一种适用于MMS-2A摩擦磨损试验机的温湿度控制系统的制作方法

本实用新型涉及MMS-2A摩擦磨损试验机技术领域，尤其是一种适用于MMS-2A摩擦磨损试验机的温湿度控制系统。

背景技术：

MMS-2A摩擦磨损试验机在科学研究中常用于研究材料滚滑接触行为的试验机，在操作平台中可以模拟车轮与钢轨之间的对滚行为，在力与转速的变换的情况下来研究其摩擦磨损行为，绘制出相应的曲线。

但是，现有的摩擦磨损试验机的外界条件是复杂多变的，周围的环境不是恒定不变的，其中温湿度会随着季节的变化发生改变，尤其是受本地特殊气候影响时，这些因素会很大影响摩擦磨损实验的测量结果。

目前，摩擦磨损试验机的温湿度控制系统虽然能够解决温湿度控制问题，但是温湿度控制的准确度较低，严重影响实验结果的准确性。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种适用于MMS-2A摩擦磨损试验机的温湿度控制系统，通过调整摩擦磨损实验平台的特定封闭空间的温湿度，使实验的进行具有相对良好的温湿度环境。

本实用新型的技术方案为：一种适用于MMS-2A摩擦磨损试验机的温湿度控制系统，包括主壳体，所述的主壳体内具有密闭腔室，还包括温湿度控制系统，所述的温湿度控制系统与该密闭腔室连接，以控制密闭腔室内的温湿度，保证实验具有相对稳定的温湿度环境。

进一步的，所述的主壳体包括上壳体和下壳体，所述的上壳体与下壳体连接形成密闭腔室，所述的下壳体与摩擦磨损试验机中的模拟车轮的实验平台连接，所述的上壳体的边缘具有一凸台，该凸台分别与下壳体和滑块装置连接。

进一步的，所述的温湿度控制系统包括温湿度采集单元、A/D转换器、单片机、以及温湿度控制系统，所述的主壳体的密闭腔室与温湿度采集单元连接，所述的温湿度采集单元通过A/D转换器与单片机连接，所述的单片机通过温湿度控制系统与主壳体的密闭腔室连接，所述的温湿度控制系统包括温度控制单元、湿度控制单元。

进一步的，所述的温湿度采集单元包括温度采集电路和湿度采集电路，所述的温度采集电路由I/U转换电路，阻抗变换电路，电压放大及零点迁移电路组成，采用的温度传感器为 AD590型的集成温度传感器，具有较强的抗干扰能力，适用于计算机进行远距离温度测量和控制；

所述的湿度采集电路的湿度传感器为TDR-3型的土壤水分传感器，其输出电压与相对湿度呈线性关系，相应的输出电压可以代表相应的湿度。

进一步的，所述的I/U转换电路由温度传感器AD590、12V的电源、电阻R1、R2组成，所述的温度传感器AD590的一端与12V的电源连接，另一端串联有阻值为1kΩ的电阻R1 和滑动电阻R2，电阻R1、R2上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻R1、R2两端将会有1mV/K的电压信号；

所述的阻抗变换电路由线性放大器A1和线性放大器A2组成，所述的温度传感器AD590 还与线性放大器A1的正向输入端连接，所述线性放大器A1的方向输入端与输出端均与线性放大器A2的反向输入端连接，所述的线性放大器A2的正向输入端经电阻R5接地，所述线性放大器A2的输出端与电压放大及零点迁移电路连接；

所述的电压放大及零点迁移电路为由线性放大器A3及多个电阻组成的调零电路，所述的线性放大器A3的反向输入端经电阻R10与线性放大器A2的输出端连接，所述的线性放大器A3的正向输入端经电阻R13接地，所述线性放大器A3的反向输入端与输出端之间串联有电阻R11和滑动电阻R12。

所述的湿度采集电路包括湿度传感器TDR-3、比较器C4HC14，选择器74HC4352、线性放大器A4、线性放大器A5、线性放大器A6、线性放大器A7、调零电位器RW；

当相对湿度为0～50％时，比较器C4HC14输出VT为低电平，选择器74HC4352的A0 ＝“0”，TDR-3的输出信号UIN从Y1端输出，流经线性放大器A4，从选择端IN1送出。

当相对湿度为50％～100％时，比较器C4HC14输出VT为高电平，选择器74HC4352的 A0＝“1”，信号UIN从Y2端输出，经过线性放大器A5、线性放大器A6，选择端口IN2输出。

所述的集成温度传感器AD590与TDR-3型的土壤水分传感器设置在主壳体的密闭腔体内用于采集密闭腔体内的温度和湿度，为了真实地采集温室的环境参数，实施多点数据采集，且采用平均值滤波法进行处理.系统包含4路温度和4路湿度信号。

进一步的，所述A/D转换器的型号为ADC0809，所述的A/D转换器ADC0809是具有8 个数据输入通道的8位数据转换器，所述A/D转换器ADC0809的数量为2个，2个A/D转换器的输入端分别与温度采集电路、湿度采集电路连接，2个A/D转换器的输出端均与单片机的输入端连接。

进一步的，所述的温度控制单元包括升温单元和降温单元，所述的温度控制单元包括膨胀阀a、蒸发器a、冷凝器a、压缩机a、电磁四通阀a，所述的电磁四通阀a通过管道与膨胀阀a连接，所述的膨胀阀a通过管道与蒸发器a连接，所述的蒸发器a通过管道与压缩机 a连接，所述的压缩机a通过管道与冷凝器a连接，所述的冷凝器a通过管道与膨胀阀a连接，所述的管道内具有制冷剂，所述的膨胀阀a通过管道与密闭腔室连接，膨胀阀a具有可以降低气压的功能，因此，密闭腔室内的温度高于预定温度时，膨胀阀a与蒸发器a之间的管道内制冷剂进一步气化，蒸发器a使气化后的制冷剂蒸发从而对主壳体的密闭腔室内进行降温，而蒸发器a与压缩机a之间的管道内的制冷剂一直处于气化状态并吸收密闭腔室内的热量，使其温度降低，当制冷剂流入压缩机a时，压缩机a将气化后的蒸汽压缩，使其沸点高于密闭腔室内的温度，从而使其液化，并通过冷凝器a使其制冷剂液化然后在进入膨胀阀 a中进行下一次的降温。当密闭腔室内需要升温时，通过开启电磁四通阀a改变电流方向，通过电磁四通阀a改变原降温过程中制冷剂的流动方向，实现密闭腔室的升温动作。

进一步的，所述的湿度控制单元包括除湿单元和增湿单元，所述的除湿单元包括膨胀阀 b、电磁四通阀b、蒸发器b、再热器、压缩机b、冷凝器b，所述的膨胀阀b通过管道与电磁四通阀b连接，所述的电磁四通阀b通过管道与蒸发器b连接，所述的蒸发器b通过管道与再热器连接，所述的再热器通过管道与压缩机b连接，所述的压缩机b通过管道与冷凝器b 连接，所述的冷凝器b通过管道与膨胀阀b连接,所述的管道内放置有制冷剂，通过制冷剂在蒸发器b中蒸发吸热，使密闭腔室内的温度降低，从而使得密闭腔室内的部分水蒸气凝结在蒸发器表面，使空气中的湿度相对降低，使密闭腔室内的空气变成干燥的冷空气，并经过再热器的等湿加热使得相对湿度下降。

进一步的，所述的增湿单元包括水源储藏室、干燥室、蒸发室、喷管，所述的水源储藏室用于储藏增湿的水蒸气水源，所述的水源储藏室通过弯管与蒸发室相连通，所述的蒸发室内设置有折流板，所述的蒸发室与干燥室连通，所述的干燥室通过管道与喷管连接，所述的管道上设置有调节阀，蒸汽源通过弯管进入蒸发室，通过弯管可以减缓蒸汽源的流动速度，增加饱和蒸汽的运动，当蒸汽源通过弯管进入蒸发室，通过折流板将饱和的蒸汽的冷凝水分离出来，分离的蒸汽进入干燥室，最后通过喷管进入壳体的密闭腔室中，实现密闭腔室的增湿动作。

进一步的，所述的系统还包括显示器、报警器，所述的显示器和报警器均与AT89C51单片机的输出端连接，通过显示器所显示的实验温湿度来判断需要调整多少温湿度，在反馈过后通过键盘输入来写入所需要的温度和湿度，通过另外一条路径来输入到单片机内，此时显示器输入端与单片机的输出端相连。当实验壳体内的温湿度超过单片机所预设置的温湿度范围时，从单片机会输出到报警器来触发报警，给人们以提示。

进一步的，所述的单片机采用AT89C51单片机，所述AT89C51单片机的第1-8引脚为与 A/D转换器连接；

所述的AT89C51单片机的第39-32引脚与显示器连接；

所述的AT89C51单片机的第20-22引脚与报警器连接；

所述的AT89C51单片机的第23-25引脚与温度控制单元连接；

所述的AT89C51单片机的第26-27引脚与湿度控制单元连接。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过在温湿度采集单元实时采集壳体内的温湿度，保其误差不超过1℃，保证实验数据的准确性。

2、本实用新型通过温温湿度控制系统准确控制壳体内的温湿度，保证实验的顺利进行以及实验数据的准确性。

3、本实用新型的控制系统结构简单，性价比高，反应速度快，安装成本低。

4、本实用新型可通过显示器实时显示壳体内的温湿度，准确掌握温湿度的变化；在温湿度超出规定的范围内进行报警，更加方便后续实验，在不同的温湿度下观察摩擦磨损的改变程度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2本实用新型单片机AT89C51的结构示意图；

图3为本实用新型温度采集电路的示意图；

图4为本实用新型湿度采集电路的示意图；

图5为本实用新型温度控制单元的结构示意图；

图6为本实用新型除湿单元的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，一种适用于MMS-2A摩擦磨损试验机的温湿度控制系统，包括主壳体与温湿度控制系统，所述的主壳体包括上壳体和下壳体，所述的上壳体与下壳体连接形成密闭腔室，所述的下壳体与摩擦磨损试验机中的模拟车轮的实验平台连接，所述的上壳体的边缘具有一凸台，该凸台分别与下壳体和滑块装置连接。所述的主壳体内具有特定密闭的腔室，所述的温湿度控制系统与该密闭腔室连接，以控制腔室内的温湿度，保证实验具有相对稳定的温湿度环境。

所述的温湿度控制系统包括温湿度采集单元、A/D转换器、单片机、以及温湿度控制系统，所述的主壳体的密闭腔室与温湿度采集单元连接，所述的温湿度采集单元通过A/D转换器与单片机连接，所述的单片机通过温湿度控制系统与主壳体的密闭腔室连接，所述的温湿度控制系统包括温度控制单元、湿度控制单元。

所述的温湿度采集单元包括温度采集电路和湿度采集电路，所述的温度采集电路由I/U 转换电路，阻抗变换电路，电压放大及零点迁移电路组成，如图3所示，所述的I/U转换电路由温度传感器AD590、12V的电源、电阻R1、R2组成，所述的温度传感器AD590的一端与12V的电源连接，另一端串联有阻值为1kΩ的电阻R1，电阻R1上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻R1两端将会有1mV/K的电压信号；AD590为集成温度传感器，具有较强的抗干扰能力，适用于计算机进行远距离温度测量和控制，

所述的阻抗变换电路由线性放大器A1和线性放大器A2组成，所述的温度传感器AD590 还与线性放大器A1的正向输入端连接，所述线性放大器A1的方向输入端与输出端均与线性放大器A2的反向输入端连接，所述的线性放大器A2的正向输入端经电阻R5接地，所述线性放大器A2的输出端与电压放大及零点迁移电路连接；

所述的电压放大及零点迁移电路为由线性放大器A3及多个电阻组成的调零电路，所述的线性放大器A3的反向输入端经电阻R10与线性放大器A2的输出端连接，所述的线性放大器A3的正向输入端经电阻R13接地，所述线性放大器A3的反向输入端与输出端之间串联有电阻R11和滑动电阻R12。

如图4所示，所述的湿度采集电路包括湿度传感器TDR-3、比较器C4HC14，选择器 74HC4352、线性放大器A4、线性放大器A5、线性放大器A6、线性放大器A7、调零电位器 RW；

当相对湿度为0～50％时，比较器C4HC14输出VT为低电平，选择器74HC4352的A0 ＝“0”，TDR-3的输出信号UIN从Y1端输出，流经线性放大器A4，从选择端IN1送出。

当相对湿度为50％～100％时，比较器C4HC14输出VT为高电平，选择器74HC4352的 A0＝“1”，信号UIN从Y2端输出，经过线性放大器A5、线性放大器A6，选择端口IN2输出。TDR-3为土壤水分传感器，其输出电压与相对湿度呈线性关系，相应的输出电压可以代表相应的湿度。

所述的集成温度传感器AD590与TDR-3型的土壤水分传感器设置在主壳体的密闭腔体内用于采集密闭腔体内的温度和湿度，为了真实地采集温室的环境参数，实施多点数据采集，且采用平均值滤波法进行处理.系统包含4路温度和4路湿度信号。

所述A/D转换器的型号为ADC0809，所述的A/D转换器ADC0809是具有8个数据输入通道的8位数据转换器，所述A/D转换器ADC0809的数量为2个，2个A/D转换器的输入端分别与温度采集电路、湿度采集电路连接，2个A/D转换器的输出端均与单片机的输入端连接。

如图5所示，所述的温度控制单元包括升温单元和降温单元，所述的温度控制单元包括膨胀阀a、蒸发器a、冷凝器a、压缩机a、电磁四通阀a，所述的电磁四通阀a通过管道与膨胀阀a连接，所述的膨胀阀a通过管道与蒸发器a连接，所述的蒸发器a通过管道与压缩机a连接，所述的压缩机a通过管道与冷凝器a连接，所述的冷凝器a通过管道与膨胀阀a 连接，所述的管道内具有制冷剂，所述的膨胀阀a通过管道与密闭腔室连接，膨胀阀a具有可以降低气压的功能，因此，密闭腔室内的温度高于预定温度时，膨胀阀a与蒸发器a之间的管道内制冷剂进一步气化，蒸发器a使气化后的制冷剂蒸发从而对主壳体的密闭腔室内进行降温，而蒸发器a与压缩机a之间的管道内的制冷剂一直处于气化状态并吸收密闭腔室内的热量，使其温度降低，当制冷剂流入压缩机a时，压缩机a将气化后的蒸汽压缩，使其沸点高于密闭腔室内的温度，从而使其液化，并通过冷凝器a使其制冷剂液化然后在进入膨胀阀a中进行下一次的降温。当密闭腔室内需要升温时，通过开启电磁四通阀a改变电流方向，通过电磁四通阀a改变原降温过程中制冷剂的流动方向，实现密闭腔室的升温动作。

如图6所示，所述的湿度控制单元包括除湿单元和增湿单元，所述的除湿单元包括膨胀阀b、电磁四通阀b、蒸发器b、再热器、压缩机b、冷凝器b，所述的膨胀阀b通过管道与电磁四通阀b连接，所述的电磁四通阀b通过管道与蒸发器b连接，所述的蒸发器b通过管道与再热器连接，所述的再热器通过管道与压缩机b连接，所述的压缩机b通过管道与冷凝器b连接，所述的冷凝器b通过管道与膨胀阀b连接,所述的管道内放置有制冷剂，通过制冷剂在蒸发器b中蒸发吸热，使密闭腔室内的温度降低，从而使得密闭腔室内的部分水蒸气凝结在蒸发器表面，使空气中的湿度相对降低，使密闭腔室内的空气变成干燥的冷空气，并经过再热器的等湿加热使得相对湿度下降。

所述的增湿单元包括水源储藏室、干燥室、蒸发室、喷管，所述的水源储藏室用于储藏增湿的水蒸气水源，所述的水源储藏室通过弯管与蒸发室相连通，所述的蒸发室内设置有折流板，所述的蒸发室与干燥室连通，所述的干燥室通过管道与喷管连接，所述的管道上设置有调节阀，蒸汽源通过弯管进入蒸发室，通过弯管可以减缓蒸汽源的流动速度，增加饱和蒸汽的运动，当蒸汽源通过弯管进入蒸发室，通过折流板将饱和的蒸汽的冷凝水分离出来，分离的蒸汽进入干燥室，最后通过喷管进入壳体的密闭腔室中，实现密闭腔室的增湿动作。

所述的系统还包括显示器、报警器，所述的显示器和报警器均与AT89C51单片机的输出端连接，通过显示器所显示的实验温湿度来判断需要调整多少温湿度，在反馈过后通过键盘输入来写入所需要的温度和湿度，通过另外一条路径来输入到单片机内，此时显示器输入端与单片机的输出端相连。当实验壳体内的温湿度超过单片机所预设置的温湿度范围时，从单片机会输出到报警器来触发报警，给人们以提示。

所述的单片机采用AT89C51单片机，所述AT89C51单片机的第1-8引脚为与A/D转换器连接；

所述的AT89C51单片机的第39-32引脚与显示器连接；

所述的AT89C51单片机的第20-22引脚与报警器连接；

所述的AT89C51单片机的第23-25引脚与温度控制单元连接；

所述的AT89C51单片机的第26-27引脚与湿度控制单元连接。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。