空干燥設(shè)備控制系統(tǒng)對加熱設(shè)備的溫度控制的準(zhǔn)確性較差的缺陷，提供的一種納米相變儲能材料的真空干燥設(shè)備控制系統(tǒng)。

本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種納米相變儲能材料的真空干燥設(shè)備控制系統(tǒng)，主要由微處理器，均與微處理器相連接的電源、第一繼電器、存儲模塊、信號處理系統(tǒng)和顯示屏，與電源相連接的熱電偶，與熱電偶相連接的第二繼電器，與第二繼電器相連接的報警器，與信號處理系統(tǒng)相連接的溫度傳感器，以及與存儲模塊相連接的數(shù)據(jù)輸入器組成；所述電源與溫度傳感器相連接；所述存儲模塊與顯示屏相連接；所述信號處理系統(tǒng)由AD轉(zhuǎn)換器，與AD轉(zhuǎn)換器相連接的數(shù)字信號處理器，與數(shù)字信號處理器相連接的二階低通有源濾波電路，與二階低通有源濾波電路相連接的信號放大器，以及與信號放大器相連接的程控衰減器組成；所述二階低通有源濾波電路由二階濾波電路，與二階濾波電路相連接的RC低通濾波電路，以及串接在二階濾波電路與RC低通濾波電路之間的信號微調(diào)電路組成；所述二階濾波電路的輸出端與溫度傳感器相連接；所述RC低通濾波電路的輸出端與微處理器相連接。

所述二階濾波電路由放大器P1，一端與放大器P1的正極相連接、另一端與溫度傳感器相連接的電阻R1，一端與放大器P1的正極相連接、另一端與放大器P1的輸出端相連接的電阻R3，正極與放大器P1的正極相連接、負(fù)極與放大器P1的輸出端相連接的極性電容C1，以及負(fù)極與放大器P1的負(fù)極相連接后接地、正極經(jīng)電阻R4后與放大器P1的輸出端相連接的極性電容C2組成；所述放大器P1的輸出端與RC低通濾波電路相連接；所述極性電容C1的正極還與信號微調(diào)電路相連接。

所述RC低通濾波電路由放大器P3，一端與放大器P1的輸出端相連接、另一端與放大器P3的正極相連接的電阻R5，正極與放大器P3的正極相連接、負(fù)極接地的極性電容C5，正極與放大器P3的負(fù)極相連接、負(fù)極接地的極性電容C4，以及一端與極性電容C4的負(fù)極相連接、另一端與放大器P3的輸出端相連接的電阻R8組成；所述放大器P3的輸出端與信號微調(diào)電路相連接，該放大器P3的輸出端還作為RC低通濾波電路的輸出端并與微處理器相連接。

所述信號微調(diào)電路由放大器P2，一端與極性電容C1的正極相連接、另一端與放大器P2的輸出端相連接的電阻R2，負(fù)極與放大器P2的輸出端相連接、正極經(jīng)可調(diào)電阻R6后與放大器P2的負(fù)極相連接的極性電容C3，以及一端與放大器P3的輸出端相連接、另一端與放大器P2的負(fù)極相連接的電阻R7組成；所述放大器P2的正極接地。

為了本實用新型的實際使用效果，所述微處理器為AT89C51單片機。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

(1)本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，本實用新型的溫度傳感器能對干燥腔內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，并且溫度傳感器輸出的信號可通過信號處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，使信號更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定，使微處理器能接收到準(zhǔn)確的溫度信息，從而確保了本實用新型對真空干燥設(shè)備的烘干溫度控制的準(zhǔn)確性，有效的提高了納米相變儲能材料的質(zhì)量。

(2)本實用新型的信號處理系統(tǒng)中設(shè)置了二階濾波電路和RC低通濾波電路以及信號微調(diào)電路，該二階濾波電路能對信號中的無用信號頻率進(jìn)行抑制或消除；RC低通濾波電路能有效的加快對信號中的高頻率的降速；信號微調(diào)電路能對信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，使信號的頻率更穩(wěn)定，從而提高了本實用新型對真空干燥設(shè)備的烘干溫度控制的準(zhǔn)確性。

