CN103576581B - 一种快加热烙铁时间控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快加热烙铁时间控制装置，包括单片机，用于对快加热烙铁进行取样时间的闭环控制和反馈时间的超时控制；电源控制电路，控制开关电源开/关；信号控制电路，用于防止单片机输出异常信号；信号取样电路，对开关电源输出给快加热烙铁的工作信号进行电压取样，并转换成取样时间信号反馈至单片机。本发明可以有效保证快加热烙铁稳定工作，闭环控制，误差补偿控制精确，工作效率高，减少了捆扎带的浪费，同时避免了工作中单片机异常或者快加热负载失控引起的危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种扎把机中的快加热烙铁，具体说是金融设备中使用的快加热烙铁时间控制装置。
背景技术
我国银行系统对100张纸币的整理保管方式，主要采用自动扎把机进行扎把成捆，目前扎把机普遍采用无需预热的快加热烙铁，粘切质量影响纸币的扎把效果，如采用变压器控制快加热烙铁，其温度会随着市电电源电压变化而变换，过去是通过人工，根据粘切效果去调整加热档位，第一、操作麻烦，因市电电源电压是波动的，有些地区电压波动很大，这样就需操作者经常根据粘切效果去调整加热档位；第二、造成扎把带的浪费，工作效率的下降；第三、扎把粘切质量的不稳定会导致粘切不牢。如单纯采用开关电源控制快加热烙铁，可以解决市电变化对快加热温度的影响，但存在以下问题：第一、开关电源内部电路转换，开关电源输入控制时间转换到输出工作时间不可能完全一致，并且每次转换差异还不可能完全相同，造成每次快加热烙铁实际的加热时间的不同，影响最终的粘切效果的不稳定；第二、开关电源如异常损坏，快加热烙铁有可能处于长时间的加热工作状态，烙铁加热温度接近300度，远远高于纸带的可燃点；第三、电子产品日新月异，空间存在着大量的电场，用单片机控制快加热变压器或开关电源都存在单片机工作异常的可能，这样单片机就会发出错误的指令，快加热烙铁的会错误的执行工作，就会造成火灾等严重后果。
本发明在满足银行系统对纸币扎把的规范要求的同时，更重要的是能为银行系统提供一款安全、可靠、稳定的扎把机产品。
发明内容
针对现有技术中存在的扎把机对扎把带粘切控制效果差的不足之处，及使用中产生的安全隐患，本发明要解决的技术问题在于提供一种不随电压变化，能保证扎把带粘切质量及安全可靠的快加热烙铁时间控制装置。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种快加热烙铁时间控制装置，包括：
单片机：用于对快加热烙铁进行取样时间的闭环控制和反馈时间的超时控制；接收信号取样电路的取样时间信号；
电源控制电路：用于防止反馈时间超时；接收单片机发出的超时控制信号；输出异常控制信号至开关电源；
信号控制电路：用于防止单片机输出异常信号；接收单片机发出的时间控制信号；输出开关控制信号至开关电源；
信号取样电路：对开关电源输出给快加热烙铁的工作信号进行电压取样，并转换成取样时间信号反馈至单片机。
所述电源控制电路具有交流光电耦合器；交流光电耦合器的输入正负端都通过电阻与单片机电源相连接，交流光电耦合器的输入负端与单片机的一个输出引脚相连接；交流光电耦合器的一个输出端与市电的相线连接，另一个输出端与开关电源输入端连接；单片机的超时控制信号经交流光电耦合器输入端的电阻限流后，由交流光电耦合器进行光电隔离输出。
所述信号控制电路具有三极管和单稳态电路；三极管的发射极接地；单片机发出的时间控制信号输入至三极管基极，经三极管反相后从集电极输出至单稳态电路的读引脚，单稳态电路通过电源引脚外接的电阻和电容引脚外接的电容确定最大输出时间，并将时间控制信号的时间与最大输出时间相比较，将比较结果的开关控制信号由单稳态电路输出至开关电源的控制端。
所述最大输出时间Tw=0.7CR，其中，C为单稳态电路电容引脚外接的电容值，R为单稳态电路通过电源引脚外接的电阻值。
所述信号取样电路具有光电耦合器；开关电源输出端的正端与光电耦合器的输入端的正端通过电阻相接，开关电源输出端的负端与光电耦合器的输入端的负端相接；快加热烙铁的取样电压经光电耦合器转换为单片机可识别的取样时间信号，反馈至单片机的I/O引脚。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.电压适应范围宽：采用开关电源供电，解决了变压器输出随市电波动，最终影响粘切效果的问题
2.信号稳定：增加快加热取样电路，解决了开关电源输入控制时间转换到输出工作时间不可能完全一致的问题，在单片机软件中弥补转换时间的差异，保证输出时间的恒定，进而保证快加热的粘切效果。
3.安全性能的防护：以单片机为核心，对于信号控制电路，避免了在单片机错误输出信号的情况下后续负载异常工作，采用电源控制电路和快加热信号取样电路相结合，通过取样信号判断，解决了开关电源损坏时快加热烙铁异常工作的问题，避免了火灾隐患。
附图说明
图1为本发明的结构框图;
图2为单片机的引脚图；
图3为电源控制电路；
图4为信号控制电路；
图5为快加热信号取样电路。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明快加热烙铁时间控制装置，由控制电路中的单片机U1(本例采用C8051F120)为核心，通过信号控制电路控制快加热时间，信号取样电路取样，对比输入输出工作时间，维持烙铁温度恒定，在异常情况下通过电源控制电路关断快加热电源。信号控制电路实现了单片机异常情况的防护。
