全自动超声波皮棉加湿系统的制作方法

专利名称：全自动超声波皮棉加湿系统的制作方法
技术领域：
本发明属于棉花加工领域，涉及一种全自动超声波皮棉加湿系统。
背景技术：
目前国家对棉花等级标准回潮率规定为公定8. 5%。最高限度为10. 5%，在加工过 程中对大于最高限度的要进行烘干处理，小于规定的要进行加湿处理。现行使用的加湿方 法主要有蒸汽加湿和高压喷雾加湿，蒸汽加湿设施庞大，安装复杂，能耗大，高压喷雾加湿 雾化程度差，共同缺点是安装在打包机和皮棉尘笼之间的淌棉道上，由于淌棉道上棉胎的 厚度随轧花产量的变化而变化(由于淌棉道上皮棉是由多台轧花机生产汇总的，生产中经 常不定时停止一台或两台轧花机对其进行杂物清理，场外吸花产量跟不上轧花产量，某台 轧花机出现故障等)，而雾化量不能随轧花产量的变化而及时调整，控制非常困难，所以皮 棉加湿均勻度差。

发明内容
本发明内容的目的在于提供一种操作简单，加湿均勻，能耗低的全自动超声波皮 棉加湿系统。本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统，它由机架、加湿机、抽雾风机、出雾 管道、雾化区、水箱及电气控制部分组成，加湿机上面安装有抽雾风机、下面安装有水箱， 水箱上装有进水电磁阀，水箱上部安装有供雾化水电泵，雾化区分为上层雾化盆、中层雾化 盆、下层雾化盆三个雾化区，各层雾化盆中装有均勻等分的超声波雾化模块，每个雾化盆的 外边缘安装有溢流管，下层雾化盆的溢流管处安装有测水探极，水箱上安装有上水位探极、 下水位探极、报警水位探极，水箱内还装有加热管和温度传感器；所述电气控制部分由电 源电路、水箱水位检测电路、水箱水温检测电路、籽棉回潮率检测电路、轧花机工作台数量 检测电路、雾化盆溢流水检测电路、加湿总电流检测电路、进水电磁阀控制电路、雾化水加 热控制电路、供雾化水电泵控制电路、抽雾风机控制电路、报警控制电路、超声波雾化模块 控制电路、控制显示电路及由单片机与接口扩展并行输出电路构成的单片机电路组成，所 述水箱水位检测电路、水箱水温检测电路、籽棉回潮率检测电路、轧花机工作台数量检测电 路、雾化盆溢流水检测电路、加湿总电流检测电路的输出接单片机，接口扩展并行输出电路 的输入接单片机的输出，接口扩展并行输出电路的输出接进水电磁阀控制电路、雾化水加 热控制电路、供雾化水电泵控制电路、抽雾风机控制电路、报警控制电路、超声波雾化模块 控制电路、控制显示电路。所述单片机电路中接口扩展并行输出电路由电阻R50-电阻R100、移位寄存器 IC8—移位寄存器IC13组成，移位寄存器IC8—移位寄存器IC13级联，移位寄存器IC8的引 脚SER接单片机ICl的引脚SER，移位寄存器IC8—移位寄存器IC13的引脚SRCLK接单片 机ICl的引脚SCLK，移位寄存器IC8—移位寄存器IC13的引脚RCLK接单片机的引脚SCLR， 移位寄存器IC8—移位寄存器IC13的引脚E接单片机ICl的引脚EC，电阻R50—电阻R52分别连接移位寄存器IC8—移位寄存器IC13的引脚E、引脚RCLK、引脚SRCLK与5V电源；电 阻R53连接移位寄存器IC8的引脚SER与5V电源，电阻R54—电阻R58接移位寄存器IC8 的引脚00— 04，电阻R59—电阻R60接移位寄存器IC8的引脚06— 07，电阻R61—电阻R68 接移位寄存器IC9的引脚00— 07，电阻R69—电阻R76接移位寄存器IClO的引脚00— 07， 电阻R77—电阻R84接移位寄存器ICll的引脚00— 07，电阻R85—电阻R92接移位寄存器 IC12的引脚00— 07，电阻R93—电阻RlOO接移位寄存器IC13的引脚00— 07。所述水箱水位检测电路由上水位探极、下水位探极、报警水位探极、电阻R13—电 阻R33、跟随器IC2—跟随器IC4、运放IC2' —运放IC4'、光耦V5—光耦V7组成；上水位 探极、下水位探极、报警水位探极分别对应通过连接器J7，连接器J8，连接器J9接电阻R13、 电阻R14，电阻R20、电阻R21，电阻R27、电阻R28的一端，电阻R14、电阻R21、电阻R28的另 一端分别接跟随器IC2、跟随器IC3、跟随器IC4的同相输入端，电阻R13、电阻R20、电阻R27 的另一端接地，跟随器IC2、跟随器IC3、跟随器IC4的输出分别通过电阻R15、电阻R22、电 阻R29接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的同相输入端，电阻R16、电阻R23、电阻R30 的一端接地，另一端分别接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的反相输入端，电阻R17、电 阻R24、电阻R31分别连接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的输出与反相输入端，运放 IC2'、运放IC3'、运放IC4'的输出分别通过电阻R18、电阻R25、电阻R32接光耦V5、光耦 V6、光耦V7发光管的正极，光耦V5、光耦V6、光耦V7收光管的集电极分别接单片机ICl的 引脚DDFl、引脚DDF2、引脚DDF3。