(3)本實用新型采用了溫度傳感器與熱電偶來對真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，能有效的防止真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度出現(xiàn)過高或過低的情況，從而確保了真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度的穩(wěn)定性，提高了納米相變儲能材料的干燥質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體框圖。

圖2為本實用新型的信號處理系統(tǒng)的整體框圖。

圖3為本實用新型的二階低通有源濾波電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及其附圖對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例

如圖1所示，本實用新型主要由微處理器，均與微處理器相連接的電源、第一繼電器、存儲模塊、信號處理系統(tǒng)和顯示屏，與電源相連接的熱電偶，與熱電偶相連接的第二繼電器，與第二繼電器相連接的報警器，與信號處理系統(tǒng)相連接的溫度傳感器，以及與存儲模塊相連接的數(shù)據(jù)輸入器組成。所述電源與溫度傳感器相連接。所述存儲模塊與顯示屏相連接。

其中所述信號處理系統(tǒng)如圖2所示，其由AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理器，二階低通有源濾波電路，信號放大器，以及程控衰減器組成。所述二階低通有源濾波電路如圖3所示，其由二階濾波電路，RC低通濾波電路，以及信號微調(diào)電路組成。

實施時，本實用新型的微處理器采用了AT89C51單片機來實現(xiàn)，該單片機的P1管腳與數(shù)據(jù)存儲模塊相連接，P3管腳與顯示屏相連接，P1.4管腳與報警器相連接，P0管腳與信號處理系統(tǒng)相連接，P1.5管腳與第一繼電器相連接，P1.6管腳與第二繼電器相連接，VCC管腳與電源相連接。本實用新型的電源為12V直流電壓，該12V直流電壓給整個系統(tǒng)供電。其中，第一繼電器和第二繼電器均采用了美格爾生產(chǎn)的MGR-1D4860型單相固態(tài)繼電器，該繼電器的環(huán)境溫度為-30℃～+75℃，其使用壽命較長。所述的第一繼電器與真空干燥設(shè)備的加熱器的加熱管的電極端電連接，而第二繼電器則與真空干燥設(shè)備的抽風(fēng)機的電機的電極端電連接。

本實用新型的溫度傳感器采用了上海琴都智慧科技公司生產(chǎn)的KM37V-10-05型溫度傳感器，該溫度傳感器設(shè)置在真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)壁上，用于對干燥腔內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，溫度傳感器內(nèi)的熱電偶的阻值能隨著干燥腔內(nèi)溫度的變化而變化，即溫度傳感器輸出的信號能隨著干燥腔內(nèi)溫度的變化而變化，溫度傳感器將監(jiān)測到的信號傳輸給信號處理系統(tǒng)。該信號處理系統(tǒng)對溫度傳感器傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行處理后將信號傳輸給微處理器，有效的確保了單片機能接收到準(zhǔn)確的信息。該微處理器將接收的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，微處理器內(nèi)的數(shù)據(jù)識別器對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理后得到一個溫度值，微處理器內(nèi)的比較器將得到的溫度值與數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)存儲的溫度值進(jìn)行比對。本實用新型的存儲模塊采用了澤耀科技公司生產(chǎn)的AS01-ML01DP3存儲模塊，該存儲模塊內(nèi)預(yù)存有納米相變儲能材料干燥所需的溫度值。納米相變儲能材料干燥所需的溫度值則是通過數(shù)據(jù)錄入器后存儲到存儲模塊內(nèi)的，該數(shù)據(jù)錄入器為上海益華電腦研究所與美國Super--R公司合作研制HT-1型電子數(shù)據(jù)錄入器，該數(shù)據(jù)錄入器的數(shù)據(jù)分解速度快、準(zhǔn)確。

