CN105005336A - 一种用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，包括由铁镍合金钢板围合成的箱体，所述铁镍合金钢板包含内外两层铁镍合金钢板，所述内外两层铁镍合金钢板之间填充有绝热材料，所述箱体内的前后壁上均贴有硅橡胶加热板，所述箱体左右两侧嵌有半导体制冷器，所述箱体的顶部和底部均设有通孔结构，还包括温度控制器，所述温度控制器置于所述箱体的上方，所述温度控制器分别与所述硅橡胶加热板和半导体制冷器电路连接，所述温度控制器、硅橡胶加热板和半导体制冷器均与外部供电电源端连接。本发明温度控制装置能够实时测量和调节箱体内的温度，从而使放置在箱体内待测的粘弹性减振器的温度始终保持在检测所需的温度范围内。

Description

一种用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种温度控制装置，尤其涉及一种应用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置。

背景技术

温度控制箱的研发是属于信息技术的前言尖端，随着时代的进步，温控箱被逐渐的应用于农业、工业生产，科学实验，日常生活等各个领域。各种新材料和新装置在其开发阶段需对其温度特性进行研究，这就需要将其置于合适的温控箱内进行相应的性能试验。本温度调节控制装置是在粘弹性减振器进行性能试验时使用，环境温度对粘弹性材料性能有很大影响，不同型号的粘弹性材料具有不同的温度适用范围。试验用的温度控制装置要求精度高，灵敏度好，能够及时反馈温度变化。基于单片机的智能化温度控制系统在当前的科学试验中非常实用，不仅能够实现对于当前环境温度的实时有效监测，还能根据试验操作要求进行软件编程来设置当前环境温度警戒值来对箱内温度进行控制。因此一种能够实现对温控箱箱体内温度进行有效监测与控制的温度控制装置的开发很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种能及时测量和调节温控箱内温度的装置，本装置能够使箱体内的温度在粘弹性减振器疲劳测试过程中始终保持在所需的温度范围内。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

一种用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，包括由铁镍合金钢板围合成的箱体，所述铁镍合金钢板包含内外两层铁镍合金钢板，所述内外两层铁镍合金钢板之间填充有绝热材料，所述箱体内的前后壁上均贴有硅橡胶加热板，所述箱体左右两侧嵌有半导体制冷器，所述箱体的顶部和底部均设有通孔结构，还包括温度控制器，所述温度控制器置于所述箱体的上方，所述温度控制器分别与所述硅橡胶加热板和半导体制冷器电路连接，所述温度控制器、硅橡胶加热板和半导体制冷器均与外部供电电源端连接。

其中，所述温度控制器输入端连接外部供电电源，其输出端与所述硅橡胶加热板和半导体制冷器电路连接，所述温度控制器包括温度采集电路、单片机控制电路、功能按键电路、驱动控制继电器电路以及数码管显示电路；其中，所述功能按键电路与所述单片机控制电路的输入端连接，所述单片机控制电路的输出端分别与所述数码管显示电路的输入端和驱动控制继电器电路的输入端连接，所述驱动控制继电器电路的输出端分别与硅橡胶加热板和半导体制冷器连接，所述温度采集电路的输出端与所述单片机控制电路连接。

其中，所述单片机控制电路的单片机型号为STC89C51，所述单片机控制电路设有1个或多个温度采样输入端口，单片机控制电路的温度采样输入端口与温度采集电路的数据输出端口连接，所述单片机控制电路还包括P1.1、P1.2和P1.3端口，所述P1.1、P1.2和P1.3端口分别与所述功能按键电路的三个独立按键连接，所述单片机控制电路还包括VCC电源接入端口、P2.0接口、P2.1接口、P2.2接口和P2.3接口，所述VCC电源接入端口接5V直流电源，所述P2.0接口、P2.1接口、P2.2接口和P2.3接口分别与所述驱动控制继电器电路对应端口连接。