所述雾化盆溢流水检测电路由测水探极、电阻R34—电阻R40、跟随器IC5、运放 IC5 ‘、光耦V8组成，测水探极通过连接器JlO接电阻R34、电阻R35，电阻R34接地，电阻 R35接跟随器IC5的同相输入端，跟随器IC5的输出通过电阻R36接运放IC5'的同相输入 端，运放IC5'的反相输入端通过电阻R37接地，电阻R38连接运放IC5'的输出与反相输 入端，运放IC5'的输出通过电阻R39接光耦V8发光管的正极，光耦V8收光管的集电极接 单片机ICl引脚GSDD。所述轧花机工作台数量检测电路由1号轧花合箱接近开关一4号轧花合箱接近开 关、电阻R5—电阻Rl2、电容C3—电容C6、稳压管DWl—稳压管DW4、发光二极管LEDl—发光 二极管LED4、光耦Vl—光耦V4组成；1号轧花合箱接近开关通过连接器J3依次接电阻R5、 稳压二极管DW1、发光二极管LEDl和光耦Vl发光管的正极，电容C3的一端接电阻R5与稳 压管DWl的连接点、另一端接光耦Vl发光管的负极，光耦Vl收光管的集电极接单片机ICl 的引脚mi ；2号轧花合箱接近开关通过连接器J4依次接电阻R7、稳压二极管DW2、发光二 极管LED2和光耦V2发光管的正极，电容C4的一端接电阻R7与稳压管DW2的连接点、另一 端接光耦V2发光管的负极，光耦V2收光管的集电极接单片机ICl的引脚IN2 ；3号轧花合 箱接近开关通过连接器J3依次接电阻R9、稳压二极管DW3、发光二极管LED3和光耦V3发 光管的正极，电容C5的一端接电阻R9与稳压管DW3的连接点、另一端接光耦V3发光管的 负极，光耦V3收光管的集电极接单片机ICl的引脚IN3 ；4号轧花合箱接近开关通过连接器 J4依次接电阻R11、稳压二极管DW4、发光二极管LED4和光耦V4发光管的正极，电容C6的 一端接电阻Rll与稳压管DW4的连接点，另一端接光耦V4发光管的负极，光耦V4收光管的 集电极接单片机ICl的引脚IN4。所述进水电磁阀控制电路由光电双向可控硅驱动器C0M1、电阻RlOl—电阻R103、电容C12、双向可控硅KSl组成；雾化水加热控制电路由光电双向可控硅驱动器COM2、电 阻R104、电阻R105、双向可控硅KS2组成；供雾化水电泵控制电路由光电双向可控硅驱动 器COM3、电阻R106—电阻R108、电容C13、双向可控硅KS3组成；抽雾风机控制电路由光耦 COM4、电阻R109—电阻R111、电容C14、双向可控硅KS4组成；光电双向可控硅驱动器COMl、 电双向可控硅驱动器COM2、电双向可控硅驱动器COM3、电双向可控硅驱动器COM4的输入脚 1接5V电源、输入脚2各接单片机电路中接口扩展并行输出电路的一个输出端，光电双向可 控硅驱动器COMl、电双向可控硅驱动器COM2、电双向可控硅驱动器COM3、电双向可控硅驱 动器COM4的输出脚4分别接双向可控硅KS1、双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控 硅KS4的控制极，同时分别通过电阻R102、电阻R105、电阻R107、电阻RllO接双向可控硅 KS1、双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的一个主端子，光电双向可控硅驱动 器C0M1、光电双向可控硅驱动器COM2、光电双向可控硅驱动器COM3、光电双向可控硅驱动 器COM4的输出脚6分别通过电阻RlOl、电阻R104、电阻R106、电阻R109接双向可控硅KSl、 双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的另一个主端子，电阻R103与电容C12， 电阻R108与电容C13，电阻Rlll与电容C14串联后分别接在双向可控硅KS1、双向可控硅 KS3、双向可控硅KS4的两个主端子间，双向可控硅KSl、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的 主端子分别通过连接器J11、连接器J12、连接器J13、连接器J14接进水电磁阀16、水箱内 加热管20、供水电泵22、抽雾风机7。所述超声波雾化模块控制电路由光耦VlO—光耦V51、直流固态继电器DSSRl—直 流固态继电器DSSR42、超声波雾化模块23—超声波雾化模块64组成，所述光耦VlO—光耦 V51发光管的正极接5V电源，光耦VlO—光耦V51发光管的负极分别接单片机电路中并行 扩展接口电路的42个输出端，光耦VlO—光耦V51收光管的集电极接12V电源，光耦VlO— 光耦V51收光管的发射极分别接直流固态继电器DSSRl—直流固态继电器DSSR42，直流固 态继电器DSSRl—直流固态继电器DSSR42分别通过连接器J15—连接器J56连接超声波雾 化模块23—超声波雾化模块64。所述报警控制电路由光耦V9、电阻Rl 12、三极管TV1、报警器FD组成，光耦V9发光 管的负极接接口扩展并行输出电路中移位寄存器IC8第4脚的BJQ，光耦V9收光管的集电 极通过电阻R112接三极管TVl的基极，三极管TVl的集电极接蜂鸣器BD。本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统工作原理如下加湿系统上电后，电 气控制部分开始工作。水箱水位检测电路开始检测水箱水位并将检测结果输入单片机，单 片机程序检测水箱水位是否在测试范围内，若水箱水位低于下水位探极，单片机电路向进 水电磁阀控制电路发出控制信号，自动启动进水电磁阀，水位高于上水位探极单片机电路 向进水电磁阀控制电路发出控制信号，自动停止进水电磁阀。单片机电路同时向供雾化水 电泵控制电路发信号启动供雾化水电泵，等到下层雾化盆内水从溢流口流出时，雾化盆溢 流水检测电路将检测信号输入给单片机，单片机电路向供雾化水电泵控制电路发出控制信 号使供雾化水电泵停止(有轧花机工作不停)。水箱水位在测试范围内单片机启动雾化水 加热控制电路自动接通加热器，当水箱水温加热到设定超声波雾化最佳温度值时，水箱水 温检测电路将检测信号输送给单片机，单片机电路启动雾化水加热控制电路自动断开加热 器。同时系统对轧花机籽棉箱回潮率检测变送器的电流信号通过预先编制的模糊算法，计 算出一台轧花产量所需的雾化量。当轧花机合箱轧花时，在程序的自动控制下，会自动启动抽雾风机和供雾化水电泵，同时由轧花机工作台数量检测电路检测轧花机的工作台数，根 据轧花机合箱台数由单片机电路控制超声波雾化模块控制电路工作，自动启动相应数量的 超声波雾化模块。超声波产生的水雾通过抽雾风机送入总集棉管内供松散的皮棉吸收。轧 花机如全部开箱，程序自动将全部雾化模块立即停止工作。如果在加湿中水箱由于其他原 因造成缺水或供雾化水电泵不供水，工作电流大于正常值等不正常现象，系统会通过显示 屏提示，并且自动停止工作。控制显示用触摸屏连接，采用MODBUS通讯协议，通过触摸屏 可进行手动、自动等操作，还可显示工艺流程及工作电流，水温，回潮率，投入模块数量等参 数。该加湿机采用三层雾化盆，每层雾化盆可装14只超声波雾化模块，共计可装42只超声 波雾化模块，每只超声波雾化模块雾化量可达3公斤/小时，全部投入雾化量可达126公斤 /小时，所以该加湿系统可用在目前轧花产量大小不同的流水线中。本发明所提供的全自 动超声波皮棉加湿系统结构紧凑，体积小，安装方便，采用了先进的单片机技术和传感器技 术，系统自动化程度高，操作简单，加湿均勻，能耗低。


图1本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统在生产线安装示意图； 图2本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统雾化原理示意图(主剖视图)； 图3本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统结构原理示意图(主剖视图)；
图4一1 本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统上层雾化盆结构示意图(主视
图)；
图4一2 本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统上层雾化盆结构示意图(俯视
图)；
图5—1 本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统中层雾化盆结构示意图(主视
图)；
图5—2 本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统中层雾化盆结构示意图(俯视
图)；
图6—1 本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统下层雾化盆结构示意图(主视
图)；
图6—2本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统下层雾化盆结构意图(俯视图); 图7本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统电气控制方框原理图； 图8本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统控制电路原理图一； 图9本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统控制电路原理图二； 图10本发明所提供的全自动超声波皮棉加湿系统主程序流程图。图1 一图6-2中，1、皮棉打包机；2、淌棉道；3、总集棉机；4、总集棉管道；5、加湿 机；6、加湿出雾管道；7、抽雾风机；8、水箱；9、上层雾化盆；10、中层雾化盆；11、下层雾化 盆；12、上层盆的溢流管；13、中层盆的溢流管；14、下层盆的溢流管；15、下层盆的溢流管探 极；16、进水电磁阀；17、上水位探极；18、下水位探极；19、报警水位探极；20、加热管；21、 温度传感器；22、供水电泵；23-36、上层雾化模块；37-50、中层雾化块；51-64、下层雾化模 块；65、回潮率变送器；66、1号轧花合箱接近开关；67、2号轧花合箱接近开关；68、3号轧花 合箱接近开关；69、4号轧花合箱接近开关；70、籽棉分离器。
具体实施例方式下面结合

本发明的实施。参见图1、图2、图3、图4-1、图4-2、图5_1、图5_2、图6_1、图6_2 本发明共有三 个雾化区分别由上层雾化盆9、中层雾化盆10、下层雾化盆11组成，在每个雾化盆中装有均 勻等份的14只超声波雾化模块，加湿机上面安装有抽雾风机7、下面安装有水箱8，为确保 每个雾化盆水位高度在超声波模块工作最佳雾化状态，在每个雾化盆外边缘分别安装有溢 流管12、溢流管13、溢流管14，上层雾化盆溢流到中层雾化盆，中层雾化盆溢流到下层雾化 盆，下层雾化盆溢流到水箱，在下层雾化盆的溢流管14处安装有测水探极15，在加湿中只 要检测有溢流水通过，就可确保三个雾化盆内不会缺水工作。在水箱上安装有进水电磁阀 16、上水位探极17、下水位探极18、报警水位探极19。在运行中当水位低于下水位探极18 时，进水电磁阀16启动，当水位达到上水位探极17时，进水电磁阀16停止。如果是外部水 源问题或其他原因不能进水，当水位低于报警水位探极19时，系统发出声光报警，提示检 查处理，如在5分钟内不能进水，系统将自动停机，确保安全。水箱内还装有加热管20、温度 传感器21，主要目的是确保超声波雾化模块工作在最佳温度(20-45°C )，当水温低于20°C 时自动启动加热管20，当水温高于45°C时自动停止加热管20。在水箱上部安装有供水电泵 22，主要为三个雾化盆提供雾化水，只要在加湿状态供水电泵22就不停工作。参见图7，该图是本发明所提供的超声波全自动皮棉加湿机控制系统方框原理图， 由图可知该电气自动控制部分由电源电路、水箱水位检测电路、水箱水温检测电路、籽棉 回潮率检测电路、轧花机工作台数量检测电路、雾化盆溢流水检测电路、加湿总电流检测电 路、进水电磁阀控制电路、雾化水加热控制电路、供雾化水电泵控制电路、抽雾风机控制电 路、报警控制电路、超声波雾化模块控制电路、控制显示电路及由单片机与接口扩展并行输 出电路构成的单片机电路组成，所述水箱水位检测电路、水箱水温检测电路、籽棉回潮率检 测电路、轧花机工作台数量检测电路、雾化盆溢流水检测电路、加湿总电流检测电路的输出 接单片机，接口扩展并行输出电路的输入接单片机的输出，接口扩展并行输出电路的输出 接进水电磁阀控制电路、雾化水加热控制电路、供雾化水电泵控制电路、抽雾风机控制电 路、报警控制电路、超声波雾化模块控制电路、控制显示电路。参见图8、图9，该两幅图是与图1、图2、图3、图4、图5、图6中的进水电磁阀16、 溢流管测水探极15、上水位探极17、下水位探极18、报警水位探极19、加热管20、温度传感 器21、供水电泵22、上层雾化模块23-36、中层雾化模块37-50、下层雾化模块51-64、抽雾风 机7、轧花机籽棉箱回潮率检测变送器65、轧花合箱接近开关66-69结合使用。电气自动控 制部分安装在控制柜内。电气自动控制部分中电源电路由变压器Bl、变压器B2、整流二极管D4-D12、滤波 电容C15-C29、电源变换器IC14、二极管D3、三端稳压器IC15、三端稳压器IC16组成。单片 机电路由单片机IC1、电阻R49、晶振XI、电容C9-C11和由电阻R50-R100、移位寄存器IC8-IC13构成的接口扩展并行输出电路组成。水箱水位检测电路由上水位探极17、下水位探极18、报警水位探极19，电阻R13— 电阻R33，跟随器IC2—跟随器IC4、运放IC2' —运放IC4'，光耦V5—光耦V7组成；上水 位探极、下水位探极、报警水位探极分别对应通过连接器J7，连接器J8，连接器J9接电阻R13、电阻R14，电阻R20、电阻R21，电阻R27、R28的一端，电阻R14、电阻R21、电阻R28的另 一端分别接跟随器IC2、跟随器IC3、跟随器IC4的同相输入端，电阻R13、电阻R20、电阻R27 的另一端接地，跟随器IC2、跟随器IC3、跟随器IC4的输出分别通过电阻R15、电阻R22、电 阻R29接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的同相输入端，电阻R16、电阻R23、电阻R30 的一端接地，另一端分别接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的反相输入端，电阻R17，电 阻R24，电阻R31分别连接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的输出与反相输入端，运放 IC2'、运放IC3'、运放IC4'的输出分别通过电阻R18，电阻R25，电阻R32接光耦V5、光耦 V6、光耦V7发光管的正极，光耦V5、光耦V6、光耦V7收光管的集电极分别接单片机ICl的 引脚DDFl、引脚DDF2、引脚DDF3。水箱水温检测电路由水温传感器21、电阻Rl组成，籽棉回潮率检测电路由电阻 R2-R4、电容C1-C2组成。轧花机工作台数量检测电路由1号轧花合箱接近开关一4号轧花合箱接近开关、 电阻R5—电阻Rl2、电容C3—电容C6、稳压管DWl—稳压管DW4、发光二极管LEDl—发光二 极管LED4、光耦Vl—光耦V4组成；1号轧花合箱接近开关通过连接器J3依次接电阻R5、 稳压二极管DW1、发光二极管LEDl和光耦Vl发光管的正极，电容C3的一端接电阻R5与稳 压管DWl的连接点、另一端接光耦Vl发光管的负极，光耦Vl收光管的集电极接单片机ICl 的引脚mi ；2号轧花合箱接近开关通过连接器J4依次接电阻R7、稳压二极管DW2、发光二 极管LED2和光耦V2发光管的正极，电容C4 一端接电阻R7与稳压管DW2连接点，另一端接 光耦V2发光管的负极，光耦V2收光管的集电极接单片机ICl的引脚IN2 ；3号轧花合箱接 近开关通过连接器J3依次接电阻R9、稳压二极管DW3、发光二极管LED3和光耦V3发光管 的正极，电容C5 —端接电阻R9与稳压管DW3连接点，另一端接光耦V3发光管的负极，光耦 V3收光管的集电极接单片机ICl的引脚IN3 ；4号轧花合箱接近开关通过连接器J4依次接 电阻R11、稳压二极管DW4、发光二极管LED4和光耦V4发光管的正极，电容C6 —端接电阻 Rll与稳压管DW4连接点，另一端接光耦V4发光管的负极，光耦V4收光管的集电极接单片 机ICl的引脚IN4。雾化盆溢流水检测电路由测水探极、电阻R34—电阻R40、跟随器IC5、运 放IC5 ‘，光耦V8组成，测水探极通过连接器JlO接电阻R34、电阻R35，电阻R34接地，电阻 R35接跟随器IC5的同相输入端，跟随器IC5的输出通过电阻R36接运放IC5'的同相输入 端，运放IC5'的反相输入端通过电阻R37接地，电阻R38连接运放IC5'的输出与反相输 入端，运放IC5'的输出通过电阻R39接光耦V8发光管的正极，光耦V8收光管的集电极接 单片机ICl引脚GSDD。加湿总电流检测电路由电流互感器AT、微调电阻W1，电阻R41-R48、 二极管D1-D2、电容C7-C8、运放IC6、运放IC6'组成。进水电磁阀控制电路由光电双向可控硅驱动器C0M1、电阻RlOl—电阻R103、电容 C12、双向可控硅KSl组成；雾化水加热控制电路由光电双向可控硅驱动器COM2、电阻R104、 电阻R105、双向可控硅KS2组成；供雾化水电泵控制电路由光电双向可控硅驱动器COM3、 电阻R106—电阻R108、电容C13、双向可控硅KS3组成；抽雾风机控制电路由光耦COM4、电 阻R109—电阻R111、电容C14、双向可控硅KS4组成；光电双向可控硅驱动器COMl、电双向 可控硅驱动器COM2、电双向可控硅驱动器COM3、电双向可控硅驱动器COM4的输入脚1接 5V电源、输入脚2各接单片机电路中接口扩展并行输出电路的一个输出端，光电双向可控 硅驱动器C0M1、电双向可控硅驱动器COM2、电双向可控硅驱动器COM3、电双向可控硅驱动器COM4的输出脚4分别接双向可控硅KS1、双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控硅 KS4的控制极，同时分别通过电阻R102、电阻R105、电阻R107、电阻RllO接双向可控硅KS1、 双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的一个主端子，光电双向可控硅驱动器 COMl、光电双向可控硅驱动器COM2、光电双向可控硅驱动器COM3、光电双向可控硅驱动器 COM4的输出脚6分别通过电阻R101、电阻R104、电阻R106、电阻R109接双向可控硅KS1、 双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的另一个主端子，电阻R103与电容C12， 电阻R108与电容C13，电阻Rlll与电容C14串联后分别接在双向可控硅KS1、双向可控硅 KS3、双向可控硅KS4的两个主端子间，双向可控硅KS1、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的 主端子分别通过连接器J11、连接器J12、连接器J13、连接器J14接进水电磁阀16、水箱内 加热管20、供水电泵22、抽雾风机7。报警控制电路由光耦V9、电阻R112、三极管TV1、报警器FD组成。光耦V9发光管 的负极接接口扩展并行输出电路中移位寄存器IC8第4脚的BJQ，光耦V9收光管的集电极 通过电阻R112接三极管TVl的基极，三极管TVl的集电极接蜂鸣器FD。超声波雾化模块控制电路由光耦VlO—光耦V51、直流固态继电器DSSRl—直流固 态继电器DSSR42、超声波雾化模块23—超声波雾化模块64组成，所述光耦V10—光耦V51 发光管的正极接5V电源，光耦VlO—光耦V51发光管的负极分别接单片机电路中并行扩展 接口电路的42个输出端，光耦VlO—光耦V51收光管的集电极接12 V电源，光耦VlO—光 耦V51收光管的发射极分别接直流固态继电器DSSRl—直流固态继电器DSSR42，直流固态 继电器DSSRl—直流固态继电器DSSR42分别通过连接器J15—连接器J56连接超声波雾化 模块23—超声波雾化模块64。控制显示电路由485通讯模块IC7和触摸屏组成。还参加图10，详细说明上述控制电路中各电路的工作。开关QS通电后，变压器Bl —组降压输出通过二极管D4-D7整流和电容C17-C18 滤波后成为12V平滑直流电压，又经过三端稳压器IC15和电容C19-C20滤波变为9V直流 电压，再经过三端稳压器IC16和电容C21-C22滤波变为5V直流电压。在9V电压上又接入 电源变换器IC14、电容C15、C16、二极管D3变换出-9V直流电压。12V直流电压供回潮率检 测变送器使用，+9V、-9V供加湿总电流检测电路使用，5V电压供水温检测电路、单片机、接 口扩展并行输出电路使用。变压器Bl另一组降压输出通过二极管D8-二极管Dll整流和 电容C23-C24滤波后也成为12V平滑直流电压，主要供控制直流固态继电器DSSR1-DSSR42 使用，另外供水位检测电路、轧花机工作台数量检测电路使用。变压器B2降压输出通过二 极管D12- 二极管D15整流和电容C25-C29滤波后成为48V平滑直流电压，全部供超声波雾 化模块23-64使用。水箱水位检测电路中上水位探极17、下水位探极18、报警水位探极19 分别与连接器J7，连接器J8，连接器J9连接(电路图中未画几个水位探极)，在水箱无水 的状态下通电后，下水位探极18，相对12V电源呈绝缘状态，电阻为无穷大，跟随器IC3第 3脚为0V，所以在运算IC3'第7脚输出仍为0V，光耦V6没有导通，单片机引脚DDF2为高 电位，根据内部设置程序，使移位寄存器IC8第15脚的DDFM为低电位，使进水电磁阀控制 电路的光电双向可控硅驱动器COMl导通，同时触发双向可控硅KSl导通，进水电磁阀16启 动。当水位上升到上水位探极17时，电阻由无穷大变为几十千欧，通过电阻R13分压在跟随 器IC2第3脚有几伏高阻抗输入电压，通过运放IC2 ’放大，在第7脚输出可驱动光耦V5导 通的输出电压，光耦V5导通后单片机引脚DDFl为低电位，根据内部设置程序，使接口扩展并行输出电路中移位寄存器IC8第15脚的DDFM为高电位，使光电双向可控硅驱动器COMl 截止，同时双向可控硅KSl截止，进水电磁阀16关闭。水温控制电路，水温传感器采用总线 数字式，通过单片机引脚SWJC，根据内部设置程序，可读出实时温度，根据内部程序设置上 下限值，如低于20°C，移位寄存器IC8第1脚的SWJR为低电位，使雾化水加热控制电路中光 电双向可控硅驱动器COM2导通，同时触发双向可控硅KS2导通，加热器通电，当水温加热高 于45°C时，移位寄存器IC8第1脚的SWJR为高电位，使光电双向可控硅驱动器COM2截止， 同时双向可控硅KS2截止，加热器断电。籽棉回潮率检测电路，从轧花籽棉箱回潮率检测变 送器送来的4-20MA电流通过电阻R2变为1-5V直流电压，经过电阻R3、电阻R4、电容Cl、电 容C2滤波后进入单片机引脚AD1，通过单片机内部AD转换，变成相应的雾化量控制值。轧 花机工作台数检测电路，目前轧花生产流水线轧花机台数配备< 4，该加湿机设置4个输入 口，用接近开关检测轧花机合箱信号，如1号轧花机合箱工作，1号轧花合箱接近开关66导 通，12V电压通过电阻R5、稳压管DW1、发光二极管LEDl使光耦Vl导通，单片机引脚mi为 低电位，如开箱单片机引脚mi又会变为高电位。如2号轧花机合箱工作，2号轧花合箱接 近开关67导通，12V电压通过电阻R7、稳压管DW2、发光二极管LED2使光耦V2导通，单片机 引脚IN2为低电位，如开箱单片机引脚IN2又会变为高电位。如3号轧花机合箱工作，3号 轧花合箱接近开关68导通，12V电压通过电阻R9、稳压管DW3、发光二极管LED3使光耦V3导 通，单片机引脚IN3为低电位，如开箱单片机引脚IN3又会变为高电位。如4号轧花机合箱 工作，4号轧花合箱接近开关69导通，12V电压通过电阻R11、稳压管DW4、发光二极管LED4 使光耦V4导通，单片机引脚IN4为低电位，如开箱单片机引脚IN4又会变为高电位。雾化 量控制是通过回潮率，轧花机合箱数量及轧花机产量等一些参数通过模糊算法取得的。具 体加湿过程为首先检测是否有合箱信号，如有合箱信号，单片机内部设置程序使接口扩展 并行输出电路中移位寄存器IC8第2脚的GSDB为低电位，使光电双向可控硅驱动器COM3 导通，同时触发双向可控硅KS3导通，供水电泵22启动。当下层盆溢流管检测有水溢出时， 下层盆溢流管探极15相对12V电源，电阻由无穷大变为几十千欧，通过电阻R34分压在跟 随器IC5第3脚有几伏高阻抗输入电压，通过运放IC5'放大，在第7脚输出可驱动光耦V8 导通的输出电压，光耦V8导通后单片机引脚GSDD为低电位，表示供水正常。同时内部设置 程序使移位寄存器IC8第3脚的CWFG为低电位，使光电双向可控硅驱动器COM4导通，同时 触发双向可控硅KS4导通，抽雾风机7启动。同时通过对回潮率，轧花机合箱数量及轧花机 产量等一些参数运用模糊算法，使移位寄存器IC8-IC13的输出脚MK0UT1-MK0UT42变为相 应低电位，通过光耦V10-V51耦合来触发直流固态继电器DSSR1-DSSR42，再控制相应的超 声波雾化模块23-64，从而达到自动控制加湿雾化量。由光耦V9、电阻R112、三极管TV1、报 警器FD组成的报警控制电路，当在加湿中溢流管探极15相对12V电源呈电阻为无穷大时， 表示供水不正常，光耦V8截止，单片机引脚GSDD变为高电位，内部设置程序使移位寄存器 IC8第4脚的BJQ为低电位，使光耦V9导通，同时三极管TVl导通，报警器FD启动。如在十 秒内不能恢复供水，加湿系统将停止工作。在加湿中如果水位低于报警水位探极19，报警 水位探极19相对12V电源呈绝缘状态，电阻为无穷大，跟随器IC4第3脚为0V，所以在运 放IC4'第7脚输出仍为0V，光耦V7没有导通，单片机引脚DDF3为高电位，单片机内部设 置程序使移位寄存器IC8第4脚的BJQ为低电位，使光耦V9导通，同时三极管TVl导通，报 警器FD启动。如在5分钟内不能恢复进水，加湿系统将停止工作。在加湿中超声波雾化模块运行电流通过电流互感器TA在电阻Wl上产生一定压降，通过运放IC6和二极管D1、二极 管D2整流和电容C7、电容C8滤波在运放IC6'第7脚输出相应直流电压并进入单片机引 脚AD2，通过单片机内部AD转换，根据电流互感器变比计算出相应电流值。系统运行时根 据每个模块运行电流和当前工作投入模块数量自动计算出所需电流值，将所需电流值定时 和实际工作电流进行比较，当比较差值在程序设置正常范围内，表示工作电流正常，当比较 差值在程序设置正常范围外，但在程序设置停机范围内，报警器FD启动。当比较差值达到 程序设置停机值时，加湿系统将立即停止工作。控制显示通过通讯接口 485模块IC7第6、 7脚对应A、B输出和触摸屏连接，采用MODBUS通讯协议，通过触摸屏可进行手动、自动等操 作，还可显示工艺流程及工作电流，水温，回潮率，投入模块数量等参数。本发明采用了先进 的单片机技术和传感器技术，系统自动化程度高，操作简单，加湿均勻，能耗低。
权利要求
1.一种全自动超声波皮棉加湿系统，它由机架、加湿机、抽雾风机、出雾管道、雾化区、 水箱及电气控制部分组成，加湿机上面安装有抽雾风机、下面安装有水箱，水箱上装有进水 电磁阀，水箱上部安装有供雾化水电泵，其特征是雾化区分为上层雾化盆、中层雾化盆、下 层雾化盆三个雾化区，各层雾化盆中装有均勻等分的超声波雾化模块，每个雾化盆的外边 缘安装有溢流管，下层雾化盆的溢流管处安装有测水探极，水箱上安装有上水位探极、下水 位探极、报警水位探极，水箱内还装有加热管和温度传感器；所述电气控制部分由电源电 路、水箱水位检测电路、水箱水温检测电路、籽棉回潮率检测电路、轧花机工作台数量检测 电路、雾化盆溢流水检测电路、加湿总电流检测电路、进水电磁阀控制电路、雾化水加热控 制电路、供雾化水电泵控制电路、抽雾风机控制电路、报警控制电路、超声波雾化模块控制 电路、控制显示电路及由单片机与接口扩展并行输出电路构成的单片机电路组成，所述水 箱水位检测电路、水箱水温检测电路、籽棉回潮率检测电路、轧花机工作台数量检测电路、 雾化盆溢流水检测电路、加湿总电流检测电路的输出接单片机，接口扩展并行输出电路的 输入接单片机的输出，接口扩展并行输出电路的输出接进水电磁阀控制电路、雾化水加热 控制电路、供雾化水电泵控制电路、抽雾风机控制电路、报警控制电路、超声波雾化模块控 制电路、控制显示电路。
2.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述单片机电路中 接口扩展并行输出电路由电阻R50-电阻R100、移位寄存器IC8—移位寄存器IC13组成， 移位寄存器IC8—移位寄存器IC13级联，移位寄存器IC8的引脚SER接单片机ICl的引脚 SER，移位寄存器IC8—移位寄存器IC13的引脚SRCLK接单片机ICl的引脚SCLK，移位寄存 器IC8—移位寄存器IC13的引脚RCLK接单片机的引脚SCLR，移位寄存器IC8—移位寄存器 IC13的引脚E接单片机ICl的引脚EC，电阻R50—电阻R52分别连接移位寄存器IC8—移 位寄存器IC13的引脚E、引脚RCLK、引脚SRCLK与5V电源；电阻R53连接移位寄存器IC8 的引脚SER与5V电源，电阻R54—电阻R58接移位寄存器IC8的引脚OO — 04，电阻R59— 电阻R60接移位寄存器IC8的引脚06—07，电阻R61—电阻R68接移位寄存器IC9的引脚 00—07,电阻R69—电阻R76接移位寄存器IClO的引脚00— 07，电阻R77—电阻R84接移 位寄存器ICll的引脚00— 07，电阻R85—电阻R92接移位寄存器IC12的引脚00— 07，电 阻R93—电阻RlOO接移位寄存器IC13的引脚00— 07。
3.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述水箱水位检测 电路由上水位探极、下水位探极、报警水位探极、电阻R13—电阻R33、跟随器IC2—跟随器 IC4、运放IC2' —运放IC4'、光耦V5—光耦V7组成；上水位探极、下水位探极、报警水位 探极分别对应通过连接器J7，连接器J8，连接器J9接电阻R13、电阻R14，电阻R20、电阻 R21，电阻R27、电阻R28的一端，电阻R14、电阻R21、电阻R28的另一端分别接跟随器IC2、 跟随器IC3、跟随器IC4的同相输入端，电阻R13、电阻R20、电阻R27的另一端接地，跟随器 IC2、跟随器IC3、跟随器IC4的输出分别通过电阻R15、电阻R22、电阻R29接运放IC2'、运 放IC3'、运放IC4'的同相输入端，电阻R16、电阻R23、电阻R30的一端接地，另一端分别 接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的反相输入端，电阻R17、电阻R24、电阻R31分别连 接运放IC2'、运放IC3'、运放IC4'的输出与反相输入端，运放IC2'、运放IC3'、运放 IC4'的输出分别通过电阻R18、电阻R25、电阻R32接光耦V5、光耦V6、光耦V7发光管的正 极，光耦V5、光耦V6、光耦V7收光管的集电极分别接单片机ICl的引脚DDF1、引脚DDF2、弓丨脚 DDF3。
4.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述雾化盆溢流水 检测电路由测水探极、电阻R34—电阻R40、跟随器IC5、运放IC5'、光耦V8组成，测水探极 通过连接器JlO接电阻R34、电阻R35，电阻R34接地，电阻R35接跟随器IC5的同相输入端， 跟随器IC5的输出通过电阻R36接运放IC5'的同相输入端，运放IC5‘的反相输入端通过 电阻R37接地，电阻R38连接运放IC5'的输出与反相输入端，运放IC5‘的输出通过电阻 R39接光耦V8发光管的正极，光耦V8收光管的集电极接单片机ICl引脚GSDD。
5.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述轧花机工作台 数量检测电路由1号轧花合箱接近开关一4号轧花合箱接近开关、电阻R5—电阻R12、电容 C3—电容C6、稳压管DWl—稳压管DW4、发光二极管LEDl—发光二极管LED4、光耦Vl—光耦 V4组成；1号轧花合箱接近开关通过连接器J3依次接电阻R5、稳压二极管DW1、发光二极管 LEDl和光耦Vl发光管的正极，电容C3的一端接电阻R5与稳压管DWl的连接点、另一端接 光耦Vl发光管的负极，光耦Vl收光管的集电极接单片机ICl的引脚mi ；2号轧花合箱接 近开关通过连接器J4依次接电阻R7、稳压二极管DW2、发光二极管LED2和光耦V2发光管的 正极，电容C4的一端接电阻R7与稳压管DW2的连接点、另一端接光耦V2发光管的负极，光 耦V2收光管的集电极接单片机ICl的引脚IN2 ；3号轧花合箱接近开关通过连接器J3依次 接电阻R9、稳压二极管DW3、发光二极管LED3和光耦V3发光管的正极，电容C5的一端接电 阻R9与稳压管DW3的连接点、另一端接光耦V3发光管的负极，光耦V3收光管的集电极接 单片机ICl的引脚IN3 ；4号轧花合箱接近开关通过连接器J4依次接电阻R11、稳压二极管 DW4、发光二极管LED4和光耦V4发光管的正极，电容C6的一端接电阻Rll与稳压管DW4的 连接点，另一端接光耦V4发光管的负极，光耦V4收光管的集电极接单片机ICl的引脚IN4。
6.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述进水电磁阀控 制电路由光电双向可控硅驱动器COMl、电阻RlOl—电阻R103、电容C12、双向可控硅KSl组 成；雾化水加热控制电路由光电双向可控硅驱动器COM2、电阻R104、电阻R105、双向可控硅 KS2组成；供雾化水电泵控制电路由光电双向可控硅驱动器COM3、电阻R106—电阻R108、电 容C13、双向可控硅KS3组成；抽雾风机控制电路由光耦COM4、电阻R109—电阻R111、电容 C14、双向可控硅KS4组成；光电双向可控硅驱动器COMl、电双向可控硅驱动器COM2、电双向 可控硅驱动器COM3、电双向可控硅驱动器COM4的输入脚1接5V电源、输入脚2各接单片机 电路中接口扩展并行输出电路的一个输出端，光电双向可控硅驱动器C0M1、电双向可控硅 驱动器COM2、电双向可控硅驱动器COM3、电双向可控硅驱动器COM4的输出脚4分别接双向 可控硅KS1、双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的控制极，同时分别通过电阻 R102、电阻R105、电阻R107、电阻RllO接双向可控硅KS1、双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、 双向可控硅KS4的一个主端子，光电双向可控硅驱动器C0M1、光电双向可控硅驱动器COM2、 光电双向可控硅驱动器COM3、光电双向可控硅驱动器COM4的输出脚6分别通过电阻R101、 电阻R104、电阻R106、电阻R109接双向可控硅KS1、双向可控硅KS2、双向可控硅KS3、双向 可控硅KS4的另一个主端子，电阻R103与电容C12，电阻R108与电容C13，电阻Rlll与电容 C14串联后分别接在双向可控硅KS1、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的两个主端子间，双 向可控硅KS1、双向可控硅KS3、双向可控硅KS4的主端子分别通过连接器J11、连接器J12、 连接器J13、连接器J14接进水电磁阀16、水箱内加热管20、供水电泵22、抽雾风机7。
7.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述超声波雾化模 块控制电路由光耦VlO—光耦V51、直流固态继电器DSSRl—直流固态继电器DSSR42、超声 波雾化模块23—超声波雾化模块64组成，所述光耦VlO—光耦V51发光管的正极接5V电 源，光耦VlO—光耦V51发光管的负极分别接单片机电路中并行扩展接口电路的42个输出 端，光耦VlO—光耦V51收光管的集电极接12V电源，光耦VlO—光耦V51收光管的发射极 分别接直流固态继电器DSSRl—直流固态继电器DSSR42，直流固态继电器DSSRl—直流固 态继电器DSSR42分别通过连接器J15—连接器J56连接超声波雾化模块23—超声波雾化 模块64。
8.根据权利要求1所述的全自动超声波皮棉加湿系统，其特征是所述报警控制电路 由光耦V9、电阻Rl 12、三极管TVl、报警器FD组成，光耦V9发光管的负极接接口扩展并行输 出电路中移位寄存器IC8第4脚的BJQ，光耦V9收光管的集电极通过电阻R112接三极管 TVl的基极，三极管TVl的集电极接蜂鸣器BD。
全文摘要
本发明提供一种全自动超声波皮棉加湿系统，系统由机架、加湿机、抽雾风机、出雾管道、雾化区、水箱及电气控制部分组成，特点是有三层雾化区，各层雾化盆的外缘装有溢流管，下层溢流管处有测水探极，水箱内有水位探极、加热管和温度传感器，电气控制部分由电源电路，单片机电路，控制显示电路，水箱水位、水箱水温、籽棉回潮率、轧花机工作台数量、雾化盆溢流水、加湿总电流的检测电路，进水电磁阀、雾化水加热、供雾化水电泵、抽雾风机、报警、超声波雾化模块的控制电路组成。系统上电后，由各检测电路对系统运行的主要技术参数进行检测，经单片机分析、处理后，启动相应的电气控制部分工作，控制系统正常运行。该系统自动化程度高、能耗低、加湿均匀。
文档编号B65B63/00GK102080267SQ20111005510
公开日2011年6月1日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者左振, 左敬东 申请人:安徽省振宇机械自动化有限公司