CN109445493A - 一种温湿度和露点发生器、控制系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温湿度和露点发生器及其控制系统，包括气体干燥器和控制系统，所述气体干燥器后连接数个流量控制器、饱和器和三通阀，实现气体对露点和温湿度的改变，将干燥气体按照比例混合可实现‑70℃～20℃的露点和0℃～95℃的湿度的精准控制；另外，气体流量、温度的控制均通过控制系统实现，控制系统的数据采集单元实时采集数据，并根据采集到的数据来调整流量控制器和阀门，实现露点和湿度的精准控制，进而提高校验的可靠性，并且可通过校验露点和温湿度，降低设备成本，降低了工作人员的劳动强度。

Description

一种温湿度和露点发生器、控制系统及其测试方法

技术领域

本发明属于露点校验技术领域，具体涉及一种温湿度和露点发生器、控制系统及其测试方法。

背景技术

任何物理量的测量以及控制都需建立一定的基准，露点、温湿度也不例外。不管利用何种原理、何种设备测量气体的露点和温湿度，由于工作温度环境的变化，设备中的传感器会产生漂移，器件长时间使用，其性能也会发生改变。因此需要计量部门对检测设备进行定期的校准。目前，对露点、温湿度的校准设备都是分开的，没有两者一起的设备，导致计量部门的成本增加，也增加了工作人员的工作强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可同时校验露点和温湿度的温湿度和露点发生器及其控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种温湿度和露点设备的校验方法，包括：先通过上位机设置待检测值，根据设置的待检测值计算出控制参数，并将相关的参数发送控制单元，控制单元根据参数驱动相关设备，数据采集单元采集设备的数据并根据通过显示屏实时显示，直到设备输出的检测值达到待检测值，将待检测设备放置在相应的检测位置进行校验。

进一步地，具体包括如下步骤：(1)露点发生：先在上位机设置露点，根据设置的露点值计算第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一气流调节阀和第二调节阀的运行参数，控制单元根据运行参数控制第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一气流调节阀和第二气流调节阀，并将数据采集单元采集数据并通过显示屏实时显示；

(2)湿度发生：先在上位机设置相对湿度，根据设置的相对湿度计算第一减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐和三通阀运行参数，控制单元根据生成参数控制第一减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐和三通阀运行参数打开关闭，并将数据采集单元采集数据并通过显示屏实时显示；

(3)温度控制：先在上位机设置温度，根据设置的温度计算第二减压阀和第二气流调节阀的运行参数，控制单元根据生成参数控制第二减压阀和第二气流调节阀打开关闭，并将数据采集单元采集数据并通过显示屏实时显示。

本发明提供了一种温湿度和露点发生器，包括气体干燥器，所述气体干燥器的输出端连接有第一减压阀和第二减压阀，第一减压阀连接有第一流量控制器和第二流量控制器，第一流量控制器连接有第一恒温罐，第二流量控制器后依次连接有第二恒温罐、饱和器和湿气缓冲罐，第一恒温罐和湿气缓冲罐的输出端连接同一个输出管进行混合，输出管分别连接有三通阀和第三流量控制器，三通阀的一个输出口连接有温湿度测量装置，三通阀的另一个输出口连接有第一气流调节阀；第二减压阀后分别连接有第四流量控制器、第二气流调节阀和第三气流调节阀；第四流量控制器和第三流量控制器混合后与第一四通阀，第一四通阀的一个输入口与第一气流调节阀连接，一个输出口连接有第二四通阀，第二四通阀的一个输入口与第二气流调节阀连接；其两个输出口分别连接露点检测仪和校验露点检测仪；第三气流调节阀连接有温度检测仪。

一种控制温湿度和露点发生器的系统，所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器上均安装有流量采集模块和流量控制器驱动模块，所述第一减压阀、第二减压阀和输出管上设有压力采集模块；第一恒温罐和第二恒温罐内安装有温度采集模块，所述第一减压阀、第二减压阀、第一气流调节阀、第二气流调节阀、第三气流调节阀、三通阀、第一四通阀和第二四通阀均采用电磁阀，电磁阀连接有阀门驱动模块；所述控制系统包括控制单元、以及与控制单元连接的数据采集单元和设备驱动单元，所述控制单元包括微处理器、以及与微处理器连接的AD模块和DA模块；所述AD模块与数据采集单元连接，数据采集单元包括流量采集模块、压力采集模块、温度采集模块和露点检测仪；所述DA模块与控制单元连接，控制单元包括流量控制器驱动模块和阀门驱动模块。

进一步地，所述控制单元还包括与微处理器连接的显示模块。

进一步地，所述控制单元还包括与微处理器连接的通信模块，通信模块包括RS485电路。

本发明通过设置多个流量控制器和饱和器将干燥气体按照比例混合可实现-70℃～20℃的露点和0℃～95℃的湿度的精准控制；另外，气体流量、温度的控制均通过控制系统实现，控制系统的数据采集单元实时采集数据，并根据采集的数据调整流量控制器和阀门，实现露点和湿度的精准控制，进而提高校验的可靠性，并且可通过校验露点和温湿度，降低设备成本，降低了工作人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的微处理器结构示意图。