運行時，接通電源時，微處理器得電，該微處理器輸出控制電流給第一繼電器，第一繼電器的常閉觸點為閉合狀態(tài)，真空干燥設(shè)備的加熱器得電，加熱器為真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的空氣加熱。當(dāng)微處理器得到的溫度值與存儲模塊內(nèi)預(yù)存的溫度值相同時，微處理器則停止輸出控制電流給第一繼電器，第一繼電器失電釋放，第一繼電器的常閉觸點斷開，真空干燥設(shè)備的加熱器失電，即加熱器的加熱管失電，加熱器停止加熱，使真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的熱空氣的溫度不再升高。此時，真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的熱空氣的溫度與存儲模塊內(nèi)預(yù)存的溫度值一致。熱電偶此時為大阻值，加載到第二繼電器上的為低電壓，第二繼電器不被導(dǎo)通，抽風(fēng)機不工作。從而使真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度能很好的保持在納米相變儲能材料干燥所需的溫度值內(nèi)。

本實用新型的熱電偶采用了上海沃藍(lán)儀表有限公司生產(chǎn)的WRET-01型熱電偶，該熱電偶設(shè)置在真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)壁上，用于對干燥腔內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，熱電偶的阻值能隨著干燥腔內(nèi)溫度的變化而變化。

溫度傳感器被損壞時，真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度則會創(chuàng)新高于存儲模塊內(nèi)的溫度值的情況，此時，熱電偶的阻值則會隨之而減小，加載到第二繼電器上的電壓為高電壓，第二繼電器的常開觸點閉合，抽風(fēng)機得電，抽風(fēng)機開始工作，真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的熱空氣被排出，使干燥腔內(nèi)的熱空氣溫度降低，使干燥腔內(nèi)的溫度能與存儲模塊內(nèi)的溫度值一致。同時，從而確保了納米相變儲能材料干燥的質(zhì)量。

本實用新型的溫度傳感器與熱電偶形成了對真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度的雙重監(jiān)測，能有效的防止真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度出現(xiàn)過高或過低的情況，從而確保了真空干燥設(shè)備的干燥腔內(nèi)的溫度的穩(wěn)定性，提高了納米相變儲能材料的干燥質(zhì)量。

如圖2所示，所述信號處理系統(tǒng)由AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理器，二階低通有源濾波電路，信號放大器，以及程控衰減器組成。本實用新型的AD轉(zhuǎn)換器優(yōu)先采用了深圳科勝德電子科技公司生產(chǎn)的AD9280ARS型AD轉(zhuǎn)換器，該AD轉(zhuǎn)換器對溫度傳感器所傳輸?shù)碾娏餍盘栠M(jìn)行處理后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，AD轉(zhuǎn)換器并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信號傳輸給數(shù)字信號處理器。該數(shù)字信號處理器擇地優(yōu)先采用了ATMEL(愛特美爾)公司生產(chǎn)的AT89S52-24AU型數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器能對數(shù)字信號進(jìn)行測量和過濾，使數(shù)字信號的頻率更穩(wěn)定，數(shù)字信號處理器將處理后的數(shù)字信號傳輸給二階低通有源濾波電路。該二階低通有源濾波電路對信號中的無用信號頻率進(jìn)行抑制或消除，并能有效的加快對信號中的高頻率的降速，同時對信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，使信號的頻率更穩(wěn)定，二階低通有源濾波電路將處理后的信號傳輸給信號放大器，該信號放大器對信號的帶寬和頻率進(jìn)行調(diào)整，使輸出的信號帶寬和頻率與采樣信號的帶寬和頻率相同，信號放大器則將調(diào)整后的信號傳輸給程控衰減器，該程控衰減器為上海汀江電子科技有限公司的GVAS2-6-60-2.5-D-C型程控衰減器，程控衰減器能對輸出信號的微波功率電平和輸出功率進(jìn)行控制，時輸出的信號的混頻更穩(wěn)定，程控衰減器將處理后的信號傳輸給微處理器，從而確保了本實用新型的微處理器接收的信號的準(zhǔn)確性。

所述的二階低通有源濾波電路如圖3所示，其由二階濾波電路，RC低通濾波電路，以及信號微調(diào)電路組成。其中，所述二階濾波電路由型號為OP364的放大器P1，阻值為82KΩ的電阻R1，阻值為15KΩ的電阻R3、電阻R4，容值為0.1μF的極性電容C1，以及容值為100μF的極性電容C2組成。

連接時，電阻R1的一端與放大器P1的正極相連接，另一端與溫度傳感器相連接。電阻R3的一端與放大器P1的正極相連接，另一端與放大器P1的輸出端相連接。極性電容C1的正極與放大器P1的正極相連接，負(fù)極與放大器P1的輸出端相連接。極性電容C2的負(fù)極與放大器P1的負(fù)極相連接后接地，正極經(jīng)電阻R4后與放大器P1的輸出端相連接。所述放大器P1的輸出端與RC低通濾波電路相連接；所述極性電容C1的正極還與信號微調(diào)電路相連接。

進(jìn)一步地，所述RC低通濾波電路如圖3所示，其由型號為OP364的放大器P3，阻值為10KΩ的電阻R5，阻值為15KΩ的電阻R8，容值為0.1μF的極性電容C4，以及容值為100μF的極性電容C5組成。

連接時，電阻R5的一端與放大器P1的輸出端相連接，另一端與放大器P3的正極相連接。極性電容C5的正極與放大器P3的正極相連接，負(fù)極接地。極性電容C4的正極與放大器P3的負(fù)極相連接，負(fù)極接地。電阻R8的一端與極性電容C4的負(fù)極相連接，另一端與放大器P3的輸出端相連接。所述放大器P3的輸出端與信號微調(diào)電路相連接，該放大器P3的輸出端還作為RC低通濾波電路的輸出端并與AT89C51單片機的P0管腳相連接。

再進(jìn)一步地，所述信號微調(diào)電路如圖3所示，其由型號為OP364的放大器P2，阻值為100KΩ的電阻R2，阻值為0～100KΩ的可調(diào)電阻R6，阻值為10KΩ的電阻R7，以及容值為0.1μF的極性電容C3組成。

連接時，電阻R2的一端與極性電容C1的正極相連接，另一端與放大器P2的輸出端相連接。極性電容C3的負(fù)極與放大器P2的輸出端相連接，正極經(jīng)可調(diào)電阻R6后與放大器P2的負(fù)極相連接。電阻R7的一端與放大器P3的輸出端相連接，另一端與放大器P2的負(fù)極相連接。所述放大器P2的正極接地。

運行時，二階濾波電路的電阻R1對數(shù)字信號處理器輸出的電流信號的電流頻率進(jìn)行限制，使信號的電流頻率更穩(wěn)定，電流頻率限制后的信號則經(jīng)放大器P1、極性電容C1和電阻R3形成的第一濾波器進(jìn)行濾波，該濾波器能有效的對輸入信號中的無用信號頻率進(jìn)行消除，極性電容C2和電阻R4形成的第二濾波器對第一濾波器濾波后的信號進(jìn)行再次濾波，使信號的電流保持為±4A，確保了信號頻率的穩(wěn)定性。然后，二階濾波電路處理后的信號傳輸給RC低通濾波電路，該RC低通濾波電路的電阻R5和極性電容C5對信號的高頻率進(jìn)行抑制，使信號中的高頻率能快速的降低，高頻率抑制后的信號傳輸給放大器P3、極性電容C4和電阻R8形成的濾波放大器進(jìn)行頻率調(diào)整，使信號的頻率與采樣信號的頻率相近。其中，串接在RC低通濾波電路與二階濾波電路的信號微調(diào)電路則可通過對可調(diào)電阻R6的阻值的調(diào)節(jié)來對信號的頻率進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)節(jié)，該電路中的極性電容C3和放大器P2形成的濾波器對信號中殘留的無用信號進(jìn)行再次過濾后通過放大器P3傳輸給微處理器。

因此，實用新型的信號處理系統(tǒng)中的二階低通有源濾波電路對信號中的無用信號頻率進(jìn)行了抑制或消除，并能對信號中的高頻率的降速，還對信號的頻率進(jìn)行了調(diào)整，使信號的頻率更穩(wěn)定，從而提高了本實用新型對真空干燥設(shè)備的烘干溫度控制的準(zhǔn)確性。

按照上述實施例，即可很好的實現(xiàn)本實用新型。