專利名稱:單板機通用控制器的制作方法
本實用新型屬于一種計算機控制與檢測裝置，可廣泛應用于過程控制和信號檢測，微型機應用開發(fā)研究以及高等院校的教學實驗。
目前國內已有幾家工廠生產這一類產品，但功能不夠齊全，使用不夠方便，價格也偏高。
研制本實用新型的目的，在于提供一種功能較全、使用便利、價格較低且有較強抗干擾能力的單板機通用控制設備。使用者可根據不同要求，迅速組成各種控制系統或檢測系統，縮短技術改造周期或科研工作周期，盡早獲得經濟效益和科研成果。
下面結合附圖詳細說明本實用新型的內容圖1為單板機通用控制器的原理框圖。它以TP－801單板機為核心，配備有模擬量輸入模板〔1〕〔2〕，模擬量輸出模板〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕，開關量輸入模板〔5〕，開關量輸出模板〔10〕，定時計數模板〔4〕及串行通訊模板〔3〕等等。其中，模擬量輸入、模擬量輸出模板又有8位和12位，單極性和雙極性，配光電隔離和不配光電隔離之分。它還配有數字顯示〔12〕，聲光報警和燈光顯示〔13〕、錄音機轉貯〔15〕、小型打印機輸出〔14〕等。在裝置上可對EPROM進行寫入。它采用模塊化結構提供十個通用插座，可任意插入各種模板以組合成不同的系統。本裝置所采用的三系統八路直流穩(wěn)壓電源〔17〕中，還配有隔離變壓器〔18〕和兩級低通濾波器〔19〕，此外，還采取了光電隔離、電容去耦、引線和外殼屏蔽以及多種方式接地等有效措施，提高了其抗干擾能力。
本實用新型的特點在于設計了一種具有光電隔離作用的數模轉換器DAC4模板〔9〕和類似的模數轉換器ADC2模板〔2〕，以提高系統的抗干擾能力，保證安全運行。它有可用的線性度，可單極或雙極性輸出。實驗證明，可用于各種閉環(huán)控制系統或者其它需要隔離的模擬電路中。
DAC4的工作原理見附圖2。由數模轉換器DAC輸出的電壓Vi，通過運算放大器A1分別供給光電耦合器件LE1和LE2電流I1和I3，若LE1和LE2特性完全一致，在有合適偏壓VB1和VB2下，由于有電壓VF的負反饋作用，則有關系I1＝I3、I2＝I4和V0＝KVi，即運算放大器A2的輸出電壓V0基本與Vi成正比。實際上LE1和LE2不會完全一致，但我們可盡量仔細挑選。本線路有較好的線性度和抑制溫度影響能力。
具有光電隔離作用的ADC2模板，可用本線路的一部分或用性能較好的隔離放大器進行隔離。
另外，本裝置采用了72總線結構，它是一個大雙面印刷電路板，能安裝十二塊72芯插座。其中有十塊功能板可在其上任意插入或組合。該結構信號線少，減化了設計工作。
本實用新型與已有產品相比，具有以下特點1.功能模板種類多，尤其是具有光電隔離作用的數模轉換器和模數轉換器等供用戶選用、組合或擴展。
2.開關量輸出模板能通過裝置內的中間繼電器觸點對現場進行控制。
3.面板上有各種數字、儀表和燈光指示，斜放的單板機可以從柜子中拉出或推入，與現場相接的各種引線用航空接頭連接，整個裝置為抽屜式結構，柜子下裝有輪子，便于搬運、安裝、調試、監(jiān)視和維修。
4.采取多種有效的抗干擾措施，使所組成的系統能長期可靠地運行。
5.有較高的性能價格比，售價較低。
利用本裝置可以很容易迅速地組成各種微型機控制系統(如程序控制、DDC和自適應控制等)或檢測系統。下面的應用實例是利用本裝置在現場組成的外延爐直接數字控制系統。其系統框圖如圖3所示。圖中虛線方框為本裝置。其工作情況如下由單板機發(fā)出的控制外延爐內硅片溫度信號，經過具有光電隔離的數模轉換器DAC4〔9〕轉換為模擬電壓信號，再經過轉換開關S去控制電壓放大電路。由振蕩電路產生的電流通入外延爐〔20〕上的高頻感應加熱線圈內，處于爐內的石墨〔21〕被感應加熱，從而加熱放在其上進行外延加工的半導體硅片〔22〕。硅片的溫度由一測溫儀檢測。把正比于硅片溫度的電流信號轉換成電壓信號后，送至模數轉換器ADC2〔2〕進行轉換，并把轉換的數字信號送入單板機中作PID運算，然后再由DAC4〔9〕輸出對溫度進行控制，以保證硅片溫度不變或嚴格按某規(guī)律變化。氣流1至氣流4等氣體的供給或關閉，由開關量輸出模板〔10〕對V1至V6等電磁閥門進行準確的控制。實時控制采樣中斷周期信號由定時計數模板〔4〕產生。加工時間和各氣體流量由數字顯示模板〔12〕不斷進行顯示。工藝流程顯示和異常情況報警則由聲光報警和燈光顯示裝置〔13〕完成。
權利要求
1.一種單板機通用控制器，由電源、單板機、功能板和顯示電路構成，其特征為采用了具有光電隔離作用數模轉換器[DAC4]和模數轉換器[ADC2]以及72總線結構。
2.根據權利要求
1所述的單板機通用控制器，其特征為所說的具有光電隔離的數模轉換器是由光電耦合器件LE1和LE2及運算放大器A1和A2所構成。
3.根據權利要求
1或2所述的單板機通用控制器，其特征為所說的光電隔離的模數轉換器是用光電隔離的數模轉換器的一部分。
4.根據權利要求
1所述的單板機通用控制器，其特征為使用一種72總線和能安裝十二塊72芯插座的大雙面印刷電路板。
專利摘要
單板機通用控制器是一種計算機控制與檢測裝置。它針對目前同類產品中功能不全和售價過高等缺點作了改進。它的功能模板較多，特別是提供了一類新式的帶光電隔離的數模轉換器和模數轉換器，采用了一種72總線結構，加強了抗干擾能力。用戶搬運、安裝、調試、監(jiān)測和維修也較方便。該裝置有較好的性能價格比。本實用新型可廣泛應用于過程控制和檢測，開發(fā)研究和教學實驗。
文檔編號G06F9/02GK85200022SQ85200022
公開日1985年11月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者梁任秋, 張曾科, 曹慈惠, 夏凱, 李學農 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan