CN103034258A

CN103034258A - 一种基于pci协议的温度控制系统

Info

Publication number: CN103034258A
Application number: CN2012105713364A
Authority: CN
Inventors: 班书昊; 李晓艳; 蒋学东; 胡爱萍; 华同曙; 席仁强
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明公开了一种基于PCI协议的温度控制系统，它包括PCI桥模块、光电耦合模块、温度检测模块和电阻加热模块；所述PCI桥模块的一端通过PCI协议直接与PC机相连，另一端通过信号线与光电耦合模块相连；所述温度检测模块通过信号线与光电耦合模块相连；所述电阻加热模块由光电耦合模块控制。本发明能够直接用PC机采集到加热设备的温度并直接控制电阻丝的发热量，同时实现了强电与弱电的隔离，保护了PC机。

Description

一种基于PCI协议的温度控制系统

技术领域

本发明主要涉及电子技术领域和温度控制领域，特指一种基于PCI协议的温度控制系统。

背景技术

工业设备在运行时，经常涉及到设备的温度控制。尤其是工业试验所用的电阻炉，其加热温度要求非常精确。因此实现快速、高精确的温度控制系统意义重大。

现有的温度控制系统，一类是单片机温度控制系统，其核心技术是采用直接单片机检测设备的温度并通过内部数据处理，然后控制电阻丝发热；另一类是上位机温度控制系统，其核心技术是由单片机或DSP芯片直接检测设备的温度，然后通过232串口发生给PC机，PC机经过数据处理和分析后，发出指令给单片机或DSP芯片，通过单片机或DSP芯片控制电阻丝发热。以上所述的现有技术虽然能够实现温度控制，但也存在着缺陷：对于单片机控制系统，采用单片机进行信号检测、数据处理、电阻丝加热控制，由于受到单片机运输速率的限制常出现控制精度不高；而与上位机温度控制系统，由于采用了232串口通讯，常出现通讯速度不高、串口通讯不稳定的现象，进而导致温度控制不准确。

发明内容

本发明的目的是：为解决现有技术中温度控制不准确的问题，本发明提出了一种通过PC机快速采集数据、PC机快速数据处理、PC机快速控制电阻丝发热的基于PCI协议的温度控制系统。

本发明的技术方案是：一种基于PCI协议的温度控制系统，其特征在于：它包括PCI桥模块、光电耦合模块、温度检测模块和电阻加热模块；所述PCI桥模块的一端通过PCI协议直接与PC机相连，另一端通过信号线与光电耦合模块相连；所述温度检测模块通过信号线与光电耦合模块相连；所述电阻加热模块由光电耦合模块控制；所述温度检测模块将检测到的电流值处理成二进制温度值，然后通过光电耦合模块输入到PCI桥模块中，所述PC机读取PCI桥模块中的温度值，处理后将控制信号经PCI桥模块、光电耦合模块传输给电阻加热模块。

所述PCI桥模块包括PCI9052芯片、与PCI9052芯片相连的金手指、用于存储PCI9052芯片配置信息的92C46芯片、与光电耦合模块相连接的数据线插座、用作电路正常指示灯的二极管D1；所述PCI桥模块采用8位地址/数据复用总线与所述光电耦合模块进行数据传输；所述PCI9052芯片的每个电源引脚都接入滤波电容。

所述光电耦合模块包括8155H芯片、反相器、光耦隔离芯片；所述反相器的引脚1与PCI桥模块相连，反相器的引脚2与8155H芯片的引脚4相连；所述8155H芯片分别通过引脚21、引脚22和引脚29与光耦隔离芯片的引脚2、引脚4和引脚10相连；所述光耦隔离芯片分别通过引脚8、引脚14和引脚16与温度检测模块中温度集成处理芯片的引脚7、引脚6和引脚5相连。

所述温度检测模块包括热电偶接入插座、温度集成处理芯片；所述温度集成处理芯片的引脚2、引脚3分别与热电偶接入插座的引脚2、引脚1相连；所述温度集成处理芯片的电源引脚通过滤波电容接地；所述温度集成处理芯片的数据输出引脚与限流电阻R14相连。

所述电阻加热模块包括可控硅光耦驱动芯片、可控硅、第一电阻、第二电阻；所述第一电阻一端与光电耦合模块中并口扩展芯片的引脚相连，另一端与可控硅光耦驱动芯片（MOC1）的引脚2相连；所述可控硅光耦驱动芯片的引脚6经过限流的第二电阻与可控硅的第二主极引脚A2相连；所述可控硅光耦驱动芯片的引脚4与可控硅的门极引脚相连；用于加热的电阻丝串入可控硅的第一主极引脚与第二主极引脚之间。

本发明的有益效果是：基于PCI协议，PC机可以快速采集温度数据、快速数据处理、快速控制电阻丝发热，同时采用了光电耦合模块实现了输入信号与输出信号的有效隔离，保护了PC机。

附图说明

图1是本发明的基于PCI协议的温度控制系统的原理示意图；

图2是本发明的PCI桥模块的电路原理图；

图3是本发明的光电耦合模块的电路原理图；

图4是本发明的温度检测模块的电路原理图；

图5是本发明的电阻加热模块的电路原理图；

图中，1—PCI桥模块；2—光电耦合模块；3—温度检测模块；4—电阻加热模块。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的基于PCI协议的温度控制系统，它包括PCI桥模块1、光电耦合模块2、温度检测模块3和电阻加热模块4；所述PCI桥模块1的一端通过PCI协议直接与PC机相连，另一端通过信号线与光电耦合模块2相连；所述温度检测模块3通过信号线与光电耦合模块2相连；所述电阻加热模块4由光电耦合模块2控制。温度检测模块3将检测到的电流值处理成二进制温度值，然后通过光电耦合模块2输入到PCI桥模块1中，这样PC机就可以直接通过应用程序读取设备的温度值；PC机经过应用程序的计算、分析，输出控制信号给PCI桥模块1，并通过光电耦合模块2把控制信号传输给电阻加热模块4，实现电阻丝发热量的精确控制。

如图2所示，本发明的PCI桥模块1包括PCI9052芯片U1、与PCI9052芯片U1相连的金手指P1、用于存储PCI9052芯片U1配置信息的92C46芯片U2、与光电耦合模块2相连接的数据线插座CON1；所述PCI桥模块1采用8位地址/数据复用总线与所述光电耦合模块2进行数据传输；所述PCI9052芯片U1的每个电源引脚都接入滤波电容。PC机通过金手指P1与PCI桥模块1进行数据通讯；光电耦合模块2通过数据线插座CON1与PCI桥模块1进行数据通讯。

如图3所示，本发明的光电耦合模块2包括8155H芯片U3、反相器U4、光耦隔离芯片OC1；所述反相器U4的引脚1与PCI桥模块1相连，反相器U4的引脚2与8155H芯片U3的引脚4相连；所述8155H芯片U3分别通过引脚21、引脚22和引脚29与光耦隔离芯片OC1的引脚2、引脚4和引脚10相连；所述光耦隔离芯片OC1分别通过引脚8、引脚14和引脚16与温度检测模块3中温度集成处理芯片U5的引脚7、引脚6和引脚5相连。光电耦合模2中的数据通过数据线插座CON1与PCI桥模块通讯。

如图4所示，本发明的温度检测模块3包括热电偶接入插座CON2、温度集成处理芯片U5；所述温度集成处理芯片U5的引脚2和引脚3分别与热电偶接入插座CON2的引脚2、引脚1相连；所述温度集成处理芯片U5的电源引脚4通过滤波电容C12接地；所述温度集成处理芯片U5的数据输出引脚与限流电阻R14相连；所述温度集成处理芯片U5分别通过引脚7、引脚6和引脚5与光电耦合模块2中光耦隔离芯片）OC1的引脚8、引脚14和引脚15相连。用于检测温度的热电偶的正负极分别接入热电偶接入插座CON2的正负极上，来自热电偶电压信号经过温度集成处理芯片U5的处理转变为数字信号，并通过温度处理芯片U5的一个SO引脚传输给光电耦合模2中。

如图5所示，本发明的电阻加热模块4包括可控硅光耦驱动芯片MOC1、可控硅SCR1、电阻R15、电阻R16；所述电阻R15一端与可控硅光耦驱动芯片MOC1的引脚2相连，另一端与8155H芯片U3的引脚37相连；所述可控硅光耦驱动芯片MOC1的引脚6经过电阻R16与可控硅SCR1的第二主极引脚A2相连；所述可控硅光耦驱动芯片MOC1的引脚4与可控硅SCR1的门极引脚G相连；用于加热的电阻丝RL1串入可控硅SCR1的第一主极引脚A1与第二主极引脚A2之间。当端口PC0输入高电平时，可控硅光耦驱动芯片MOC1的二极管截止，可控硅SCR1电路断开，用于加热的电阻丝RL1断路；当端口PC0输入低电平时，可控硅光耦驱动芯片MOC1的二极管导通，可控硅SCR1电路接通，用于加热的电阻丝RL1在220V交流电的作用下发热。通过控制端口PC0的高、低电平的速度实现控制电阻丝RL1的发热量。