其中，所述温度采集电路的温度传感器选用DS18B20， DS18B20上设有1个数据输出端口，数据输出端口与10K电阻并联后接入单片机控制电路的温度采样输入端口，所述温度采集电路包含1个或多个DS18B20温度传感器，每个所述DS18B20温度传感器将采集到的数据分别传输给单片机控制电路。

其中，所述功能按键电路包括K1、K2和K3三个独立按键，所述K1、K2和K3三个独立按键分别与单片机控制电路的P1.1、P1.2和P1.3端口连接，K1、K2和K3三个独立按键的另一端均连接接地端。

其中，所述驱动控制继电器电路包括S8550三极管、发光二极管和SRD-05VDC-SL-C继电器，所述三极管的基极与电阻串联后接入单片机控制电路对应接口，所述三极管的发射极接5V直流电源，所述发光二极管与电阻串联后组成的显示电路与继电器的1号引脚并联接入三极管的集电极，所述继电器的2号引脚接地，所述继电器的3号引脚和5号引脚连接输出端子，所述硅橡胶加热板和半导体制冷器分别和与其对应的继电器输出端子连接，所述单片机控制电路通过电信号控制所述继电器的闭合。

其中，所述数码管显示电路包括RP1K的排阻、四个S8550三极管和一个4位共阳极数码管，RP1排阻的1号引脚与单片机控制电路的40号引脚VCC相连接入5V直流电源，四个三极管的基极分别与电阻串联后接入单片机控制电路的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7端口，四个三极管的集电极并联接5V直流电源，四个三极管的发射极分别接入数码管显示电路的控制引脚S1、S2、S3和S4。

其中，所述绝热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐。

有益效果：相比于现有技术，本发明温度控制装置能够实时测量和调节箱体内的温度，从而使放置在箱体内待测的粘弹性减振器的温度始终保持在检测所需的温度范围内，本发明温度控制装置将所有功能模块集成在温度控制器上，同时温度控制器置于箱体的上方，温度控制器能够及时采集到箱体内的温度且调节箱体的温度，大大降低了现有温控箱测量和调节的延时性；另外本发明温度控制装置中的单片机控制电路选用AT89C51芯片，该芯片性能稳定，温度采集电路选用DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器精确度高、反应灵敏，温度测量范围大。

附图说明

图1为本发明温度控制装置的横截面示意图；

图2为本发明温度控制装置的纵截面示意图；

图3为本发明温度控制装置的侧剖面示意图；

图4为本发明温度控制装置中温度控制器的原理框图；

图5为本发明温度控制装置中单片机控制电路图；

图6为本发明温度控制装置中温度采集电路图；

图7为本发明温度控制装置中功能按键电路图；

图8为本发明温度控制装置中数码管显示电路图；

图9为本发明温度控制装置中驱动控制继电器控制电路图；

图10为本发明温度控制装置的单片机控制流程图；

其中，1、半导体制冷器；2、硅橡胶加热板；3、内层铁镍合金钢板；4、绝热材料；5、外层铁镍合金钢板；6、放置通孔；7、把手；8、箱体；9、温度控制器。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步说明。

在实施例中，本温度控制装置只选用一个温度传感器作为示例解释。

如图1~3所示，本发明温度控制装置，包括由铁镍合金钢板围合成的箱体8，铁镍合金钢板包含内层铁镍合金钢板3和外层铁镍合金钢板5，内层铁镍合金钢板3和外层铁镍合金钢板5之间填充有绝热材料4，绝热材料4可以为玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐，绝热材料4起到防止箱体8内腔与外界进行热交换的作用，硅橡胶加热板2贴在箱体8的前、后两个内侧壁上，即硅橡胶加热板2贴在箱体8的内层壁铁镍合金钢板3上，硅橡胶加热板2一通电后，热量直接从硅橡胶加热板2上分散到箱体8的内腔，半导体制冷器1嵌在箱体8的左右两侧，即半导体制冷器1在箱体8左右两侧对称设置，半导体制冷器1中的半导体片与箱体8的内层铁镍合金钢板3组成箱体8的两侧，箱体8的顶部和底部均设有放置通孔6，放置通孔6方便放入温度传感器和粘弹性减振器在疲劳试验机上的装配，本发明温度控制装置还包括温度控制器9，温度控制器9位于箱体8的上方，温度控制器9分别与硅橡胶加热板2和半导体制冷器1电路连接，温度控制器9、硅橡胶加热板2和半导体制冷器1均与外部供电电源端连接，温度控制器9输入端连接5V直流电源，半导体制冷器1和硅橡胶加热板2接220V交流电源；本发明温度控制装置在正面还设有把手7。

