專利名稱：裝有微電腦的工業(yè)控制機(jī)的保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及使微電腦工業(yè)控制機(jī)能在惡劣環(huán)境條件下可靠工作的保護(hù)技術(shù)。
現(xiàn)有微電腦工業(yè)控制機(jī)用于較惡劣環(huán)境條件時(shí)，往往要采用工業(yè)用或軍用級(jí)大規(guī)模集成電路。因商用級(jí)大規(guī)模集成電路工作溫度范圍僅為0℃～+75℃，而工業(yè)用級(jí)為-40℃～+85℃，軍用級(jí)為-55℃～125℃。但采用工業(yè)用或軍用級(jí)芯片，一方面使得比采用商用級(jí)芯片的工業(yè)控制機(jī)的價(jià)格提高幾倍、甚至數(shù)十倍，另一方面仍不能有效地防御腐蝕性、大濕度、多粉塵、電磁干擾幅射及振動(dòng)沖擊的損害。
本發(fā)明創(chuàng)造的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種保護(hù)裝置，把微電腦工業(yè)控制機(jī)裝在其內(nèi)，使在高溫、低溫或溫度變化大的情況下以及在大濕度、多粉塵、強(qiáng)腐蝕、電磁干擾幅射和震動(dòng)沖擊等惡劣環(huán)境條件下，均能有效地使工業(yè)控制機(jī)在良好的使用環(huán)境條件下可靠的工作，并可采用廉價(jià)的商用級(jí)大規(guī)模集成電路，使在惡劣環(huán)境條件下工作的工業(yè)控制機(jī)的成本大大降低。
本發(fā)明創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)方案是設(shè)計(jì)一種裝有微電腦的工業(yè)控制機(jī)的保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將工業(yè)控制機(jī)裝在屏蔽鐵盒內(nèi)，工業(yè)控制機(jī)的模板插在鐵盒的插座上，鐵盒裝在由箱蓋與箱體構(gòu)成的密封箱內(nèi)，在箱體的側(cè)面設(shè)有由半導(dǎo)體制冷器、散熱板及儲(chǔ)冷器組成的加熱、致冷系統(tǒng)，密封箱內(nèi)裝有箱體溫度的測(cè)量與控制電路，工業(yè)控制機(jī)與外界傳遞的信息、功率輸出及電源線可通過在密封箱上的導(dǎo)線引出端進(jìn)行連接。
參照附圖具體說明本發(fā)明創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)型式及其實(shí)施方式


圖1是微電腦工業(yè)控制機(jī)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是密封箱體溫度的測(cè)量與控制電路圖。
如圖1所示，由箱蓋1、箱體2構(gòu)成一個(gè)密封保護(hù)箱，該密封箱內(nèi)安置有屏蔽鐵盒3，在鐵盒3內(nèi)安置著微電腦工業(yè)控制機(jī)4，在箱體2的底部粘合著抗振橡膠5。箱蓋1與箱體2用鉸鏈相連接，它們之間的密封采用曲折型式，合緊采用機(jī)械式死點(diǎn)扣緊裝置。箱蓋和箱體內(nèi)、外壁之間均分別注入聚胺脂泡沫塑料作為隔熱層。箱體2的內(nèi)壁亦稱內(nèi)膽由兩種材料分兩部份組合而成，與箱蓋接近的一部份內(nèi)膽用工程塑料制成，可減少通過箱蓋的熱量損失，其余部份則用鋁質(zhì)薄板制成。由金屬鋁塊制成的儲(chǔ)冷器6固定在箱體的鋁制內(nèi)膽上，有利于整個(gè)箱體溫度均勻。用具有絕熱作用的尼龍螺絲將半導(dǎo)體制冷器7、儲(chǔ)冷器6和散熱板8緊密地固定起來。在鋁制的散熱板上均勻割有等寬的長槽，用于增大散熱面積，散熱板上涂黑色以增加散熱效果。為增加散熱效果，在加熱、致冷系統(tǒng)設(shè)有散熱風(fēng)機(jī)9。工業(yè)控制機(jī)與外界傳遞的信息、功率輸出及電源線可通過箱蓋1上的導(dǎo)線引出端10進(jìn)行聯(lián)接。
由于散熱風(fēng)機(jī)壽命在數(shù)千小時(shí)，而致冷器壽命可達(dá)十萬小時(shí)以上，為了延長本保護(hù)裝置的使用壽命，可去掉散熱風(fēng)機(jī)，并將散熱板面積增大，采用自然散熱。
半導(dǎo)體制冷器一般采用一塊CTL 12705半導(dǎo)體致冷器件，但當(dāng)工業(yè)控制機(jī)消耗功率較大，需更大的加熱或致冷功率時(shí)，可并聯(lián)若干塊CTL 12705半導(dǎo)體致冷器件;若外界環(huán)境溫度與密封箱內(nèi)所要控制溫度有很大的溫差時(shí)，可使用多級(jí)半導(dǎo)體致冷器(亦稱電堆)，多級(jí)電堆的結(jié)構(gòu)是上一級(jí)電堆的熱端貼在下一級(jí)電堆的冷端上，上一級(jí)電堆起了溫差接力作用。當(dāng)采用上述兩種方法時(shí)要增大散熱板面積。
若外界環(huán)境溫度在僅低于攝氏零度以下時(shí)，且溫度無激烈變化時(shí)，可用PTC電加熱器、紅外加熱器等高效、無明火、無電磁干擾的電加熱器件來代替半導(dǎo)體致冷器件，這樣可降低保護(hù)裝置的成本。
如圖2所示密封箱內(nèi)溫度的測(cè)量與控制電路，其中測(cè)溫傳感器R2為MF53負(fù)熱敏電阻，用以測(cè)量保護(hù)箱內(nèi)的溫度，被安置在鐵盒3上。電阻R3值選用在0℃時(shí)與R2電阻值相接近，調(diào)整R5可改變安裝在箱體外的溫度指示表頭的靈敏度。根據(jù)R2、R3和R5組成的測(cè)溫電橋的輸出，經(jīng)A1放大后，送入由A2、A3組成的甄別器，由A2給定下限閥電平(即下限溫度值15℃)，由A3給定上限閥電平(上限溫度值28℃)，它們的輸出分別驅(qū)動(dòng)繼電器J1和J2以控制通入半導(dǎo)體致冷器的電流方向來達(dá)到加熱或致冷的目的。經(jīng)整流、穩(wěn)壓后得到直流電輸入給CTL半導(dǎo)體致冷器，便能自動(dòng)控制箱體內(nèi)溫度達(dá)到限定范圍。
本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)1.由于采用半導(dǎo)體致冷、加熱技術(shù)，能自動(dòng)控制保護(hù)箱內(nèi)的溫度，使工業(yè)控制機(jī)在外界-40℃以下嚴(yán)寒，+70℃以上高溫以及在溫度變化較大場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，實(shí)際使用溫度均能保持在常溫狀態(tài)(15℃～28℃)。
2.由于采用良好的密封方式可保護(hù)工業(yè)控制機(jī)免受腐蝕性、大濕度氣體以及粉塵等有害物質(zhì)的侵蝕。
3.由于采用屏蔽鐵盒可有效防御電磁干擾幅射，使得工控機(jī)即使在大功率開關(guān)經(jīng)常動(dòng)作場(chǎng)合也能無誤地工作。
4.采用防振橡膠作支承及聚胺脂泡沫塑料作隔熱層結(jié)構(gòu)，可有效提高工控機(jī)在有振動(dòng)沖擊情況時(shí)使用的可靠性，并有較高的溫控效率。
綜上所述，本保護(hù)裝置性能價(jià)格比高，兼有多種功能，使用不受地理?xiàng)l件限制，只要有電源的地方(DC或AC)均能正常工作，使用極為方便，本保護(hù)裝置也可用于其他貴重電子測(cè)試儀器、儀表的保護(hù)。
本保護(hù)裝置廣泛適用于海航軍用飛機(jī)測(cè)控系統(tǒng)、野外工作作業(yè)車微電腦控制器、冷庫液氨液面高度微電腦測(cè)試儀、水泥生產(chǎn)自動(dòng)線、印染機(jī)微電腦控制器、鍋爐微電腦控制機(jī)、潛艇、航空、航天、工業(yè)柔性生產(chǎn)線等軍用、工業(yè)領(lǐng)域中。
按照價(jià)值工程分析，選擇以小型化、模塊化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化著稱的并有很大市場(chǎng)銷售量的STD總線微電腦工業(yè)控制機(jī)作為使用對(duì)象，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于裝有微電腦的工業(yè)控制機(jī)的保護(hù)裝置，其特征是工業(yè)控制機(jī)[4]裝在屏蔽鐵盒[3]內(nèi)，工業(yè)控制機(jī)的模板插在鐵盒的插座上，鐵盒裝在由箱蓋[1]與箱體[2]構(gòu)成的密封箱內(nèi)，在箱體[2]的側(cè)面裝設(shè)有由半導(dǎo)體制冷器[7]、散熱板[8]和儲(chǔ)冷器[6]組成的加熱、致冷系統(tǒng)，密封箱內(nèi)裝有溫度的測(cè)量與控制電路，工業(yè)控制機(jī)與外界傳遞的信息、功率輸出及電源線可通過密封箱的導(dǎo)線引出端[10]進(jìn)行聯(lián)接。
2.按權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征是密封箱的箱蓋〔1〕與箱體〔2〕鉸鏈相連接，它們之間密封采用曲折型式，合緊采用機(jī)械式死點(diǎn)扣緊裝置，箱蓋與箱體的內(nèi)外壁之間分別注入聚胺脂泡沫塑料，箱體內(nèi)壁(內(nèi)膽)由兩種材料組合而成，靠近箱蓋的箱體內(nèi)膽用工程塑料制成，其余部份的箱體內(nèi)膽由鋁質(zhì)薄板制成，在箱體〔2〕的底部粘合有橡膠〔5〕，在箱蓋〔1〕上設(shè)有導(dǎo)線引出端〔10〕。
3.按權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征是所述的加熱、致冷系統(tǒng)采用尼龍螺絲將致冷器〔7〕、儲(chǔ)冷器〔6〕和散熱板〔8〕緊密地固定起來，此系統(tǒng)中包含有散熱風(fēng)機(jī)〔9〕。
4.按權(quán)利要求1或3所述的保護(hù)裝置，其特征是儲(chǔ)冷器〔6〕由金屬鋁塊制成，固定在箱體〔2〕的鋁制內(nèi)膽上。
5.按權(quán)利要求1或3所述的保護(hù)裝置，其特征是散熱板為加工有等寬長槽的鋁制板，表面涂上黑色。
6.按權(quán)利要求1或3所述的保護(hù)裝置，其特征采用一塊CTL12705半導(dǎo)體致冷器件，或采用并聯(lián)若干塊CTL 12705半導(dǎo)體致冷器件或采用多級(jí)半導(dǎo)體致冷器件(電堆)，使上一級(jí)電堆的熱端貼在下一級(jí)電堆的冷端上。
7.按權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征是加熱、致冷器件采用PTC電加熱器或紅外加熱器。
8.按權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征是箱體〔2〕內(nèi)的溫度測(cè)量與控制電路，通過在箱體外的測(cè)溫表頭顯示箱內(nèi)溫度，測(cè)溫傳感器R2電阻安置在鐵盒〔3〕上，電阻R3值與在0℃時(shí)R2的電阻值相近，經(jīng)由R2、R3、R5組成的測(cè)溫電橋輸出至A1放大后，輸入由A2與A3組成的甄別器，由A2給定下限閥電平，由A3給定上限閥電平，并分別驅(qū)動(dòng)繼電器J1、J2控制通入致冷器的電流方向，經(jīng)整流、穩(wěn)壓后得到直流電輸入CTL半導(dǎo)體致冷器。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造采用了半導(dǎo)體致冷、加熱技術(shù)，自動(dòng)控溫以及隔熱防震等技術(shù)，使工業(yè)控制機(jī)外界環(huán)境溫度在-40℃以下或在+70℃以上或在溫度變化較大場(chǎng)合下，實(shí)際使用溫度均保持在常溫狀態(tài)下工作，并能使工控機(jī)有效地防止腐蝕性、大濕度氣體以及粉塵等有害物質(zhì)的侵蝕，尚能使工控機(jī)在具有電磁干擾輻射和振動(dòng)沖擊情況下可靠的工作。廣泛適用于航海、航空、野外、水泥生產(chǎn)、印染、造紙等環(huán)境條件惡劣的許多技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的工業(yè)控制機(jī)的保護(hù)裝置。
文檔編號(hào)G12B9/02GK1059418SQ9010740
公開日1992年3月11日 申請(qǐng)日期1990年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月29日
發(fā)明者湯一平 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)