图3为本发明的AD模块的电路图。

图4为本发明的DA模块的电路图。

图5为本发明的电压基准模块的电路图。

图6为本发明的模拟开关量的电路图。

图7为本发明的通讯模块电路图。

图8为本发明的显示模块的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的温湿度和露点发生器及其控制系统包括发生器主体和用于控制发生器的控制器系统。

所述发生器包括气体干燥罐、第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、湿气缓冲罐、三通阀、第一四通阀、第二四通阀、第一气流调节阀、第二气流调节阀和第三气流调节阀。所述气体干燥罐内存储有干燥结洁净的空气，气体干燥罐出口连接一个三通管道，三通管道将空气分流成两路，一路为通过第一减压阀减压后经过第一流量控制器，第一流量控制器将空气按照一定的流量输送到第一恒温罐内，第一恒温罐对空气进行温度控制，使空气达到恒温；经第一减压阀减压后的空气还通第二流量控制器进入到第二恒温罐内，第二恒温罐恒温后的空气进入饱和器进行湿度饱和后输送到湿气缓冲罐，湿气缓冲罐内的湿空气与第一恒温罐输出的空气同时进入输出管混合，混合后的气体又分为两路分别输出到三通阀和第三流量控制器，三通阀的一个输出端连接有温湿度测试腔，在温湿度测量腔内可对温湿度设备进行校验。

所述三通阀的另一个输出端连接有第一气流调节阀，第一气流调节阀调节气流后形成一级气，一级气输出到第一四通阀的输入口，第一四通阀的另一个输入口输入二级气，所述二级气是由第三流量控制器和第四流量控制器混合形成，所述第四流量控制器连接在第二减压阀后。第一四通阀将一级气和二级气混合选择一个输出口输入到第二四通阀，另一个输出口作为排气口使用。第二四通阀的另一个输入口与连接在第二减压阀后的第二流量调节阀连接，一个输出口作为露点检测口，与露点检测仪连接，实现露点仪的校验。

所述第二减压阀后还连接有第三流量调节阀，第三流量调节阀与温度检测槽连接，用于温度设备的校验。

所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器上均安装有流量采集模块和流量控制器驱动模块，所述流量控制器驱动模块是通过输出0～5V的电压来控制流量控制器的流量，所述数据采集模块是通过采集流量控制器的反馈信号，其反馈信号使0～5V的电压信号，因此流量采集模块采用电压基准模块实现，所述电压基准模块是由AD780芯片以及连接在芯片的外围电路构成，电路结构如图5所示。

所述第一减压阀、第二减压阀和输出管上设有压力采集模块；所述第一减压阀和第二减压阀采用电磁阀构成，电磁阀通过阀门驱动模块连接，其反馈信号为4～20mA的电流信号，所述电磁阀的反馈信号通过模拟开关量实现，所述模拟开关量采用CD4051芯片实现，电路图结构如图6所示，所述输出管上压力信号通过压力传感器的实现，所述压力传感器采用PGB-63B的压力表实现对压力信号的采集。

第一恒温罐和第二恒温罐内安装有温度采集模块，温度采集模块通过温度传感器实现对温度信号的采集，所述温度传感器采用PT100热敏电阻温度传感器实现。所述第一气流调节阀、第二气流调节阀、第三气流调节阀也采用电磁阀实现，所述三通阀、第一四通阀和第二四通阀内各个输入口和输出口也通过电磁阀，与控制单元连接，可以实现远程控制开关。

所述控制系统包括控制单元、以及与控制单元连接的数据采集单元和设备驱动单元，所述控制单元包括微处理器、以及与微处理器连接的AD模块和DA模块；所述微处理器采用STM32F103VCT6单片机，所述单片机具有高性能的RISC微处理器，集成各种高性能工业互联网标准接口，以及定时器、AD转换、DA转换、CAN总线、DMA总线等，所述单片机连接有8MHz晶振电路和32.76KHz晶振，其引脚结构如图2所示，与单片机连接有AD模块、DA模块、通讯模块和显示模块，所述AD模块用于将模拟信号转换为数字信号，具体与流量采集模块、压力采集模块、温度采集模块和露点检测仪连接，实现将采集的信号将发送单片机，所述AD模块具体采用AD7705芯片实现，其电路结构如图4所示，所述DA模块将数字信号转换为模拟信号，实现控制设备，所述DA模块采用AD5683R芯片实现，AD5683R主要以数据写入寄存器方式进行工作，作为一款16位单通道数模转换器相对精度位±2LSB，对应于5V的电压，则控制精度位0.15mV,满足1/10000的分辨率，电路如图3所示，其与流量控制器驱动模块和阀门驱动模块连接。

所述通讯模块包括与单片机连接的RS485电路连接，RS485电路采用SP3485芯片实现，可实现将采集的数据上传至上位机，通过上位机将控制器信号发送到单片机，实现远距离的控制，电路图图7所示。

所述显示模块采用TFT彩屏显示，主要采用320×240的3.2寸TFT彩屏，用于显示采集的信号，其电路如图8所示。

本实施例还提供了一种温湿度和露点设备的校验方法包括：先通过上位机设置待检测值，根据设置的待检测值计算出控制参数，并将相关的参数发送控制单元，控制单元根据参数驱动相关设备，数据采集单元采集设备的数据并根据通过显示屏实时显示，直到设备输出的检测值达到待检测值，将待检测设备放置在相应的检测位置进行校验.

