專利名稱：用于控制可動電熱物體的溫度的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及用于控制溫度的設備，以及更具體地說，涉及用于控制可動電熱物體的溫度，并且優(yōu)選為可旋轉(zhuǎn)電熱鼓輪的溫度的設備。
光熱照相術是一種既定成像工藝。在光熱照相術中，感光介質(zhì)受到輻射作用產(chǎn)生一幅潛像，然后該感光介質(zhì)可以經(jīng)過熱處理來顯影潛像。用于實現(xiàn)這種熱顯影過程的裝置和方法通常已知，并且包括使成像的感光介質(zhì)與一個熱臺板，鼓輪或皮帶接觸，使熱空氣吹到介質(zhì)上，把介質(zhì)浸入一種熱惰性液體中，以及使介質(zhì)受到不會使該介質(zhì)感光的波長的輻射能，例如紅外線的作用。在這些常規(guī)技術中，應用熱鼓輪尤其常見。
在這些成像過程中可以使用的常見感光介質(zhì)稱為光熱照相介質(zhì)，例如照相膜和照相紙。一種光熱照相介質(zhì)具有膠合劑，鹵化銀，有機銀鹽(或其它可還原的不易感光的銀源)，以及銀離子的還原劑。在商業(yè)中，這些光熱照相介質(zhì)稱為干式銀介質(zhì)，包括干式銀膜。
為了精確地加熱包括照相膜和照相紙在內(nèi)的已暴光的光熱照相介質(zhì)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)希望應用電熱鼓輪。在使用這種技術的設備中，圓柱形鼓輪加熱到接近于光熱照相介質(zhì)的希望顯影溫度的溫度。在鼓輪繞其縱軸旋轉(zhuǎn)時，使光熱照相介質(zhì)保持在非常接近于熱鼓輪之處。當熱鼓輪的表面溫度已知，光熱照相介質(zhì)非常接近保持之處的周圍部分已知，以及鼓輪的旋轉(zhuǎn)速率已知時，光熱照相介質(zhì)的顯影時間和溫度能得到確定。通常，對于所使用的具體光熱照相介質(zhì)，以及可能對于其中使用該光熱照相介質(zhì)的應用，使得這些參數(shù)最佳化。
為了在光熱照相介質(zhì)中實現(xiàn)高質(zhì)量圖像，必須保持非常精確的顯影參數(shù)。通常，光熱照相介質(zhì)所越過的鼓輪的周圍將不會顯著改變。并且，鼓輪的旋轉(zhuǎn)速率，或光熱照相介質(zhì)經(jīng)過熱處理機的運送速率能相當精確地得到保持。然而，通常較難控制和保持鼓輪的表面溫度。
此外，其它因素亦對不精確處理產(chǎn)生影響。光熱照相介質(zhì)保持在在鼓輪附近的密閉間隙部分地確定了光熱照相介質(zhì)中乳膠加熱的溫度。此外，在鼓輪與光熱照相介質(zhì)之間存在的雜粒能防礙熱量從鼓輪流到光熱照相介質(zhì)，這樣會影響圖像質(zhì)量。
因為許多因素影響圖像質(zhì)量，其中之一是光熱照相介質(zhì)的顯影溫度，所以對光熱照相介質(zhì)的熱處理來說，精確地保持鼓輪的表面溫度很重要。
鼓輪的溫度取決于許多因素。這些因素包括向鼓輪傳送熱量的速率，鼓輪的熱導率和熱質(zhì)，光熱照相介質(zhì)的熱質(zhì)，被處理的光熱照相介質(zhì)的速率，即紙張數(shù)(如果使用紙張光熱照相介質(zhì))，環(huán)境溫度，而不管熱處理是剛剛開始，還是熱處理正在長時間運行當中。此外，熱鼓輪還廣泛用于種種其它原料處理應用中。例如包括砑光，層壓和干燥。
典型地，通過使用電阻加熱元件以把熱量傳送到這樣的鼓輪。由于在熱處理期間熱鼓輪一直在旋轉(zhuǎn)，以及由于希望在鼓輪旋轉(zhuǎn)期間對電阻傳送電功率，所以希望能夠從一個靜止電源，例如標準交流線，對旋轉(zhuǎn)運動的鼓輪傳送電功率。電功率可以通過使用耦合到鼓輪的滑環(huán)來傳送到鼓輪。
此外，為了精確地控制電熱鼓輪的溫度，應該有一種裝置來傳感鼓輪的溫度，以及一種裝置響應溫度傳感器輸出的信號，控制施加于電阻加熱器的電功率。
盡管溫度控制技術和裝置常見，但是由于物體運動或鼓輪旋轉(zhuǎn)，使得在可動物體或旋轉(zhuǎn)鼓輪上應用這樣的技術和設備較為困難。
一種解決辦法是把所有溫度傳感和控制技術安排在可動物體或旋轉(zhuǎn)鼓輪上。就旋轉(zhuǎn)鼓輪來說，通過在旋轉(zhuǎn)鼓輪之上或附近結(jié)合一個包含模擬電路的電路板，使該電路板可以與鼓輪一起旋轉(zhuǎn)，應用了模擬溫度控制技術。盡管這種技術使鼓輪與模擬電路之間傳遞溫度傳感信息和控制信息的困難最小化，但是它使得對模擬控制電路的接口，或?qū)囟然蚩刂扑惴ǖ母淖兓蛘{(diào)節(jié)變得更為困難。
由Systek，Minneapolis，Minnesota所應用的一種類似技術利用旋轉(zhuǎn)溫度控制電路，并且此外還提供一種技術，用于旋轉(zhuǎn)鼓輪/控制電路輸出的傳感溫度信息的通信，以及從利用鼓輪的熱處理機的用戶那里對旋轉(zhuǎn)鼓輪/控制電路調(diào)節(jié)參數(shù)的通信。在鼓輪/控制電路一端按通常圓形圖形安排一圈多個發(fā)光二極管。在接近旋轉(zhuǎn)鼓輪/控制電路的那一端附近的一個靜止板上安排單個發(fā)光二極管。在旋轉(zhuǎn)軸一端上在旋轉(zhuǎn)鼓輪/控制電路上安排一個光傳感器。類似地，在靜止電路板上安排一個第二光傳感器。各光傳感器適合于傳感相對部件上對應發(fā)光二極管的占空因數(shù)調(diào)制脈沖系列。通過使各對發(fā)光二極管和傳感器以不同頻率起作用，使對光發(fā)射的干擾最小化。例如，一對可能以可見光譜操作，而另一對可能以紅外線光譜操作。
然而，Systek的系統(tǒng)局限于讀出相當粗略的溫度傳感信息。此外，整個溫度控制環(huán)電路全部安排在旋轉(zhuǎn)鼓輪/控制電路板上。因此，在溫度控制環(huán)中加入任何智能都必須能夠包含在旋轉(zhuǎn)鼓輪/控制電路板上，從而限制了其能力和可用的選擇。
本發(fā)明提供一種溫控受熱的可動物體和可旋轉(zhuǎn)受熱的鼓輪，以及一種用于控制可旋轉(zhuǎn)受熱的可動物體和受熱鼓輪的溫度的設備。部分因為能夠從可動/可旋轉(zhuǎn)物體/鼓輪非常準確地傳遞精確傳感的溫度信息，以及能夠?qū)蓜?可旋轉(zhuǎn)物體/鼓輪傳遞精確的控制信息，所以能在物體/鼓輪表面保持非常精確的溫度。這樣使溫度控制環(huán)電路可以安排在靜止物體上，這又允許應用更強和更復雜的溫度控制技術，并且允許與其它系統(tǒng)操作功能一起分來擔費用部分。
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種溫控電熱鼓輪。圓柱形鼓輪具有一個表面，并且可繞軸旋轉(zhuǎn)。一個電加熱器熱耦合到圓柱形鼓輪的表面。一個溫度控制機構(gòu)和圓柱形鼓輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在一起，并且電耦合到電加熱器，它響應控制信號通過控制流到電加熱器的電流來控制溫度。一個溫度傳感器熱耦合到圓柱形鼓輪的表面。一個溫度傳感機構(gòu)和圓柱形鼓輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在一起，并且電耦合到溫度傳感器，它傳感圓柱形鼓輪的表面溫度，并且產(chǎn)生指示它的溫度信號。一個微信息處理機不可旋轉(zhuǎn)地相對圓柱形鼓輪安裝，它響應溫度信號通過產(chǎn)生控制信號來控制電熱鼓輪的溫度。一個光學機構(gòu)耦合到溫度控制裝置，溫度傳感裝置和微信息處理機裝置，它把旋轉(zhuǎn)的溫度傳感器裝置輸出的溫度信號光耦合到不旋轉(zhuǎn)的微信息處理機，并且把不旋轉(zhuǎn)的微信息處理機輸出的控制信號光耦合到旋轉(zhuǎn)的溫度控制裝置。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種適合于控制一個可繞軸旋轉(zhuǎn)的圓柱形鼓輪的溫度的溫度控制設備，該圓柱形鼓輪具有一個熱耦合到該鼓輪的電加熱器，該圓柱形鼓輪具有一個熱耦合到該鼓輪的溫度傳感器。一個溫度控制機構(gòu)和圓柱形鼓輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在一起，并且電耦合到電加熱器，它響應控制信號通過控制流到電加熱器的電流來控制溫度。一個溫度傳感器機構(gòu)和圓柱形鼓輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在一起，并且電耦合到溫度傳感器，它傳感圓柱形鼓輪的表面溫度，并且產(chǎn)生指示它的溫度信號。一個微信息處理機不可旋轉(zhuǎn)地相對于圓柱形鼓輪安裝，它響應溫度信號通過產(chǎn)生控制信號來控制電熱鼓輪的溫度。一個光學機構(gòu)耦合到溫度控制裝置，溫度傳感器裝置和微信息處理機裝置，它把旋轉(zhuǎn)的溫度傳感器裝置輸出的溫度信號光耦合到不旋轉(zhuǎn)的微信息處理機，并且把不旋轉(zhuǎn)的微信息處理機輸出的控制信號光耦合到旋轉(zhuǎn)的溫度控制裝置。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種類似于以上所述的溫度控制設備，但是它適合于控制一個可動物體的溫度。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種類似于以上所述的溫度控制設備，但是使微信息處理機安排在可動/可旋轉(zhuǎn)溫度控制裝置上，并且其中不可動/不可旋轉(zhuǎn)部分包含一個接口機構(gòu)，用于從可動/可旋轉(zhuǎn)物體傳遞傳感溫度或狀態(tài)信息，并且用于對可動/可旋轉(zhuǎn)物體傳遞控制信號。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種類似于以上所述的溫度控制設備，但是這里光學機構(gòu)具有一個第一光產(chǎn)生機構(gòu)，它不可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形鼓輪的軸上，接收微信息處理機控制信號，并且對其響應產(chǎn)生第一光信號。一個第一光接收機構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形鼓輪的軸附近，它接收第一數(shù)字調(diào)制的光信號，并且把第一光信號轉(zhuǎn)換成鼓輪控制信號。一個第二光產(chǎn)生機構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形鼓輪的軸上，它接收鼓輪溫度信號，并且對其響應產(chǎn)生第二光信號。一個第二光接收機構(gòu)不可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓柱形鼓輪的軸附近，它接收第二數(shù)字調(diào)制的光信號，并且把第二光信號轉(zhuǎn)換成微信息處理機溫度信號。
本發(fā)明的上述優(yōu)點，結(jié)構(gòu)和操作將會從下述說明和附圖中更加容易弄明白，其中


圖1是一臺應用可旋轉(zhuǎn)電熱鼓輪的熱處理機的部分立方視圖；圖2是圖1所示鼓輪的橫斷面圖；圖3是按照本發(fā)明構(gòu)造的電子溫度控制設備的高層次方塊圖；圖4是圖3溫度控制設備所應用的系統(tǒng)控制板的方塊圖；圖5說明圖3溫度控制設備所應用的通信板的方塊圖；圖6說明圖3溫度控制設備所應用的旋轉(zhuǎn)板的方塊圖；圖7說明圖3溫度控制設備中用來保存串行通信數(shù)據(jù)的移位寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容；圖8是說明圖3溫度控制設備中所應用的電阻加熱器的軟件控制的流程圖；圖9是說明圖3溫度控制設備中所應用的讀出鼓輪溫度的軟件控制的流程圖；圖10是說明圖3溫度控制設備中所應用的鼓輪軟件有效性確認的流程圖；圖11是說明圖3溫度控制設備中所應用的加熱器軟件有效性確認的流程圖；圖12是說明圖3溫度控制設備中所應用的計算加熱器占空因數(shù)的軟件控制的流程圖；圖13是說明圖3溫度控制設備中所應用的使加熱器循環(huán)的軟件控制的流程圖；圖14是說明圖3溫度控制設備中所應用的設定微信息處理機發(fā)送數(shù)據(jù)的軟件控制的流程圖；以及圖15是說明圖3溫度控制設備中所應用的設定微信息處理機接收數(shù)據(jù)的軟件控制的流程圖。
圖1和圖2說明了一臺應用可旋轉(zhuǎn)電熱鼓輪10的熱處理機的一部分。這種熱處理機可以用來處理檢定質(zhì)量的干式銀膜。圓柱形鼓輪10安裝在支架11上，可繞軸12旋轉(zhuǎn)。可選擇地，鼓輪的外表面14可以包上硅層15。還可選擇地，鼓輪10的外表面14可以劃分成分區(qū)控制加熱的多個區(qū)域。由于鼓輪10的表面14的邊緣會比表面14的中央部分冷卻得更快，所以中央?yún)^(qū)域16與邊緣區(qū)域18和20相互無關地控制。光熱照相介質(zhì)(未示出)保持在鼓輪10的周圍部分上非常接近于鼓輪10的外表面14。在已知鼓輪10的外表面14的溫度，一般為255華氏度，已知旋轉(zhuǎn)速率，一般為每分鐘2.5轉(zhuǎn)，以及已知光熱照相介質(zhì)傳過其上的表面14的周圍部分前提下，能獲得已知的顯影溫度和停留時間。在熱顯影之后，冷卻輥(22，24，26，28，30和32)把光熱照相介質(zhì)冷卻到顯影溫度以下的溫度。
圓柱形鼓輪由具有6.25英寸(15.9厘米)直徑和具有空心內(nèi)部及0.25英寸(0.635厘米)殼厚的鋁來構(gòu)造。在鼓輪10的內(nèi)表面34上安裝電阻加熱器36，38和40，它們分別適合于加熱區(qū)域18，16和20。鼓輪10的外表面14可具有一層非常精密的鍍層，這樣在內(nèi)部進行鼓輪的溫度測量，以便不損壞表面鍍層。在鼓輪10的內(nèi)表面34上安裝溫度傳感器42，44和46，它們分別適合于傳感區(qū)域18，16和20的溫度。
由于鼓輪10一直在旋轉(zhuǎn)，所以至電阻加熱器36，38和40的通信是通過安裝在圓柱形鼓輪10的一端上與鼓輪10以相同速率旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電路板48來完成的。電路板48由和旋轉(zhuǎn)電路板48光結(jié)合安排的靜止安裝的通信電路板50來控制。通信是靠光通信鏈路發(fā)生。
外表面14的溫度對鼓輪10全長和每張光熱照相介質(zhì)都控制在±0.5華氏度，以便產(chǎn)生檢定質(zhì)量的圖像。
圖3說明溫度控制電路的主要部分的高層次方塊圖。旋轉(zhuǎn)電路板48和鼓輪10一起旋轉(zhuǎn)，以把加熱控制信息傳遞到鼓輪10，并把溫度信息傳遞到安排在系統(tǒng)控制板52(靜止)上的軟件。通信板50(靜止)把系統(tǒng)控制板52輸出的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光數(shù)據(jù)，送至旋轉(zhuǎn)板48，反之亦然。機器接口板54供給ACCLOCK信號56，用來同步系統(tǒng)控制板52與旋轉(zhuǎn)板48之間的串行通信。系統(tǒng)控制板52設有存儲器58，其中駐留溫度控制軟件。微信息處理機60，時間處理裝置62和I/O(輸入/輸出)裝置64由軟件用來監(jiān)視和調(diào)節(jié)鼓輪10的表面14的溫度。
通常，系統(tǒng)控制板52上的軟件把指示哪個電阻加熱器36，38和40應該接通或斷開的加熱器控制數(shù)據(jù)裝入I/O裝置64，以便串行移位至通信板50。通信板50把該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號，光信號通過光路66送到旋轉(zhuǎn)板48。旋轉(zhuǎn)板48把這個數(shù)據(jù)譯碼成用來相互無關地接通或斷開電阻加熱器36，38和40的電源的信號。響應加熱器控制數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)板48從溫度傳感器42，44和46讀出數(shù)據(jù)，并且通過光路66把這個數(shù)據(jù)傳送到通信板50。通信板50又把這個數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)控制板52。在系統(tǒng)控制板52中，由時間處理裝置62讀出溫度數(shù)據(jù)。然后軟件能讀出這個數(shù)據(jù)，并且把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度，而且相應地起反應，以接通或斷開電阻加熱器36，38和40。
圖4方塊圖中說明了系統(tǒng)控制板52及其它部分。機器接口板54適合于耦合到一個外部交流電源65。一個功率隔離變壓器對系統(tǒng)控制板52供給24伏ACCLOCK信號。外部交流電源還通過固態(tài)繼電器對通過滑環(huán)67安排在旋轉(zhuǎn)鼓輪10上的電阻加熱器36，38和40供電。
微信息處理機68為Motorola制造的MCU M68332，它包含時間處理裝置62和中央處理裝置70。中央處理裝置70執(zhí)行指令處理，并且支持高級語言。時間處理裝置62執(zhí)行定時任務，并且與中央處理裝置70無關地運行。時間處理裝置62有16個通道，一個通道用來浮獲機器接口板54輸出的ACCLOCK信號，并且一個通道用來浮獲從通信板50所得到的溫度傳感器42，44輸出的溫度數(shù)據(jù)。
從微信息處理機68輸出的數(shù)據(jù)在選片74控制之下，可以由總線72通過數(shù)字I/O裝置64送到移位寄存器76。選片74產(chǎn)生一個信號，使數(shù)據(jù)發(fā)送到移位寄存器76。移位寄存器76輸出的數(shù)據(jù)可以串行發(fā)送到通信板50，并且最終通過光路66發(fā)送到旋轉(zhuǎn)板48。溫度傳感器42，44和46輸出的數(shù)據(jù)通過光路66從通信板50得到，并且直接送到時間處理裝置62。
圖5說明通信板50的方塊圖。靜止通信板50通過差動接收器78(DS96176)接收系統(tǒng)控制板52輸出的控制數(shù)據(jù)，并且把信號傳送到發(fā)光二極管驅(qū)動器80(2N700)，發(fā)光二極管驅(qū)動器80設計為把系統(tǒng)控制板52輸出的信號轉(zhuǎn)換成發(fā)光二極管中的電流脈沖。發(fā)光二極管驅(qū)動器80耦合到光發(fā)射器82(MLED81)，它發(fā)射紅外線光脈沖。發(fā)光二極管驅(qū)動器80安裝在鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸上的通信板50上，以便它周圍面對旋轉(zhuǎn)板48。光接收器84(MRD750)為紅外線光傳感器，安裝在發(fā)光二極管驅(qū)動器80近旁，盡可能靠近發(fā)光二極管驅(qū)動器80，并且面對旋轉(zhuǎn)板48。由光接收器84接收的信號通過差動發(fā)射器86(DS96176)發(fā)送到系統(tǒng)控制板52。此外，與溫度控制裝置不直接相關的其它部件也安排在通信板50上。鼓輪旋轉(zhuǎn)傳感器88(GP2S15)連接到脈沖放大器/形成器90(LM324)，并且耦合到系統(tǒng)控制板52，以便提供表示鼓輪10旋轉(zhuǎn)的信號。
圖6說明固定在旋轉(zhuǎn)鼓輪10上的旋轉(zhuǎn)板48的方塊圖。光發(fā)射器92(7406和MLED81)安裝在鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸上，面對通信板50。光探測器94(MRD750)為一個紅外線光傳感器，安裝在光發(fā)射器92近旁，盡可能靠近光發(fā)射器92，并且面對通信板50。所有光發(fā)射器和傳感器以0.6英寸(1.5厘米)距離在通信板50與旋轉(zhuǎn)板48之間的間隙面對面配置。
用于電阻加熱器36，38和40的控制信號由光探測器94通過光路66接收。控制信息傳送到移位寄存器96(7HC164)，通過加熱器控制位鎖存器98(74HC173)，傳送到用于電阻加熱器36的固態(tài)繼電器100(D2W203F)，用于電阻加熱器38的固態(tài)繼電器102(MOC3033 MAC223)，及用于電阻加熱器40的固態(tài)繼電器104(D2W203F)。監(jiān)視計時器106(DS1232)在從光線路66接收串行數(shù)據(jù)時監(jiān)視中斷。接收的數(shù)據(jù)還從移位寄存器96通過成幀探測器108(74HC00，74HC32)傳送到狀態(tài)機110，它檢查所接收的串行數(shù)據(jù)的有效性，并且執(zhí)行控制功能。溫度數(shù)據(jù)由RTD(電阻式溫度探測器)信號調(diào)節(jié)器112(LMC660)從溫度傳感器42，44和46接收，并且在狀態(tài)機110控制之下傳送到模擬多路調(diào)制器114。只要光探測器94接收的串行數(shù)據(jù)中的同步位正確，狀態(tài)機110于是就通過電壓-頻率轉(zhuǎn)換器116(AD654)對光發(fā)射器92發(fā)射溫度數(shù)據(jù)，用于跨過光路66發(fā)射到通信板50。電阻加熱器36，38和40通過滑環(huán)67接收交流功率。變壓器118，電源120(7805AD680)和交流時鐘脈沖發(fā)生器122(H1111)提供輔助操作功能。
光發(fā)射器(發(fā)光二極管)82和92為端接透鏡型式，它允許光束向著相對板射出。這些發(fā)光二極管具有光束擴散作用，允許至少90％光束密度偏軸20度，并且允許足夠功率來可靠地觸發(fā)對應的傳感器94和84。這樣允許在板之間工作距離處具有足夠密度的足夠大的光點，以便由相對板所產(chǎn)生的脈沖來允許稍微偏軸的紅外線光探測。因此，在旋轉(zhuǎn)板48與靜止通信板50之間建立兩種方式的光通信線路66。
應用一個具有雙二次繞組的電源隔離式變壓器。其中一個二次繞組輸出的24伏交流用作對通信板50發(fā)送控制位的計時條件，并且還用于低電壓安全聯(lián)鎖功能。另一個二次繞組為120伏交流，并且對溫度控制裝置的剩余部分供電。這個交流電壓通過滑環(huán)67耦合到旋轉(zhuǎn)鼓輪10，并且用于電阻加熱器36，38和40，以及對送至和輸出旋轉(zhuǎn)板48的信號提供同步信號。希望通過仔細規(guī)定變壓器繞組相位和交流布線的技術參數(shù)，使光路66任一端上的兩個時鐘信號保持相位一致。
圖7說明系統(tǒng)控制板52的移位寄存器76的內(nèi)容。八位移位寄存器76可以由軟件通過I/O裝置64并行裝入。移位寄存器76所包含的八位表示加熱器控制信息。開始的“1”，“1”，“0”模式為同步模式，指示數(shù)據(jù)正傳送到旋轉(zhuǎn)板48?！癤”表示一個位，指示區(qū)域20的電阻加熱器40是應該接通還是應該斷開(“1”指示電阻加熱器應該“接通”)。類似地，“Y”和“Z”各表示一個位，指示區(qū)域16和18的電阻加熱器38和36分別應該接通還是應該斷開。“X”與“Y”位之間及“Y”與“Z”位之間的兩個“0”位也是同步/有效位。如果在這些位單元中不包含零，那么旋轉(zhuǎn)板48通過狀態(tài)機110將把數(shù)據(jù)譯碼為無效，并且將忽略它。
在對通信板50起始這個數(shù)據(jù)移位時，數(shù)據(jù)在機器接口板54輸出的ACCLOCK信號的定時控制下移位。在一位時間1之前，軟件用加熱器控制數(shù)據(jù)裝入移位寄存器76。在ACCLOCK信號的后沿(一位時間1)，軟件準備發(fā)送數(shù)據(jù)。在ACCLOCK信號的下一個后沿(一位時間2)，軟件準備起動從移位寄存器76移位第一位。在一位時間3，硬件從移位寄存器76移位第一位(總是“1”)。在一位時間4，硬件從移位寄存器76移位下一個位(也總是“1”)。在一位時間5，硬件從移位寄存器76移位下一個位(總是“0”)。在一位時間6，硬件從移位寄存器76移位下一個位(鼓輪區(qū)域20)。在一位時間7，硬件從移位寄存器76移位下一個位(總是“0”)。在一位時間8，硬件從移位寄存器76移位下一個位(鼓輪區(qū)域16)。在一位時間9，硬件從移位寄存器76移位下一個位(總是“0”)。在一位時間10，硬件從移位寄存器76移位下一個位(鼓輪區(qū)域18)。在一位時間11和12，硬件接收頻率調(diào)制數(shù)字信號，表示從區(qū)域16傳感的溫度。在一位時間13和14，硬件接收頻率調(diào)制數(shù)字信號，表示從區(qū)域20傳感的溫度。在一位時間15和16，硬件接收頻率調(diào)制數(shù)字信號，表示從區(qū)域18傳感的溫度。在一位時間17和18，硬件接收頻率調(diào)制數(shù)字信號，表示從旋轉(zhuǎn)板48傳感的環(huán)境溫度。
一個ACCLOCK對應一個位時間，并且等于16毫秒。每當發(fā)送和接收一組信號時，電阻加熱器36，38和40可以接通或斷開。由于對一個完整數(shù)據(jù)周期要求18個位時間，所以加熱器所能接通的最短時間為18個時鐘脈沖乘以16毫秒(在50赫茲下)即288毫秒。軟件以288毫秒間隔觸發(fā)接通或斷開電阻加熱器36，38和40。應用四種不同的占空因數(shù)。在一系列的四種數(shù)據(jù)通信基礎上，各電阻加熱器可以控制為0％占空因數(shù)，25％占空因數(shù)，50％占空因數(shù)或100％占空因數(shù)。下表說明對各區(qū)域不同占空因數(shù)的控制條件。
鼓輪10的內(nèi)表面安排有溫度傳感器42，44和46，那里的溫度可能比鼓輪10的外表面14熱大約20華氏度。各鼓輪區(qū)域16，18和20個別校準，以便得到與鼓輪10的希望表面溫度相對應的最好的內(nèi)部鼓輪設定值。一旦這樣完成，該信息可保存以供軟件以后使用。
圖8是說明電阻加熱器36，38和40的軟件控制的流程圖。所有變量在塊210初始化。讀出鼓輪溫度(212)。如果讀出成功，使鼓輪溫度有效(216)。如果鼓輪溫度有效(218)，計算各加熱器的占空因數(shù)(220)。然后，檢驗加熱器的操作(222)。如果加熱器通過檢驗(224)，使加熱器進入循環(huán)(226)。如果任何檢驗失敗，指示一個錯誤(228)，并且過程結(jié)束(230)。否則，在塊212繼續(xù)溫度控制。
圖9是說明讀出鼓輪溫度(212)的軟件控制的流程圖。這個過程讀出鼓輪10的三個區(qū)域中的每個區(qū)域的當前溫度。初始化變量(310)。把加熱器控制數(shù)據(jù)裝入移位寄存器76(312)。設定時間處理裝置62從移位寄存器76發(fā)送數(shù)據(jù)(314)。如果數(shù)據(jù)傳送成功，時間處理裝置62設定為接收數(shù)據(jù)(320)。如果接收數(shù)據(jù)正確(322)，把溫度頻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度(324)。如果轉(zhuǎn)換成功(326)，過程控制返回圖8中塊212。如果任何數(shù)據(jù)傳送或檢驗失敗三次(316，318)，則指示一個錯誤(319)，并且過程結(jié)束(321)。
圖10是說明鼓輪溫度的軟件有效的流程圖(216)。如果區(qū)域20的溫度不大于最大允許溫度(410)，如果區(qū)域16的溫度不大于最大允許溫度(412)，并且如果區(qū)域18的溫度不大于最大允許溫度(414)，那么溫度有效，并且控制通過(416)，返回到塊216。如果超過任何最大值，指示一個返回錯誤(418)。
圖11是說明加熱器的軟件有效的流程圖(222)。如果區(qū)域20與區(qū)域16之間的變化不大于最大允許變化(510)，如果區(qū)域16與區(qū)域18之間的變化不大于最大允許變化(512)，并且如果區(qū)域20與區(qū)域18之間的變化不大于最大允許變化(514)，那么加熱器有效(516)，并且控制返回到塊222。如果超過任何最大值，指示一個返回錯誤(518)。
圖12是說明計算加熱器占空因數(shù)的軟件控制的流程圖(220)。初始化變量(610)。對各區(qū)域(612)，執(zhí)行下列步驟。檢查當前溫度是否小于預先設定值減去設定偏移(614)。如果是，設定加熱器值為100％占空因數(shù)(616)。如果否，檢查設定值減去偏移是否小于或等于當前溫度，以及當前溫度是否小于設定值減去第二偏移(618)。如果是，設定加熱器值為75％占空因數(shù)(620)。如果否，檢查設定值減去第二偏移是否小于或等于當前溫度，以及當前溫度是否小于設定值減去第三偏移(622)。如果是，設定加熱器值為50％占空因數(shù)(624)。如果否，檢查設定值減去第三偏移是否小于或等于當前溫度，以及當前溫度是否小于設定值(626)。如果是，設定加熱器值為25％占空因數(shù)(628)。如果否，設置加熱器值為0％占空因數(shù)(630)。然后控制返回到塊220。
圖13是說明使加熱器循環(huán)的軟件控制的流程圖(226)。初始化變量(710)。加熱器數(shù)據(jù)以四個短脈沖送到鼓輪10。溫度數(shù)據(jù)從最后一個短脈沖保存。各短脈沖應用讀鼓輪溫度程序來發(fā)送(212)。加熱器數(shù)據(jù)用第一個短脈沖發(fā)送(712)。如果信息傳送成功(714)，加熱器數(shù)據(jù)用第二個短脈沖發(fā)送(716)。如果信息傳送成功(718)，加熱器數(shù)據(jù)用第三個脈沖發(fā)送(720)。如果信息傳送成功(722)，加熱器數(shù)據(jù)用第四個脈沖發(fā)送(724)。如果信息傳送成功(726)，保存溫度數(shù)據(jù)(728)，并且然后使控制返回到塊226。如果任何時候傳送失敗，指示一個返回錯誤(730)。
圖14是說明設定微信息處理機60和時間處理裝置62發(fā)送數(shù)據(jù)的軟件控制的流程圖(314)。初始化變量(810)。設定時間處理裝置62等待ACCLOCK的一個后沿，并且將在收到后沿時中斷中央處理裝置68(812)。用一個計時器等待中斷(814)。如果收到中斷(816)，硬件被喚醒以便準備好移位寄存器76中的數(shù)據(jù)(818)。時間處理裝置62設定為等待ACCLOCK的下一個后沿，并且在收到后沿時中斷中央處理裝置68(820)。用一個計時器等待中斷(822)。如果收到中斷(824)，硬件被喚醒以便在ACCLOCK的下一個前沿時把移位寄存器76中的數(shù)據(jù)移出(826)?？刂品祷氐綁K314。如果沒有收到中斷，指示一個返回錯誤(830)。
圖15是說明設定微信息處理機60和時間處理裝置62接收數(shù)據(jù)的軟件控制的流程圖(320)。初始化變量(910)。時間處理裝置62設定為等待九個ACCLOCK后沿，并且當收到第九個后沿時中斷中央處理裝置68(912)。這樣允許八個加熱器數(shù)據(jù)位移出。在第九個前沿，頻率數(shù)據(jù)將從通信板50送回。各區(qū)域包含兩個行同步有用數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)之后應該在半周期讀出十六個脈沖數(shù)的頻率數(shù)據(jù)。等待第九個后沿來中斷(914)。如果收到中斷(916)，則已經(jīng)探測到ACCLOCK的第九個后沿，并且時間處理裝置62的一個通道設定為在每個ACCLOCK的后沿時中斷中央處理裝置68(918)。然后，時間處理裝置62上的第二通道設定為累計16個頻率周期，并且當完成之時中斷中央處理裝置68(920)。等待第二通道來中斷(922)。如果收到頻率(924)，等待第一通道來中斷(行同步，ACCLOCK)(926)。如果收到行同步(928)，并且已經(jīng)讀出所有三個區(qū)域的頻率(930)，停止時間處理裝置在ACCLOCK的每個后沿之時中斷中央處理裝置68(932)。如果還沒有讀出所有三個區(qū)域的頻率(930)，控制返回到塊920，以便繼續(xù)讀出另一個區(qū)域的頻率。如果沒有收到希望中斷、行同步和頻率數(shù)據(jù)，指示一個返回錯誤(936)。控制返回到塊320。
為了把頻率信息轉(zhuǎn)換成溫度，已知幾個系數(shù)。時鐘的頻率是240毫微秒。頻率的倒數(shù)等于時鐘計數(shù)值。頻率與華氏溫度線性對應，即300華氏度等于1.4257千赫茲，以及70華氏度等于10.52千赫茲。應用兩方程式和兩未知量的點斜公式，華氏溫度等于336.0366-(1053188.333/時鐘計數(shù)值)。
盡管已經(jīng)對于具有可旋轉(zhuǎn)熱鼓輪的熱處理機敘述了本優(yōu)選實施例，但是在其它涉及可動物體要求精確溫度控制的應用中，本溫度控制裝置有用。
在另一個實施例中，從靜止通信板50到旋轉(zhuǎn)板48的光路位于可旋轉(zhuǎn)鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸上。也就是說，安裝在靜止通信板50上的發(fā)光二極管安置在鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸上，并且安裝在旋轉(zhuǎn)板48上的光傳感器也安置在鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸上。從旋轉(zhuǎn)板48到靜止通信板50的光路為偏軸。在旋轉(zhuǎn)板48上安裝一個發(fā)光二極管，位于面對通信板50偏離鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸的位置。光傳感器安裝在靜止通信板50上，也偏離鼓輪10的旋轉(zhuǎn)軸，但是位于鼓輪10每旋轉(zhuǎn)一周至少截獲一次安裝在旋轉(zhuǎn)板上的發(fā)光二極管的光發(fā)射的位置。因此，這個發(fā)光二極管和光傳感器可以用作一個確定鼓輪10的旋轉(zhuǎn)位置的指示器。由于光路在一段時間內(nèi)成直線，直到鼓輪10的旋轉(zhuǎn)使光路屈折為止，所以在每旋轉(zhuǎn)一周期間的一段時間內(nèi)會發(fā)生從旋轉(zhuǎn)板48到通信板50的通信。鼓輪10的旋轉(zhuǎn)位置信息亦可用來定位鼓輪10上的具體性能，例如像縫痕或缺陷那樣應該避免的部分。
因此，可見已表示和敘述了一種用于控制可動電熱物體的溫度的新型設備。但是，本領域技術人員將會認識和理解到，在不違反以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍下，可以按照本發(fā)明形式和細節(jié)作出種種不同的變化，更改和替換。
權(quán)利要求
1.一種適合于控制可動物體的溫度的溫度控制設備，所述物體具有熱耦合到所述物體上的電加熱器，并且具有多個可操作地耦合到所述物體的傳感器，所述溫度控制設備包括溫度控制裝置，和所述物體可動地安裝在一起，并且電耦合到所述電加熱器，通過響應一個控制信號來控制流到所述電加熱器的電流，用于控制所述物體的溫度；傳感器裝置，和所述物體可動地安裝在一起，并且電耦合到所述傳感器，用于傳感所述物體的狀態(tài)，并且產(chǎn)生指示它的狀態(tài)信號；接口裝置，相對所述物體靜止，通過產(chǎn)生所述控制信號，用于提供到所述溫度控制裝置的接口；以及光學裝置，耦合到所述溫度控制裝置，所述溫度傳感器裝置和所述接口裝置，以把所述可動溫度傳感器裝置輸出的所述狀態(tài)信號光耦合到所述靜止接口裝置，并且把所述靜止接口裝置輸出的所述控制信號耦合到所述可動溫度控制裝置。
2.如權(quán)利要求1的一種溫度控制設備，其中所述可動物體為一個可旋轉(zhuǎn)圓柱形鼓輪。
3.如權(quán)利要求2的一種溫度控制設備，其中所述鼓輪具有一個外表面，劃分成沿所述軸縱向排列的多個區(qū)域，并且具有多個電加熱器，對所述多個區(qū)域中每個區(qū)域有一個電加熱器，熱耦合到所述多個區(qū)域中每個區(qū)域，所述圓柱形鼓輪具有多個溫度傳感器，對所述多個區(qū)域中每個區(qū)域有一個溫度傳感器，熱耦合到所述多個區(qū)域中每個區(qū)域。
4.如權(quán)要求3的一種溫度控制設備，其中所述接口裝置包括微信息處理機裝置，相對所述圓柱形鼓輪不可旋轉(zhuǎn)地安裝，通過響應所述溫度信號來產(chǎn)生所述控制信號，用于控制所述電熱鼓輪的所述溫度。
5.如權(quán)利要求4的一種溫度控制設備，其中所述光學裝置包括第一光產(chǎn)生裝置，不可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸上，用于接收所述微信息處理機控制信號，并且對其響應產(chǎn)生第一光信號；第一光接收裝置，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸附近，用于接收所述第一數(shù)字調(diào)制光信號，并且把所述第一光信號轉(zhuǎn)換成所述鼓輪控制信號；第二光產(chǎn)生裝置，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸上，用于接收所述鼓輪溫度信號，并且對其響應產(chǎn)生第二光信號；第二光接收裝置，不可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸附近，用于接收所述第二數(shù)字調(diào)制光信號，并且把所述第二光信號轉(zhuǎn)換成所述微信息處理機溫度信號。
6.如權(quán)利要求2的一種具有溫度控制設備的溫控電熱鼓輪，還有一個圓柱形鼓輪，其具有一個表面并且可繞軸旋轉(zhuǎn)，以及一個電加熱器，其熱耦合到所述圓柱形鼓輪的所述表面上。
7.如權(quán)利要求6的一種溫控電熱鼓輪，其中所述鼓輪具有一個外表面，劃分成沿所述軸縱向排列的多個區(qū)域，并且具有多個電加熱器，對所述多個區(qū)域中每個區(qū)域有一個電加熱器，熱耦合到所述多個區(qū)域中每個區(qū)域，所述圓柱形鼓輪具有多個溫度傳感器，對所述多個區(qū)域中每個區(qū)域有一個溫度傳感器，熱耦合到所述多個區(qū)域中每個區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7的一種溫控電熱鼓輪，其中所述接口裝置包括微信息處理機裝置，相對所述圓柱形鼓輪不可旋轉(zhuǎn)地安裝，通過響應所述溫度信號來產(chǎn)生所述控制信號，用于控制所述電熱鼓輪的所述溫度。
9.如權(quán)利要求8的一種溫控電熱鼓輪，其中所述光學裝置包括第一光產(chǎn)生裝置，不可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸上，用于接收所述微信息處理機控制信號，并且對其響應產(chǎn)生第一光信號；第一光接收裝置，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸附近，用于接收所述第一數(shù)字調(diào)制光信號，并且把所述第一光信號轉(zhuǎn)換成所述鼓輪控制信號；第二光產(chǎn)生裝置，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸上，用于接收所述鼓輪溫度信號，并且對其響應產(chǎn)生第二光信號；第二光接收裝置，不可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述圓柱形鼓輪的所述軸附近，用于接收所述第二數(shù)字調(diào)制光信號，并且把所述第二光信號轉(zhuǎn)換成所述微信息處理機溫度信號。
全文摘要
用于控制電熱可動物體，例如電熱可旋轉(zhuǎn)鼓輪(10)的溫度的溫度控制設備。一個溫度控制機構(gòu)和圓柱形鼓輪(10)可旋轉(zhuǎn)地安裝在一起，并且電耦合到電加熱器(36，38，40)，它響應控制信號通過控制流到電加熱器(36，38，40)的電流來控制溫度。一個溫度傳感器(42，44，46)機構(gòu)和圓柱形鼓輪(10)可旋轉(zhuǎn)地安裝在一起，并且電耦合到溫度傳感器(42，44，46)，它傳感圓柱形鼓輪(10)的表面溫度，并且產(chǎn)生指示它的溫度信號。一個微信息處理機(68)相對圓柱形鼓輪(10)不可旋轉(zhuǎn)地安裝，它響應溫度信號通過產(chǎn)生控制信號，控制電熱鼓輪(10)的溫度。一個光學機構(gòu)(66)耦合到溫度控制裝置(48)，溫度傳感器(42，44，46)裝置和微信息處理機(68)裝置，它把旋轉(zhuǎn)溫度傳感器(42，44，46)裝置輸出的溫度信號耦合到不旋轉(zhuǎn)微信息處理機(68)裝置，并且把不旋轉(zhuǎn)微信息處理機(68)裝置輸出的控制信號耦合到旋轉(zhuǎn)溫度控制裝置(48)。
文檔編號G05D23/20GK1147869SQ95192971
公開日1997年4月16日 申請日期1995年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月9日
發(fā)明者斯蒂芬·W·塔納馬齊, 維克多利亞·M·頓勞博 申請人:伊美申公司