如图4所示，温度控制器9输入端连接5V直流电源，其输出端与硅橡胶加热板2和半导体制冷器1电路连接以控制硅橡胶加热板2和半导体制冷器1的工作状态；温度控制器9包括温度采集电路、单片机控制电路、功能按键电路、驱动控制继电器电路以及数码管显示电路；其中，功能按键电路与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端分别与数码管显示电路的输入端和驱动控制继电器电路的输入端连接，驱动控制继电器电路的输出端分别与硅橡胶加热板2和半导体制冷器1连接，温度采集电路的输出端与单片机控制电路连接。

如图5所示，单片机控制电路的单片机型号为STC89C51，单片机控制电路设有1个或多个温度采样输入端口，单片机控制电路的温度采样输入端口与温度采集电路的数据输出端口连接；单片机控制电路包括P1.1、P1.2和P1.3端口，P1.1、P1.2和P1.3端口分别与功能按键电路的三个独立按键连接；单片机控制电路还包括VCC电源接入端口、P2.0接口、P2.1接口、P2.2接口和P2.3接口，VCC电源接入端口接5V直流电源，P2.0接口、P2.1接口、P2.2接口和P2.3接口分别与驱动控制继电器电路对应端口连接；单片机控制电路剩余接口P1.4~P1.7可实现温度超限的报警作用；单片机控制电路的RST端口与手动复位电路连接；单片机控制电路的XTAL1、XTAL2与晶振相连；单片机控制电路的GND端口接地；整个单片机控制电路跟据温度传感器实时测得的箱体8内粘弹性减振器周围的单点温度或多点的平均温度，以及所设置所需温度的上下限，采用提前写入单片机的PID控制算法进行运算，得出驱动控制继电器电路的控制信号，进而控制硅橡胶加热板2和半导体制冷器1的工作状态，同时，单片机控制电路还负责各个电路模块的通讯，使得系统通讯及时，提高温度控制的精度和灵敏度。

如图6所示，温度采集电路的温度传感器选用DS18B20，温度采集电路包括VCC、GND、DQ端口和10K电阻，DS18B20上设有1个数据输出端口DQ，数据输出端口DQ与10K电阻并联后接入单片机控制电路的温度采样输入端口P1.0，DS18B20的电源电压接口VCC接入5V直流电压，GND端口接地，温度采集电路包含1个或多个DS18B20温度传感器，将温度传感器安置在箱体8内粘弹性减振器的四周，实现对箱体8内粘弹性减振器周围单点或多点分布式的温度测量；并实时将模拟量转换为数字量，输出给单片机控制电路。

如图7所示，功能按键电路包括K1、K2和K3三个独立按键，K1、K2和K3三个独立按键分别与单片机控制电路的P1.1、P1.2和P1.3端口连接，K1、K2和K3三个独立按键的另一端均连接接地端，功能按键电路主要负责对温度控制器9所控制箱体8温度上下限的设置。

如图8所示，数码管显示电路包括RP1K的排阻、12个1K电阻、四个S8550三极管和一个4位共阳极数码管，RP1排阻的1号引脚与单片机控制电路的40号引脚VCC相连接入5V直流电源，RP1引脚与排阻并联后再串联8个1K电阻接入数码管显示电路的A~dp引脚，四个三极管的基极分别与1K电阻串联后接入单片机控制电路的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7端口，四个三极管的集电极并联接5V直流电源，四个三极管的发射极分别接入数码管显示电路的控制引脚S1、S2、S3和S4，数码管显示电路主要用于温度数值的显示，数码管显示电路不仅能够显示当前温度数值，当功能按键按下时还能够显示设定温度的上下限。

如图9所示，驱动控制继电器电路包括四个S8550三极管、八个1K电阻、四个发光二极管和四个SRD-05VDC-SL-C继电器，每个三极管的基极与1K电阻串联后接入单片机控制电路的P2.0或P2.1或P2.2或P2.3接口，三极管的发射极接5V直流电源，发光二极管与电阻串联后组成显示电路与继电器的1号引脚并联接入三极管的集电极，继电器的2号引脚接地，继电器的3号引脚和5号引脚连接输出端子，继电器输入引脚为P2.0和P2.1的输出端子对应连接半导体制冷器1，继电器输入引脚为P2.2和P2.3的输出端子对应连接硅橡胶加热板2；单片机控制电路通过电信号控制继电器的闭合，驱动控制继电器电路中的继电器相当于控制开关，主要负责控制硅橡胶加热板2和半导体制冷器1的工作，当硅橡胶加热板2或半导体制冷器1对应连接的继电器输入引脚得到单片机控制电路输出的低电平信号时，硅橡胶加热板2或半导体制冷器1对应连接的继电器闭合，硅橡胶加热板2或半导体制冷器1通电工作。

5V直流电源接入温度采集电路的VCC端口，给整个温度采集电路供电，同时温度传感器的DQ端口与10K电阻并联后接入单片机控制电路的P1.0端口，温度采集电路的GND端口接地；

单片机控制电路从温度采集电路DQ端口中接收温度数值，单片机控制电路40引脚接入5V直流电源，给整个温度控制器供电工作，单片机控制电路的P0.0端口与RP1K排阻并联后再与8个1K的电阻串联后接入数码管显示电路的A~dp引脚，四个三极管的基极分别与电阻串联后接入单片机控制电路的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7端口，四个三极管的集电极并联接5V直流电源，四个三极管的发射极分别接入数码管显示电路的控制引脚S1、S2、S3和S4；

5V直流电源接入驱动控制继电器电路的三极管发射极，给整个驱动控制继电器电路供电工作；单片机控制电路通过将采集而来的温度数值与已设定的温度界限比较，当测量值超出温度界限的上限时，单片机控制电路给与半导体制冷器1相连接的继电器输入引脚P2.0和P2.1输出低电平，继电器闭合，半导体制冷器1启动工作；当测量值低于温度界限的下限时，单片机控制电路给与硅橡胶加热板2相连接的继电器输入引脚P2.2和P2.3输出低电平，继电器闭合，箱体8内的硅橡胶加热板2启动工作。由于此温控箱所选用的温度传感器测量精度高，灵敏度好，能够及时在单片机控制电路的芯片中进行数据处理比较，从而使得此温度调控装置比其他温控箱控制温度更加灵敏。

此温度控制装置具体操作方法如下：

将各个电路模块集成到电路板上，用导线将继电器的输出端子和硅橡胶加热板2、半导体制冷器1连接，半导体制冷器1有三个接线端子，分别是FAN、TEC、GND，FAN是风扇供电端子，通过继电器制冷模块的输出端子连接12V直流电源，TEC是制冷片供电端子，通过继电器制冷模块的输出端子连接12V直流电源，GND负责接地，硅橡胶加热板2有两个接线端子，连接简易，直接与继电器加热模块的输出端子连接到220V的直流电源；当温度控制器9整个电路板与箱体8连接好后，给整个温度控制系统供电，如图10所示，在初始化时，设置温度的下限为10℃，上限为30℃，测量所得箱体8内壁温度在警戒范围内，不会使继电器导通，从而使硅橡胶加热板2或半导体制冷器1工作；当环境温度不断上升时，超过上限30℃时，控制半导体制冷器1的继电器导通，使得半导体制冷器1开始工作使箱体8降温；当测量温度低于10℃时，控制硅橡胶加热板2的继电器导通，使得硅橡胶加热板2开始工作使箱体8内升温，因此本发明装置能够使温控箱内始终保持在一定温度范围内。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：包括由铁镍合金钢板围合成的箱体，所述铁镍合金钢板包含内外两层铁镍合金钢板，所述内外两层铁镍合金钢板之间填充有绝热材料，所述箱体内的前后壁上均贴有硅橡胶加热板，所述箱体左右两侧嵌有半导体制冷器，所述箱体的顶部和底部均设有通孔结构，还包括温度控制器，所述温度控制器置于所述箱体的上方，所述温度控制器分别与所述硅橡胶加热板和半导体制冷器电路连接，所述温度控制器、硅橡胶加热板和半导体制冷器均与外部供电电源端连接。

2.根据权利要求1所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述温度控制器输入端连接外部供电电源，其输出端与所述硅橡胶加热板和半导体制冷器电路连接，所述温度控制器包括温度采集电路、单片机控制电路、功能按键电路、驱动控制继电器电路以及数码管显示电路；其中，所述功能按键电路与所述单片机控制电路的输入端连接，所述单片机控制电路的输出端分别与所述数码管显示电路的输入端和驱动控制继电器电路的输入端连接，所述驱动控制继电器电路的输出端分别与硅橡胶加热板和半导体制冷器连接，所述温度采集电路的输出端与所述单片机控制电路连接。

3.根据权利要求2所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述单片机控制电路的单片机型号为STC89C51，所述单片机控制电路设有1个或多个温度采样输入端口，单片机控制电路的温度采样输入端口与温度采集电路的数据输出端口连接，所述单片机控制电路还包括P1.1、P1.2和P1.3端口，所述P1.1、P1.2和P1.3端口分别与所述功能按键电路的三个独立按键连接，所述单片机控制电路还包括VCC电源接入端口、P2.0接口、P2.1接口、P2.2接口和P2.3接口，所述VCC电源接入端口接5V直流电源，所述P2.0接口、P2.1接口、P2.2接口和P2.3接口分别与所述驱动控制继电器电路对应端口连接。

4.根据权利要求3所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述温度采集电路的温度传感器选用DS18B20，DS18B20上设有1个数据输出端口，数据输出端口与10K电阻并联后接入单片机控制电路的温度采样输入端口，所述温度采集电路包含1个或多个DS18B20温度传感器，每个所述DS18B20温度传感器将采集到的数据分别传输给单片机控制电路。

5.根据权利要求3所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述功能按键电路包括K1、K2和K3三个独立按键，所述K1、K2和K3三个独立按键分别与单片机控制电路的P1.1、P1.2和P1.3端口连接，K1、K2和K3三个独立按键的另一端均连接接地端。

6.根据权利要求3所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述驱动控制继电器电路包括S8550三极管、发光二极管和SRD-05VDC-SL-C继电器，所述三极管的基极与电阻串联后接入单片机控制电路对应接口，所述三极管的发射极接5V直流电源，所述发光二极管与电阻串联后组成显示电路与继电器的1号引脚并联接入三极管的集电极，所述继电器的2号引脚接地，所述继电器的3号引脚和5号引脚连接输出端子，所述硅橡胶加热板和半导体制冷器分别和与其对应的继电器输出端子连接，所述单片机控制电路通过电信号控制所述继电器的闭合。

7.根据权利要求3所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述数码管显示电路包括RP1K的排阻、四个S8550三极管和一个4位共阳极数码管，RP1排阻的1号引脚与单片机控制电路的40号引脚VCC相连接入5V直流电源，四个三极管的基极分别与电阻串联后接入单片机控制电路的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7端口，四个三极管的集电极并联接5V直流电源，四个三极管的发射极分别接入数码管显示电路的控制引脚S1、S2、S3和S4。

8.根据权利要求1所述用于粘弹性减振器性能试验的温度控制装置，其特征在于：所述绝热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐。