一种工业车间用恒温控制系统的制作方法

本实用新型涉及恒温控制系统设计和应用技术领域，特别提供了一种工业车间用恒温控制系统。

背景技术：

现有技术中，恒温控制是常用的一种控制要求，在民用和工业应用中使用广泛。工业恒温控制系统设计中心是利用单片机控制系统对工业恒温车间进行控制。温度是一个物理量，温度的测量和控制，在工业生产和科研过程中都非常重要。而采用单片机进行控制，不仅具有控制方便简单和操作灵活等特点。而且可以大幅度提高产品的质量。使用单片机控制温度时，当温度超过恒温室的最高温度和最低温度，单片机就会自动调整恒温室的温度。

但是现有的温控系统或者系统集成度过高，不便于维护维修；或者系统构成单元性价比不高，浪费部分构成单元的应用潜力，且仍有很多亟待解决的技术问题。人们迫切希望获得一种技术效果优良的工业车间用恒温控制系统。

技术实现要素：

本实用新型的目是提供一种技术效果优良的工业车间用恒温控制系统。

本实用新型一种工业车间用恒温控制系统，其特征在于：其构成如下：温度测量单元1、模拟型号放大器2、A/D转换器3、控制主机4、控制从机5人机交互模块6、加热单元7、压缩机8、过零信号发生器9、光电耦合器10、驱动器11；其中：温度测量单元1通过模拟型号放大器2连接着A/D转换器3，A/D转换器3和控制从机5都与控制主机4连接；控制从机5连接着人机交互模块6；控制从机5还通过下述三者的组合结构分别连接着加热单元7与压缩机8：过零信号发生器9、光电耦合器10、驱动器11，具体的，控制从机5和加热单元7或压缩机8之间存在两条控制线路：其一，控制从机5通过一个过零信号发生器9连接着加热单元7或压缩机8；其二，控制从机5分别先后通过光电耦合器10、驱动器11连接着加热单元7或压缩机8；

温度测量单元1具体是美国国家半导体公司的集成优半导体传感器：LM134温度传感器，其具体是美国国家半导体公司的集成优半导体传感器，集成化传感器是新型器件，它比直接用一个PN结作传感器灵敏度高，线形好，使用方便；LM134是一种特殊的可调恒流源电路。它与一般恒流源不同之处是输出电流与外界温度变化为线性关系，因此便于控制，效果优异；LM134温度传感器是一种三端器件，在R与V之间-调整电阻Rest可以使电流从1μA调到10μA；最高工作电压为40V，一般工作电压＞1V，工作电流约300MA，功能≤2MA；LM134的工作温度为-55℃～+125℃；输出灵敏度为10mv/℃；由于输出为电流，其传输线长达200m也不会影响测量精度；

为了保证LM134的测量精度，模拟型号放大器2采用高精度的LH0038，基准电压采用1403稳压集成电路提供；LH0038是美国NS公司推出的高性能仪表放大器，具有失调电压小，漂移低，噪声小，片内调节增益等特点，本文介绍其特点，工作原理，使用中的问题和应用电路；

A/D转换器3具体是ADC0809；控制主机4为单片机8031芯片；控制从机5为单片机8155芯片；人机交互模块6具体是键盘和LED显示器的组合；加热单元7具体是使用电热丝的电加热器；压缩机8具体是制冷压缩机。

控制从机5选用单片机8155芯片，8155对温度的控制是通过可控硅调功器电路实现，双向可控硅管和加热丝串接在交流220V，50Hz交流市电回路；技术成熟度高，效果好。在给定周期T内，8155只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的；调节动作灵活方便，综合技术效果良好。

ADC0809由八路模拟开关、地址锁存器256电阻阻阶梯、树状开关、逐次逼近式寄存器SAR、控制电路和三态输出锁存器等组成。对于8位A/D转换器3，SAR为八位，电阻阶梯：树状开关闭合和上述情况类似。只要有2⁸＝256个分压电阻，形成256个标准电压供给树状开关使用。Vst送给比较输入端。

所述工业车间用恒温控制系统，其特征在于：参见图5，所述工业车间用恒温控制系统中还设置有译码器12、地址锁存器13、外部程序存储器14；其中：译码器12分别与A/D转换器3、控制主机4、控制从机5、外部程序存储器14连接；地址锁存器13分别与控制主机4和外部程序存储器14连接；外部程序存储器14分别与A/D转换器3、控制主机4、控制从机5、译码器12、地址锁存器13连接；译码器12为2线-4线译码器74LS139；地址锁存器13为三态输出的八D锁存器74LS373；外部程序存储器14具体为8K×8位程序存储器2764；

过零信号发生器9具体由串接的NE555与电压比较器LM311共同构成。电压比较器LM311用于把50H正弦交流电压变成方波。方波的正边沿和负边沿分别作为两个单稳态触发器输出的两个笮脉冲经二极管就可得到对应于交流220V市电的过零同步脉冲。过零信号发生器与220V电源相通。光电耦合器的绝缘耐压，其二者能有效的把微机系统与220V强电隔离。

作为控制从机5的单片机8155对温度的控制是通过可控硅调功器电路实现，双向可控硅管和加热单元7串接在交流220V，50Hz交流市电回路；

在给定周期T内，8155需要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。可控硅管在给定周期下具有不同接通时间的情况。

本实用新型结构较为简单，维护维修方便，可靠性高，性价比高，构成单元的应用潜力使用充分；且可在此基础上进一步扩展延伸升级系统性能以提升技术效果。本实用新型综合技术效果优良，具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为工业车间用恒温控制系统构成原理示意简图；

图2为作为温度测量单元的LM134的内部框图；

图3为LM134与LH0038连用的应用电路；

图4为作为模拟信号放大器2的LH0038的线脚排布图；

图5为控制主机4、控制从机5及其扩展接口连接加热单元7和压缩机8的电路原理图；

图6为实施例2中用于部分替代实施例1的局部电路图。

具体实施方式

实施例1

一种工业车间用恒温控制系统，参见图1，其构成如下：温度测量单元1、模拟型号放大器2、A/D转换器3、控制主机4、控制从机5人机交互模块6、加热单元7、压缩机8、过零信号发生器9、光电耦合器10、驱动器11；其中：温度测量单元1通过模拟型号放大器2连接着A/D转换器3，A/D转换器3和控制从机5都与控制主机4连接；控制从机5连接着人机交互模块6；控制从机5还通过下述三者的组合结构分别连接着加热单元7与压缩机8：过零信号发生器9、光电耦合器10、驱动器11，具体的，控制从机5和加热单元7或压缩机8之间存在两条控制线路：其一，控制从机5通过一个过零信号发生器9连接着加热单元7或压缩机8；其二，控制从机5分别先后通过光电耦合器10、驱动器11连接着加热单元7或压缩机8；

温度测量单元1具体是美国国家半导体公司的集成优半导体传感器：LM134温度传感器(参见图2、图3、图4)具体是美国国家半导体公司的集成优半导体传感器，集成化传感器是新型器件，它比直接用一个PN结作传感器灵敏度高，线形好，使用方便；LM134是一种特殊的可调恒流源电路。它与一般恒流源不同之处是输出电流与外界温度变化为线性关系，因此便于控制，效果优异；LM134温度传感器是一种三端器件，在R与V之间-调整电阻Rest可以使电流从1μA调到10μA；最高工作电压为40V，一般工作电压＞1V，工作电流约300MA，功能≤2MA；LM134的工作温度为-55℃～+125℃；输出灵敏度为10mv/℃；由于输出为电流，其传输线长达200m也不会影响测量精度；为了保证LM134的测量精度，本实施例的模拟型号放大器2采用高精度的LH0038，基准电压采用1403稳压集成电路提供；LH0038是美国NS公司推出的高性能仪表放大器，具有失调电压小，漂移低，噪声小，片内调节增益等特点，本文介绍其特点，工作原理，使用中的问题和应用电路；

A/D转换器3具体是ADC0809；控制主机4为单片机8031芯片；控制从机5为单片机8155芯片；人机交互模块6具体是键盘和LED显示器的组合；加热单元7具体是使用电热丝的电加热器；压缩机8具体是制冷压缩机。

控制从机5选用单片机8155芯片，8155对温度的控制是通过可控硅调功器电路实现，双向可控硅管和加热丝串接在交流220V，50Hz交流市电回路；技术成熟度高，效果好。在给定周期T内，8155只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的；调节动作灵活方便，综合技术效果良好。

参见图5，控制主机4和扩展的控制从机5构成控制器，即图5中图幅左侧线框区内文字说明所示的“8031及扩展I/O口”；所述工业车间用恒温控制系统中还设置有译码器12、地址锁存器13、外部程序存储器14；其中：译码器12分别与A/D转换器3、控制主机4、控制从机5、外部程序存储器14连接；地址锁存器13分别与控制主机4和外部程序存储器14连接；外部程序存储器14分别与A/D转换器3、控制主机4、控制从机5、译码器12、地址锁存器13连接；译码器12为2线-4线译码器74LS139；地址锁存器13为三态输出的八D锁存器74LS373；外部程序存储器14具体为8K×8位程序存储器2764；

过零信号发生器9具体由串接的NE555与电压比较器LM311共同构成。电压比较器LM311用于把50H正弦交流电压变成方波。方波的正边沿和负边沿分别作为两个单稳态触发器输出的两个笮脉冲经二极管就可得到对应于交流220V市电的过零同步脉冲。过零信号发生器与220V电源相通。光电耦合器的绝缘耐压，其二者能有效的把微机系统与220V强电隔离。

作为控制从机5的单片机8155对温度的控制是通过可控硅调功器电路实现，双向可控硅管和加热单元7串接在交流220V，50Hz交流市电回路；

在给定周期T内，8155需要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。可控硅管在给定周期下具有不同接通时间的情况。

本实施例的技术背景要求说明：制作模拟工业恒温车间，车间建筑规格为：长15米，宽7米，高9米；内部容积为945立方米，加热功率20KW----50KW，电源为220交流电，空气在常温常压下比热容为1.006焦耳/千克/度，空气密度为1.29千克/立方米，所以1立方米空气升高1度需要1297.74焦。

车间升高1度需要1226610焦，本系统有8个加热器，调温范围在10-25度，升高速度为0.5度/分，温度控制精度为±0.1度。

所述工业车间用恒温控制系统计划所应达到的指标：

控制容量：AC250V、5A、阻性负载；

温度设定：2位十进制扫描码管；

温度显示：4位LED数码管；

显示误差：＜±0.1度；

工作过程说明：首先，当温度测量单元1由温度变化产生一模拟量电压，此信号经过模拟信号放大器2放大，再经A/D转换器3转换成一数字化信号的增益。并通过执行信号输出通道产生一执行信号，从而控制双向可控硅的门极，进行控制加热器7平均加热功率和压缩机8压缩降温，使系统达到恒温。当温度达到上、下限时，系统会自动报警。

本实施例结构较为简单，维护维修方便，可靠性高，性价比高，构成单元的应用潜力使用充分；且可在此基础上进一步扩展延伸升级系统性能以提升技术效果。本实施例综合技术效果优良，具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

实施例2

本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要是：使用图6所示的结构部分替代实施例1的内容，相关解释如下：

8155对温度的控制是通过可控硅调功器电路实现，双向可控硅管和加热丝串接在交流220V，50Hz交流市电回路。在给定周期T内，8155需要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。可控硅管在给定周期下具有不同接通时间的情况：如图5所示。显然，可控硅在给定周期T的100％时间内接通时间的功率最大。

可控硅接通时间可以通过可控硅控制极上触发脉冲控制。该控制脉冲由8155在PA、PB口引脚上产生受过零同步脉冲同步后经光藕管和驱动器输出送到可控硅的控制极上，从而控制加热器和压缩机的工作功率，省去A/D转换器，大简化了硬件。而且，可控硅工作在过零触发状态下，提高了设备的功率因数，减轻了对电网的干扰。

过零同步脉冲是一种50Hz交流电压过零时刻的脉冲可使用权可控硅在交流电压正弦波零时触发通导。过零同步脉冲由过零产生。电路原理图见图6。电压比较器LM311用于把50H正弦交流电压变成方波。方波的正边沿和负边沿分别作为两个单稳态触发器输出的两个笮脉冲经二极管就可得到对应于交流220V市电的过零同步脉冲。过零信号发生器与220V电源相通。光电耦合器的绝缘耐压，其二者能有效的把微机系统与220V强电隔离。