CN2444171Y

CN2444171Y - 吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置

Info

Publication number: CN2444171Y
Application number: CN 00239915
Authority: CN
Inventors: 黄少先; 丁静; 杨晓西; 杨建平
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2001-08-22
Anticipated expiration: 2010-10-16

Abstract

本实用新型是吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置,它由面板及显示电路板、主电路板固定于机箱体构成,面板装有显示屏、指示灯、按钮,它们通过各自信号线与电路板连接,电路由湿度、除湿机出口温度、再生传感器、模拟放大电路、多路转换器、有源滤波电路、A/D转换器、单片微机、交流电压相序检测电路、开关量检测电路、控制电路、操作电路、E₂PROM存贮器、串行显示驱动器、数码管/指示灯通过各自信号线相互连接构成。本控制装置结构简单、操作方便、自动控制精度高、工作稳定、可靠。

Description

吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置

本实用新型是一种吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置，属自动控制技术，特别涉及单片微机应用技术。

吸附式转轮除湿机是由处理风机将潮湿空气(待处理空气)送入吸附式转轮除湿区，空气的水分被吸附剂吸附，得到相对湿度极低的干燥空气，以达到除湿的目的；同时，再生空气经加热后逆向通过吸附式转轮再生区，将吸附剂内的水份解吸出来并带走，恢复吸附剂的吸湿能力。整个过程为一反复除湿与再生的周期性过程，确保了连续除湿，得到状态稳定的干燥气流的高效除湿干燥净化设备。它既可用于热敏性食品及生物制品的低湿脱水分离，又可用于有湿度要求的生产环境中干燥净化处理。但是，目前国内生产的吸附式转轮除湿机其检测控制部件，仅是对温度或湿度参数进行检测、显示而没有对湿度参数实行设定控制，只是由值班人员观察温度及湿度显示参数再由人工调节控制。这样，不但值班人员劳动强度大，而且很难准确地对温度及湿度参数定值实时自动控制，这使得其难于适应在不同的生产场合中应用。

本实用新型的目的就是为了克服和解决现有吸附式转轮除湿机存在仅显示其温度、湿度参数并由值班人员观察这些参数再由人工进行调节控制，使得值班人员劳动强度大、且无法准确地对温度及湿度参数实行定值实时自动控制、无法适应在不同的生产场合中应用等的缺点和问题，研制设计一种智能型的、能输入多路温度及湿度参数、能根据不同的生产场合任意设定温度、湿度控制值，实行无人值班的闭路实时自动控制的吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的：本单片微机控制装置的操作显示面板示意图如图1所示，其电路方框图如图2所示，其电路原理图如图3所示。本单片微机控制装置由面板、显示电路板、主电路板共同连接构成，显示电路板装于面板上，面板装于吸附式转轮除湿机的箱体外，主电路板固装于吸附式转轮除湿机箱体内支架上，面板上部装有相对湿度显示屏1、除湿机出口温度显示屏2、再生温度显示屏3并分别与电路板上相应的模拟放大电路11、13、15以及分别与湿度传感器10、除湿机出口温度传感器12、再生温度传感器14相连接；面板的中部装有运行指示灯4、超温报警指示灯5、电源报警指示灯6、转轮报警指示灯7，并与电路板上显示驱动器20相应点连接；面板下部装有开机/增量值按钮8、关机/设定按钮9并分别与电路板上操作电路25相应点相连接；其电路由湿度传感器10、模拟放大电路11、除湿机出口温度传感器12、模拟放大电路13、再生温度传感器14、模拟放大电路15、多路转换器16、有源滤波电路17、A/D转换器18、单片微机19、串行显示驱动器20、数码管/指示灯21、交流电压相序检测电路22、开关量检测电路23、控制电路24、操作电路25、E²PROM存贮器26共同连接构成吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置，其相互连接关系为：湿度传感器10通过湿度传感信号传输线与模拟放大电路11相电气连接；除湿机出口温度传感器12通过温度传感信号传输线与模拟放大器电路13相电气连接；再生温度传感器14通过温度传感信号传输线与模拟放大电路15相电气连接；模拟放大电路11、模拟放大电路13、模拟放大电路15分别通过模拟放大信号传输线与多路转换器16相并联连接；多路转换器16的输出端通过多路转换信号输出线与有源滤波电路17相电气连接，有源滤波电路17通过滤波信号输出线与A/D转换器18相电气连接，单片微机19分别通过A/D转换信号线、显示驱动信号线、交流电压相序检测信号线、开关量检测信号线、控制信号线、操作信号线、存贮信号线分别与A/D转换器18、串行显示驱动器20、交流电压相序检测电路22、开关量检测电路23、控制电路24、操作电路25、E²PROM存贮器26相电气连接，串行显示驱动器20通过显示驱动信号输出线与数码管/指示灯相连接。

本控制装置采用计算机编程(其程序流程方框图如图4所示)，在按压关机/设定按钮9后开启电源，自动转到设定状态，通过操作开机/增量值按钮8、关机/设定按钮9及数字显示屏1～3的显示提示，输入相对湿度上限及下限控制值并存贮于E²PROM存贮器26中，使控制数据不丢失；在正常操作状态下，开启电源后，本控制装置自动检测湿度、除湿机出口温度、再生温度参数并进行显示，并由JZ₅输入接口的交流电压相序检测电路对输入的交流相序进行检测，以防止三相电机反转，若A、B、C交流电压为顺相，电源报警指示灯6灭，反之，A、B、C交流电压为逆相，电源报警指示灯6亮，此时本控制装置不能启动，必须对调两根交流电源相线，电源报警指示灯6灭，本控制装置处于正常的操作状态，按压开机/增量值按钮8，运行指示灯4亮，单片微机19通过控制信号传输线对控制电路24发出控制指令，对吸附式转轮除湿机的主风机、再生风机、旋转轮电机及主、副电加热器进行控制，控制湿度、出口温度及再生温度参数并通过数字显示屏1～3显示；控制过程中机组的运行状态由开关量检测电路23反馈回单片微机19，单片微机19经数据处理来确定运行状态是正常还是出现故障，在正常状态下，本控制装置可构成无人值班的闭环控制装置；在出现故障时，单片微机19根据故障状态自动启动报警指示灯，并停止机组的运行；在上述控制过程中，单片微机19由存贮在E²PROM内的相对湿度上限及下限控制值来确定其控制范围。当湿度传感器10所检测的相对湿度低于下限控制值时，单片微机19自动发出停机指令关闭吸附式转轮除湿机；当湿度传感器10所测量相对湿度高于上限控制值时，单片微机19自动发出开机指令并启动吸附式转轮除湿机。

本控制装置的基本电路原理图如图3所示。其湿度传感器10、除湿机出口温度传感器12的信号通过JZ₁接口输入，模拟放大电路11由运算放大集成件U₁₁～U₁₃、电阻R₁₂～R₁₆、R₂₉～R₃₀、电位器W₁～W₂共同电气连接构成；模拟放大电路13由运算放大集成件U₁₄、电阻R₁₇～R₂₂、电位器W₃～W₄共同电气连接构成；再生温度传感器14的信号通过JZ₂接口输入，模拟放大电路15由运算放大器集成件U₁₅、电阻R₂₃～R₂₈、电位器W₅～W₆共同电气连接构成；多路转换器16由电子模拟转换模块U₁₀构成；有源滤波电路17由运算放大集成件U₁₆、电阻R₃₁～R₃₄、电容C₅～C₆共同并串联连接构成；A/D转换器18由A/D转换器集成件U₅、电阻R₃₅～R₃₇、电容C₇～C₉、电位器W7共同并串联连接构成；单片微机19由CPU集成件U₁、反相缓冲集成件U₄、排电阻RRz、晶体XC、电阻R₁、电容C₁、C₁₀～C₁₁共同连接构成；串行显示驱动器20由串行显示驱动集成件U₂、电阻R₄₄连接构成；数码管/指示灯21由数码管G₁～G₇、指示灯LD₁～LD₄共同并串联连接构成；交流电压信号通过JZ₁接口输入，交流电压相序检测电路22由光电耦合集成件U₆～U₇、反相缓冲集成件U9、电阻R₃₈～R4₁、二极管D₅～D₇共同并串联连接构成；开关量信号通过JZ₃接口输入，开关量检测电路23由反相缓冲集成件U₉、电阻R₂～R₁₀、电容C₂～C₄、二极管D₁～D₄、恒压管Z₁共同并串联连接构成；控制电路24由反相缓冲集成件U₄、驱动器集成件U₃、继电器J₁～J₄、二极管D₈～D₁₀、电容C₁₂～C₁₅共同电气连接构成；其控制信号通过JZ₄接口输出；操作电路25由按钮K₁～K₂、电阻R₂、R₄₂～R₄₃共同电气连接构成；E²PROM存贮器26由E²PROM集成件U₈构成；电路工作原理为：湿度传感器、出口温度传感器、再生温度传感器的输出信号变成电参数后，由各自独立的模拟放大电路进行放大，然后经由U₁₀构成的多路转换器进行选择，再经U₁₆构成的有源滤波电路进行低通滤波，并输送到U₄～U₅构成的A/D转换器进行模/数转换后，输送到单片微机，由单片机CPU根据输入的湿度及温度值进行数据处理，并经控制电路发出控制指令，并由U₃～U₄及继电器J₁～J₄构成的控制电路执行操作，经处理后的数据通过U₂构成的串行显示驱动器驱动数码管进行显示，从而构成了一个闭环控制装置。在上述控制过程中，吸附式转轮除湿机的故障信号通过由U₉、二极管D₁～D₄、恒压管Z₁构成的开关量检测电路输入单片微机，当出现故障时，CPU会自动执行停机操作及通过指示灯发出报警信号；另外，CPU根据U₈构成的E²PROM存贮器保存的湿度上限及下限控制值所确定的控制范围，实现自动开机或停机操作，构成了无人值班的闭环控制装置。

本实用新型与现有无自动控制的吸附式转轮除湿机相比有如下的优点和有益效果：(1)由于本控制装置是单片微机控制的智能型装置，能对运行过程中吸附式转轮除湿机的湿度及温度参数进行实时自动检测控制，并由检测数据的结果去控制除湿机的主风机、再生风机、转轮电机及主、副电加热器的运行状态，从而构成了一个闭环控制装置；(2)本控制装置采用了交流电压相序检测以防止机组内的三相电动机反转，有效地避免事故的发生；(3)本控制装置采用了串行E²PROM存贮器、串行显示驱动器等电路，具有结构简单、工作稳定、湿度上限及下限控制值数据停电不丢失，检测控制准确、可靠、不需要专门的维护保养；(4)本控制装置自动检测控制程度高，操作方便、能大大减轻值班人员的劳动强度，能实现无人值班的吸附式转轮除湿机的实时自动控制。

下面对说明书附图进一步说明如下：图1是吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置操作显示面板示意图，图2是其的电路方框图，图3是其基本电路原理图；图4是其软件程序流程方框图。各图中：1为相对湿度显示屏，2为除湿机出口温度显示屏，3为再生温度显示屏，4为运行指示灯，5为超温报警指示灯，6为电源报警指示灯，7为转轮报警指示灯，8为开机/增量值按钮K₁,9为关机/设定按钮K₂,JZ₁为湿度传感器出口、干燥机出口温度传感器输入接口，JZ₂为再生温度传感器输入接口，JZ₃为机组状态开关量输入接口，JZ₄为控制输出接口，JZ₅为交流电压检测输入接口。

本实用新型的实施方式可为如下：(1)用一般的机加工方法加工面板和绘制显示电路板、主电路板。发明人曾按图1所示设计、并采用塑料彩色丝印加工出本装置的面板，面板尺寸为：100×90mm。然后再按图1所示，设计排列、加工、安装相对湿度显示屏、除湿机出口温度显示屏、再生温度显示屏、运行指示灯LD₁、超温报警指示灯LD₂、电源报警指示灯LD₃、转轮报警指示灯LD₄、开机/增量值按钮K₁、关机/设定按钮K₂等；(2)按图3所示绘制印刷显示电路板、主电路板，并筛选电器元件，其中集成件U1可选用MCS-51型单片微机，U₂可选用MAU7921、串行显示驱动器U₃可选用MC1413外设驱动器，U₄可选用74LS04反相缓冲集成件，U₅可选用MC14433型A/D转换器，U₆、U₇可选用光电耦合集成件4N25,U₈可选用24LC01串行E²PROM存贮器，U₉可选用74LS04反相缓冲集成件，U₁₀可选用4051型电子模拟转换器，U₁₂～U₁₆可选用OP07型运算放大器；(3)按图3所示，安装好显示电路板与主电路板并经固定后，并按上面说明书所述的连接关系进行电气连接，再将JZ₁～JZ₅接口与输入，输出信号线进行电气连接，然后，经通加电和简单的调试，便能较好地实施本实用新型。发明人按上述的实施方法制作的样机可在0～50℃的环境温度下工作，相对湿度的检测范围为0～99RH％，出口温度的检测范围0～99℃，再生温度检测范围0～199℃，控制准确度为最后1位数字≤±2。

实施使用本控制装置时，应预先把输入、输出信号与本控制装置JZ₁～JZ₅对应进行电气连接，在本控制装置设定状态中，通过按钮K₁～K₂的操作及数码管G₁～G₇的显示，把湿度上限及下限控制值输入到单片微机，并存贮于E²PROM存贮器内，停电后数据不丢失。其工作步骤为：(1)开启电源，本控制装置自动测量、显示湿度、除湿机出口温度、再生温度数值，并对从JZ₅输入的交流电压信号进行检测及相序分析，当电源报警指示灯LD₃亮时，交流电压为逆相，此时本控制装置为防止三相电机反转，不能启动操作；应立即对调两根交流电压相线；当电源报警指示灯LD₃灭时，可随时按压开机/增量值按钮K₁，装置进入控制状态；(2)当按压开机/增量值按钮K₁时，运行指示灯LD₁亮，单片微机发出控制指令，启动吸附式转轮除湿机组的主风机、再生风机、转轮电机及主、副电加热器工作，并根据反馈的湿度、干燥机出口温度、再生温度数据，由单片微机来改变其操作状态，构成了闭环控制装置；(3)当机组运行到湿度下限控制设定值时，单片微机会实现自动关机；当湿度传感器检测的数据达到上限控制值时，单片微机重新起动机组工作；(4)当从JZ₃开关量输入接口检测的数据发生变化时，单片微机自动判断是否出现故障；当机组运行发生故障时，本控制装置会自动停机，并由指示灯LD₃～LD₅发出报警感信号。在控制过程中，本控制装置对吸附式转轮除湿机组实现无人值班的自动控制。

Claims

1、一种吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置，其特征在于：它由其面板、显示电路板、主电路板共同连接构成，显示电路板装于面板上，面板装于吸附式转轮除湿机的箱体外，电路板固装于吸附式转轮除湿机箱体内支架上，面板上部装有相对湿度显示屏(1)、除湿机出口温度显示屏(2)、再生温度显示屏(3)并分别与电路板上相应的模拟放大电路(11)、(13)、(15)以及分别与湿度传感器(10)、除湿机出口温度传感器(12)、再生温度传感器(14)相连接；面板的中部装有运行指示灯(4)、超温报警指示灯(5)、电源报警指示灯(6)、转轮报警指示灯(7)，并与电路板上显示驱动器(20)相应点连接；面板下部装有开机/增量值按钮(8)、关机/设定按钮(9)并分别与电路板上操作电路(25)相应点相连接；其电路由湿度传感器(10)、模拟放大电路(11)、除湿机出口温度传感器(12)、模拟放大电路(13)、再生温度传感器(14)、模拟放大电路(15)、多路转换器(16)、有源滤波电路(17)、A/D转换器(18)、单片微机(19)、串行显示驱动器(20)、数码管/指示灯(21)、交流电压相序检测电路(22)、开关量检测电路(23)、控制电路(24)、操作电路(25)、E²PROM存贮器(26)共同连接构成吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置，其相互连接关系为：湿度传感器(10)通过湿度传感信号传输线与模拟放大电路(11)相电气连接；除湿机出口温度传感器(12)通过温度传感信号传输线与模拟放大器电路(13)相电气连接；再生温度传感器(14)通过温度传感信号传输线与模拟放大电路(15)相电气连接；模拟放大电路(11)、模拟放大电路(13)、模拟放大电路(15)分别通过模拟放大信号传输线与多路转换器(16)相并联连接；多路转换器(16)的输出端通过多路转换信号输出线与有源滤波电路(17)相电气连接，有源滤波电路(17)通过滤波信号输出线与A/D转换器(18)相电气连接，单片微机(19)分别通过A/D转换信号线、显示驱动信号线、交流电压相序检测信号线、开关量检测信号线、控制信号线、操作信号线、存贮信号线分别与A/D转换器(18)、串行显示驱动器(20)、交流电压相序检测电路(22)、开关量检测电路(23)、控制电路(24)、操作电路(25)、E²PROM存贮器(26)相电气连接，串行显示驱动器(20)通过显示驱动信号输出线与数码管/指示灯相连接。

2、按权利要求1所述的一种吸附式转轮除湿机的单片微机控制装置，其特征在于所述的湿度传感器(10)、除湿机出口温度传感器(12)的信号通过JZ₁接口输入，模拟放大电路(11)由运算放大集成件U₁₁～U₁₃、电阻R₁₂～R₁₆、R₂₉～R₃₀、电位器W₁～W₂共同电气连接构成；模拟放大电路(13)由运算放大集成件U₁₄、电阻R₁₇～R₂₂、电位器W₃～W₄共同电气连接构成；再生温度传感器(14)的信号通过JZ₂接口输入，模拟放大电路(15)由运算放大器集成件U₁₅、电阻R₂₃～R₂₈、电位器W₅～W₆共同电气连接构成；多路转换器(16)由电子模拟转换模块U₁₀构成；有源滤波电路(17)由运算放大集成件U₁₆、电阻R₃₁～R₃₄、电容C₅～C₆共同并串联连接构成；A/D转换器(18)由A/D转换器集成件U₅、电阻R₃₅～R₃₇、电容C₇～C₉、电位器W₇共同并串联连接构成；单片微机(19)由CPU集成件U₁、反相缓冲集成件U₄、排电阻RRz、晶体XC、电阻R₁、电容C₁、C₁₀～C₁₁共同连接构成；串行显示驱动器(20)由串行显示驱动集成件U₂、电阻R₄₄连接构成；数码管/指示灯(21)由数码管G₁～G₇、指示灯LD₁～LD₄共同并串联连接构成；交流电压信号通过JZ₁接口输入，交流电压相序检测电路(22)由光电耦合集成件U₆～U₇、反相缓冲集成件U₉、电阻R₃₈～R₄₁、二极管D₅～D₇共同并串联连接构成；开关量信号通过JZ3接口输入，开关量检测电路(23)由反相缓冲集成件U₉、电阻R₂～R₁₀、电容C₂～C₄、二极管D₁～D₄、恒压管Z₁共同并串联连接构成；控制电路(24)由反相缓冲集成件U₄、驱动器集成件U₃、继电器J₁～J₄、二极管D₈～D₁₀、电容C₁₂～C₁₅共同电气连接构成；其控制信号通过JZ₄接口输出；操作电路(25)由按钮K₁～K₂、电阻R₂、R₄₂～R₄₃共同电气连接构成；E²PROM存贮器(26)由E²PROM集成件U₈构成。