如图1～5所示，本发明是以单片机U1为核心，根据扎把机快加热烙铁工作时序要求，首先进入初始状态，即电源控制电路和信号控制电路同时发出控制信号，通过开关电源内部转换电路输出工作电压到快加热烙铁上，经快加热信号取样电路取样后反馈给单片机，单片机进入工作状态，对比发出的信号（即时间控制信号）与取样时间信号，如发出1s信号，而取样时间是0.8s，单片机就会再发出0.2s信号进行损耗补偿，完成一次正常的加热控制。程序设定取样时间如大于发出信号时间0.1s，如例中取样时间大于1.1s，单片机通过电源控制电路关断开关电源市电的供给。信号控制电路中的单稳态芯片，用来预防单片机异常情况，如单片机按照规定时间发出高电平，单稳态电路输出低电平，快加热烙铁得到信号正常工作，如单片机发出信号超过安全设定值，单稳态电路就起到防护作用，本发明设定保护时间（即最大输出时间）是1s左右，是根据不同类型纸带的熔点决定的，在单片机发出信号波形的上升沿开始计算，下降沿清除。具体时间是由图4中电阻R26和电阻C65计算得出，公式如下：Tw=0.7CR。
如图1所示，本发明包括单片机（是控制核心，用于对快加热烙铁进行取样时间的闭环控制和反馈时间的超时控制）、电源控制电路（通过交流光电耦合器控制开关电源市电电源的开和关）、信号控制电路（单片机发出的时间控制信号通过单稳态电路防护，处理单片机发出的快加热控制信号的异常）、信号取样电路（对快加热烙铁工作信号进行电压取样，通过光电耦合器进行电压转换，转换可识别的电压给单片机）。
如图2所示，本实施例使用单片机的通用I/O引脚68,69,70分别与电源控制电路的光电耦合器输入端、信号控制电路的三极管输入端、快加热信号取样电路的光电耦合器输出端相连接。
单片机对比发出的快加热控制时间（即时间控制信号）和取样时间（即转换后的取样时间信号）；如果快加热控制时间大于取样时间，二者的差值（补偿时间）作为补偿由单片机输出，经信号控制电路控制开关电源的控制端继续对快加热烙铁加热，直至补偿时间结束。如单片机因故障发送的快加热控制时间（即时间控制信号）大于单稳态电路设定的最大输出时间，则由单稳态电路控制断开开关电源的控制端。如果快加热控制时间小于取样时间，单片机发出超时控制信号，经电源控制电路关断开关电源的输入端市电输入，使快加热烙铁断电。
如图3所示，电源控制电路，其工作原理如下，以单片机U1为核心，根据扎把机时序要求发出控制指令，交流光电耦合器U16通过电阻R131限流，控制开关电源的输入端市电输入的一根相线。
如图4所示，信号控制电路，以单片机U1控制和单稳态电路U17（采用74HC221）为核心，根据扎把机快加热时序要求发出控制指令，三极管T3（采用2SD1623）反相后给单稳态电路U17，U17通过内部信号处理，通过P15（插座）传给开关电源控制端，实现快加热控制。其中单稳态电路U17可以通过电阻R26和电解电容C65确定最大的输出时间，实现电路硬件保护。
如图5所示，快加热信号取样电路，其工作原理如下，在快加热烙铁上进行信号取样，通过插座P10、电阻R6、光电耦合器U14，转换输入给单片机可识别的电压。
开关电源其输入端（优选参数）输入220AC±20%、50Hz～60Hz，控制端（优选参数）DC3～5V，输出端（优选参数）DC3.3V/30A。输入端用于开关电源的市电输入；控制端控制开关电源的工作时序；输出端用于在30A范围内提供稳定的电压。
Claims (3)
1.一种快加热烙铁时间控制装置，其特征在于包括：
单片机：用于对快加热烙铁进行取样时间的闭环控制和反馈时间的超时控制；接收信号取样电路的取样时间信号；
电源控制电路：用于防止反馈时间超时；接收单片机发出的超时控制信号；输出异常控制信号至开关电源；
信号控制电路：用于防止单片机输出异常信号；接收单片机发出的时间控制信号；输出开关控制信号至开关电源；
信号取样电路：对开关电源输出给快加热烙铁的工作信号进行电压取样，并转换成取样时间信号反馈至单片机；
所述信号控制电路具有三极管和单稳态电路；三极管的发射极接地；单片机发出的时间控制信号输入至三极管基极，经三极管反相后从集电极输出至单稳态电路的读引脚，单稳态电路通过电源引脚外接的电阻和电容引脚外接的电容确定最大输出时间，并将时间控制信号的时间与最大输出时间相比较，将比较结果的开关控制信号由单稳态电路输出至开关电源的控制端；
所述信号取样电路具有光电耦合器；开关电源输出端的正端与光电耦合器的输入端的正端通过电阻相接，开关电源输出端的负端与光电耦合器的输入端的负端相接；快加热烙铁的取样电压经光电耦合器转换为单片机可识别的取样时间信号，反馈至单片机的I/O引脚。
2.根据权利要求1所述的一种快加热烙铁时间控制装置，其特征在于：所述电源控制电路具有交流光电耦合器；交流光电耦合器的输入正负端都通过电阻与单片机电源相连接，交流光电耦合器的输入负端与单片机的一个输出引脚相连接；交流光电耦合器的一个输出端与市电的相线连接，另一个输出端与开关电源输入端连接；单片机的超时控制信号经交流光电耦合器输入端的电阻限流后，由交流光电耦合器进行光电隔离输出。
3.根据权利要求1所述的一种快加热烙铁时间控制装置，其特征在于：所述最大输出时间Tw＝0.7CR，其中，C为单稳态电路电容引脚外接的电容值，R为单稳态电路通过电源引脚外接的电阻值。
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