具体地，(1)露点发生：先在上位机设置露点，根据设置的露点值计算第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一气流调节阀和第二调节阀的运行参数，控制单元根据运行参数控制第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一气流调节阀和第二气流调节阀，并将数据采集单元采集的数据并通过显示屏实时显示；

(2)湿度发生：先在上位机设置相对湿度，根据设置的相对湿度计算第一减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐和三通阀运行参数，控制单元根据生成参数控制第一减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐和三通阀运行参数打开关闭，并将数据采集单元采集的数据并通过显示屏实时显示；

(3)温度控制：先在上位机设置温度，根据设置的温度计算第二减压阀和第二气流调节阀的运行参数，控制单元根据生成参数控制第二减压阀和第二气流调节阀打开关闭，并将数据采集单元采集的数据并通过显示屏实时显示。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种温湿度和露点设备的校验方法，其特征在于包括：先通过上位机设置待检测值，根据设置的待检测值计算出控制参数，并将相关的参数发送控制单元，控制单元根据参数驱动相关设备，数据采集单元采集设备的数据并根据通过显示屏实时显示，直到设备输出的检测值达到待检测值，将待检测设备放置在相应的检测位置进行校验。

2.根据权利要求1所述的温湿度和露点设备的校验方法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)露点发生：先在上位机设置露点，根据设置的露点值计算第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一气流调节阀和第二调节阀的运行参数，控制单元根据运行参数控制第一减压阀、第二减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐、第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一气流调节阀和第二气流调节阀，并将数据采集单元采集的数据并通过显示屏实时显示；

(2)湿度发生：先在上位机设置相对湿度，根据设置的相对湿度计算第一减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐和三通阀运行参数，控制单元根据生成参数控制第一减压阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第一恒温罐、第二恒温罐和三通阀运行参数打开关闭，并将数据采集单元采集的数据并通过显示屏实时显示；

(3)温度控制：先在上位机设置温度，根据设置的温度计算第二减压阀和第二气流调节阀的运行参数，控制单元根据生成参数控制第二减压阀和第二气流调节阀打开关闭，并将数据采集单元采集的数据并通过显示屏实时显示。

3.一种温湿度和露点发生器，其特征在于：包括气体干燥器，所述气体干燥器的输出端连接有第一减压阀和第二减压阀，第一减压阀连接有第一流量控制器和第二流量控制器，第一流量控制器连接有第一恒温罐，第二流量控制器后依次连接有第二恒温罐、饱和器和湿气缓冲罐，第一恒温罐和湿气缓冲罐的输出端连接同一个输出管进行混合，输出管分别连接有三通阀和第三流量控制器，三通阀的一个输出口连接有温湿度测量装置，三通阀的另一个输出口连接有第一气流调节阀；第二减压阀后分别连接有第四流量控制器、第二气流调节阀和第三气流调节阀；第四流量控制器和第三流量控制器混合后与第一四通阀，第一四通阀的一个输入口与第一气流调节阀连接，一个输出口连接有第二四通阀，第二四通阀的一个输入口与第二气流调节阀连接；其两个输出口分别连接露点检测仪和校验露点检测仪；第三气流调节阀连接有温度检测仪。

4.一种控制权利要求3所述的温湿度和露点发生器的系统，其特征在于：所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器上均安装有流量采集模块和流量控制器驱动模块，所述第一减压阀、第二减压阀和输出管上设有压力采集模块；第一恒温罐和第二恒温罐内安装有温度采集模块，所述第一减压阀、第二减压阀、第一气流调节阀、第二气流调节阀、第三气流调节阀、三通阀、第一四通阀和第二四通阀均采用电磁阀，电磁阀连接有阀门驱动模块；所述控制系统包括控制单元、以及与控制单元连接的数据采集单元和设备驱动单元，所述控制单元包括微处理器、以及与微处理器连接的AD模块和DA模块；所述AD模块与数据采集单元连接，数据采集单元包括流量采集模块、压力采集模块、温度采集模块和露点检测仪；所述DA模块与控制单元连接，控制单元包括流量控制器驱动模块和阀门驱动模块。

5.根据权利要求4所述的温湿度和露点发生器及其控制系统，其特征在于：所述控制单元还包括与微处理器连接的显示模块。

6.根据权利要求4或5所述的温湿度和露点发生器及其控制系统，其特征在于：所述控制单元还包括与微处理器连接的通信模块，通信模块包括RS485电路。