專利名稱：通用型密封恒溫的工業(yè)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用型的密封恒溫的工業(yè)控制器，屬于機電一體化的工業(yè)控制裝備技術(shù)領(lǐng)域。
機電一體化是當前世界機械電子技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是世界工業(yè)技術(shù)進步的必然結(jié)果。機電一體化的基本技術(shù)組成實際上并不是非常復雜的，關(guān)鍵是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開發(fā)數(shù)字化、自動化、智能化的機電產(chǎn)品。通常采用的控制中心-計算機將是通用設(shè)備，安裝在標準規(guī)范的機房里工作，由主控計算機通過標準串行接口或?qū)Ｓ媒涌诤头胖迷诒豢卦O(shè)備近旁的工業(yè)控制器相連，機電一體化的工業(yè)控制器實際上就是一個計算機網(wǎng)絡(luò)和機械裝置的通用的交會介面，通過工業(yè)控制器來控制各個執(zhí)行元件和傳感裝置。因此，工業(yè)控制器因其就地分布在各個工業(yè)裝置的近旁而工作環(huán)境條件遠不及機房那樣優(yōu)勢，甚至有時是很惡劣的。例如在油田里野外風沙、灰塵多;海上采油平臺上潮濕和鹽霧會對印刷板產(chǎn)生很強的腐蝕作用等。而目前的工業(yè)控制器多采用開放式，遠不能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境無法正常工作，對于由許多個控制介面所組成的就地分布式控制裝置，申請人曾于89年8月提出過一種密封型的帶有其間充有致冷工質(zhì)的流體通道的RTU箱體結(jié)構(gòu)的發(fā)明專利申請(專利申請?zhí)枮?9106324.2)。然而，對于一些只有一、二個控制介面組成的就地工業(yè)控制器，如果也放置到這種機箱里，則顯得代價過于昂貴和技術(shù)過于復雜，維護工作量之大，也甚不相稱。如果將就地放在普通開放式的機箱里，雖然也能工作一段時間，并可在設(shè)備投資上節(jié)省開支，但是，畢竟與機電一體化的整體電力電子技術(shù)設(shè)備是不相宜的。須知，控制介面通常是包括輸出/輸入接口的電力電子器件、敏感器件及其控制電路的，它是中心信息處理裝置(通常由計算機擔任)和機械本體(機械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu))間的接口，是機電一體化的基本和重要的組成部分之一，它的工作質(zhì)量和可靠性直接關(guān)系到整個機電一體化裝備的工作正常與可靠性的高低。
本發(fā)明的目的是為只需裝有一、二個控制介面的工業(yè)控制器提供一種通用型的密封恒溫的分布式工業(yè)控制器。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)裝置如

圖1所示，它包括有箱體4、箱蓋5、電路板1與其上的元器件2、直流電源3等，其特征是用絕熱材料制作的箱體4上有一個合蓋后與之嚴密封實、能將箱內(nèi)外的空氣相隔絕的箱蓋5，電路板1與其上的元器件2、直流電源3構(gòu)成的控制介面位于箱體4內(nèi)部的底板上，在箱蓋5的中間有一個缺口，在缺口內(nèi)側(cè)的箱蓋頂壁上裝有吸熱板6，在缺口外側(cè)箱蓋的外表面上裝有散熱板8，在箱蓋的缺口-即吸熱板與散熱板兩者之間的空腔-里裝有電致冷器偶件7。
圖2是本發(fā)明的電控原理示意圖。圖中9是在控制介面上安裝的一個溫度采集(敏感)單元，它占據(jù)了工業(yè)控制介面上的一個輸入模塊的安裝位置，10是控制介面上的一個數(shù)字開關(guān)量的輸出執(zhí)行模塊，11是VMOS功率管，12是電致冷偶件，圖中虛線框1表示控制介面的面路板。其工作原理是這樣的溫度采集單元9實時敏感采集箱內(nèi)的溫度數(shù)值，與就地控制機所采集的其他參數(shù)同時輸送到中央計算機，計算機在處理整批參數(shù)時，同時處理溫度敏感單元9的數(shù)據(jù)并與設(shè)定的溫度參數(shù)比較。如果箱內(nèi)溫度在設(shè)定的范圍之內(nèi)，本控制電路中沒有信號輸入，處于停機狀態(tài)。如果箱內(nèi)溫度高于設(shè)定的溫度值，計算機將輸出信號使輸出執(zhí)行模塊10動作，輸出模塊10就產(chǎn)生占空比受控的脈沖信號控制VMOS管來相應(yīng)開關(guān)電致冷器的電源。這時，計算機會根據(jù)敏感溫度單元9輸入的箱內(nèi)溫度實時值與設(shè)定值對照而調(diào)節(jié)輸出模塊10輸出脈沖的占空比，從而調(diào)節(jié)電致冷器的致冷量，直到箱內(nèi)溫度平衡在設(shè)定值之內(nèi)，在特別嚴寒的環(huán)境條件下也可以反向供電而向箱體內(nèi)加溫。
本發(fā)明的箱體、箱蓋都是用木材、塑料等絕熱材料制作的，也可以用隔熱材料包復箱體內(nèi)壁起到隔熱作用。而且兩者合蓋后嚴密封實，使箱內(nèi)空氣與外部環(huán)境隔斷，可不受外界環(huán)境中的灰沙、潮氣、鹽霧等的影響。應(yīng)該指出的是在電纜進出箱體的地方也是密封性能良好的。本發(fā)明沒有采取致冷工質(zhì)在熱管里的運動來降溫，因控制介面只有一、二個，溫升比較有限，采取在箱蓋中間開缺口，其間裝電致冷器而其上下側(cè)分別安裝導熱性能良好的鋁質(zhì)薄板材料制成的散熱板和吸熱板來完成熱交換功能而保持箱內(nèi)的溫度的穩(wěn)定。當控制箱內(nèi)由于電氣元器件工作引起的溫升使箱內(nèi)溫度升高時，位于箱蓋內(nèi)側(cè)頂壁的吸熱板就首當其沖地吸收熱量，并由電致冷器偶件(一種由半導體材料制成的電能致冷的高頻功率模塊電力電子器件)來執(zhí)行電能交換致冷，其吸收的熱量則由位于箱蓋頂?shù)耐獗砻嫔系纳岚逑蛲饨绨l(fā)散。所以，本發(fā)明由電致冷偶件與散熱板、吸熱板組成散熱構(gòu)成，散熱板和吸熱板又兼作箱體的有機結(jié)構(gòu)組成，致冷器件位于箱蓋夾層中，不單獨占用箱內(nèi)空間，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計巧妙。箱內(nèi)與外界隔絕密封、箱體內(nèi)超凈恒溫，有利于工業(yè)控制器上的元器件正常工作和延長使用壽命。
本發(fā)明的硬件只在控制介面上占用溫度采集單元，輸出執(zhí)行模塊和VMOS管各一個，就能有效地無起伏地控制箱內(nèi)溫升，控制精度高，耗電省。因為本發(fā)明可根據(jù)實際要求的致冷狀態(tài)而實時調(diào)整功率輸出模塊的脈沖頻率和脈沖的占空比，使箱內(nèi)溫度始終保持在最佳狀態(tài)。沒有機械運行部分、無觸點、無火花、無噪音，也不需要機械維護，充分發(fā)揮了機電一體化的電力電子器件的長處，并且利用了工業(yè)控制系統(tǒng)的控制介面自身固有的功能作為溫度控制系統(tǒng)，又采用VMOS功率管工作于脈沖開關(guān)狀態(tài)，精度高、能耗少，主要控制功能由計算機存儲器中的管理軟件執(zhí)行，也可用作高級恒溫控制?？傊?，本發(fā)明是利用電子元器件工作時產(chǎn)生的熱量作為保持恒溫的熱源，用電致冷偶件從箱內(nèi)泵出的受脈沖量控制的熱量來保持恒溫的通用型密封恒溫的工業(yè)控制器，尤其適合在野外或工作環(huán)境比較惡劣的工業(yè)裝置附近作為控制介面使用。一般情況下，本發(fā)明工作在散熱狀態(tài)，如果在高寒地區(qū)的野外工作，也可將電致冷器偶件改換成電熱功率器件而向箱內(nèi)泵入熱能以保持控制介面上的元器件正常工作?？傊胀ㄔO(shè)計的電路板，不需要進行特殊的熱平衡設(shè)計就可安放在本發(fā)明裝置中正常工作，而且擴充方便。
權(quán)利要求
1.一種通用型密封恒溫的工業(yè)控制器，包括有箱體、箱蓋、電路板與其上的元器件構(gòu)成的控制介面，其特征是用絕熱材料制作的箱體上有一個合蓋后與之嚴密封實，能將箱內(nèi)外的空氣相隔絕的箱蓋，電路板與其上的元器件構(gòu)成的控制介面位于箱體內(nèi)部的底板上，在箱蓋的中間一個缺口，在缺口內(nèi)側(cè)的箱蓋頂壁上裝有吸熱板，在缺口外側(cè)箱蓋的外表面上裝有散熱板，在箱蓋的缺口--即吸熱板與散熱板兩者之間的空腔--里裝有電致冷器偶件。
2.如權(quán)利要求1所述的密封恒溫的工業(yè)控制器，其特征是箱體和箱蓋可以用木材，塑料等絕熱材料制作，散熱板和吸熱板均用鋁板加工制成。
3.如權(quán)利要求1所述的密封恒溫的工業(yè)控制器，其特征是在控制介面上裝有對電致冷器偶件的工作進行控制的一個溫度采集(敏感)單元和一個用于驅(qū)動電致冷器偶件工作的VMOS管。
4.如權(quán)利要求1所述的密封恒溫的工業(yè)控制器，其特征是在控制介面上裝有直流電源。
全文摘要
一種通用型密封恒溫的工業(yè)控制器，是由絕熱材料制作的箱體、箱蓋及安放其中的控制介面所組成。整個箱體合蓋后密封嚴實，箱蓋上有個缺口，其內(nèi)側(cè)的吸熱板，外側(cè)的散熱板及夾在其間的電致冷器偶件組成散熱構(gòu)成并利用工業(yè)控制系統(tǒng)的控制介面自身固有的功能作為溫度控制系統(tǒng)，通過輸出脈沖的頻率和脈寬占空比來調(diào)節(jié)電致冷器偶件的工作，控制溫升而達到恒溫，裝置結(jié)構(gòu)簡單，無機械運行，無能點，無噪音，是比較實用的一種工業(yè)控制器。
文檔編號G05D23/30GK1055612SQ8910913
公開日1991年10月23日 申請日期1989年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月9日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城新開通用試驗廠