温度检测原理：用于检测温度的热电偶将电压信号通过热电偶接入插座CON2传输给温度检测模块3，温度检测模块3将电压信号转变为数字信号，并通过光电耦合模块2传输给PCI桥模块1，PCI桥模块1将接收到的数字信号通过金手指P1传输给PC机的应用程序。

电阻发热控制原理：PC机首先从温度检测模块3得到的温度值进行处理、分析；然后发出控制信号通过金手指P1传输到PCI桥模块1中，PCI桥模块1通过光电耦合模块2对电阻加热模块4发送控制信号，控制着端口PC0电平的高、低；端口PC0电平的高、低通过可控硅光耦驱动芯片MOC1控制在可控硅SCR1电路的截止、导通，从而实现控制电阻丝RL1的发热量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。

Claims

1.一种基于PCI协议的温度控制系统，其特征在于：包括PCI桥模块（1）、光电耦合模块（2）、温度检测模块（3）和电阻加热模块（4）；所述PCI桥模块（1）的一端通过PCI协议接口直接与PC机相连，另一端通过信号线与光电耦合模块（2）相连；所述温度检测模块（3）通过信号线与光电耦合模块（2）相连；所述电阻加热模块（4）由光电耦合模块（2）控制；所述温度检测模块（3）将检测到的电流值处理成二进制温度值，然后通过光电耦合模块（2）输入到PCI桥模块（1）中，所述PC机读取PCI桥模块（1）中的温度值，处理后将控制信号经PCI桥模块（1）、光电耦合模块（2）传输给电阻加热模块（4）。

2.根据权利要求1所述的基于PCI协议的温度控制系统，其特征在于：所述PCI桥模块（1）包括PCI9052芯片（U1）、与PCI9052芯片（U1）相连的金手指（P1）、用于存储PCI9052芯片（U1）配置信息的92C46芯片（U2）、与光电耦合模块（2）相连接的数据线插座（CON1）；所述PCI桥模块（1）采用8位地址/数据复用总线与所述光电耦合模块（2）进行数据传输；所述PCI9052芯片（U1）的每个电源引脚都接入滤波电容。

3.根据权利要求1所述的基于PCI协议的温度控制系统，其特征在于：所述光电耦合模块（2）包括8155H芯片（U3）、反相器（U4）、光耦隔离芯片（OC1）；所述反相器（U4）的引脚1与PCI桥模块（1）相连，反相器（U4）的引脚2与8155H芯片（U3）的引脚4相连；所述8155H芯片（U3）分别通过引脚21、引脚22和引脚29与光耦隔离芯片（OC1）的引脚2、引脚4和引脚10相连；所述光耦隔离芯片（OC1）分别通过引脚8、引脚14和引脚16与温度检测模块（3）中温度集成处理芯片（U5）的引脚7、引脚6和引脚5相连。

4.根据权利要求1所述的基于PCI协议的温度控制系统，其特征在于：所述温度检测模块（3）包括热电偶接入插座（CON2）、温度集成处理芯片（U5）；所述温度集成处理芯片（U5）的引脚2、引脚3分别与热电偶接入插座（CON2）的引脚2、引脚1相连；所述温度集成处理芯片（U5）的电源引脚通过滤波电容（C12）接地；所述温度集成处理芯片（U15）的数据输出引脚与限流电阻R14相连。

5.根据权利要求1所述的基于PCI协议的温度控制系统，其特征在于：所述电阻加热模块（4）包括可控硅光耦驱动芯片（MOC1）、可控硅（SCR1）、第一电阻（R15）、第二电阻（R16）；所述第一电阻（R15）一端与光电耦合模块（2）中并口扩展芯片（U3）的引脚（37）相连，另一端与可控硅光耦驱动芯片（MOC1）的引脚2相连；所述可控硅光耦驱动芯片（MOC1）的引脚6经过限流的第二电阻（R16）与可控硅（SCR1）的第二主极引脚A2相连；所述可控硅光耦驱动芯片（MOC1）的引脚4与可控硅（SCR1）的门极引脚（G）相连；用于加热的电阻丝（RL1）串入可控硅（SCR1）的第一主极引脚（A1）与第二主极引脚（A2）之间。