CN2678302Y

CN2678302Y - 六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器

Info

Publication number: CN2678302Y
Application number: CN 200320123125
Authority: CN
Inventors: 郑利敏; 刘元生; 汤森进
Original assignee: Jiangxi Province Nuclear Industry Geologic Bureau Testing & Research Center
Current assignee: Jiangxi Province Nuclear Industry Geologic Bureau Testing & Research Center
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2013-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器。本实用由启动信号输入电路、CPU和参数存储看门狗复位电路、地址译码电路、D/A转换电路、放大输出电路、键盘显示控制电路、按键、显示器构成。本实用新型控制器以微处理器为核心，实现程序控制、参数输入、参数存储、数据显示、数据采集、控制输出等功能。调节精度高，重复性好，能按用户选择的最佳工艺曲线对原加热电源进行过程控制，实现非恒功率加热，整个合成过程温度场均处于最佳状态，极大地保护了顶锤，延长了顶锤的使用寿命，还可方便地控制金刚石的后期合成温度，使小压机能实现大腔体生产，提高设备的产能，降低生产成本。

Description

六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器

技术领域

本实用新型涉及一种人造金刚石压机工频加热电源控制装置，尤其涉及一种六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器。

背景技术

国外目前都采用两面顶压机，腔体大，控制系统的自动化程度高，但每台造价相当于我国六面顶压机的四十倍。因此我们只能依照中国的国情，走自己的发展之路。在如何提高和改进国产设备，提高国产设备的自动化程度等方面，不少厂家、科研院所曾作出了不懈的努力，压机吨位由原来4800吨、7000吨到目前万吨级、两万吨级的都有，都是在规模上作文章。而加热电源控制系统部分基本上没有多大的改进，仍维持在手工控制的基础上，严重地影响了金刚石产品的产量和质量。

目前，国内六面顶人造金刚石压机普遍采用恒功率加热方式。实际上，在整个金刚石合成过程中，腔体内电阻是在不断变化的，随着合成时间的延长，腔体内温度愈来愈高，根本无法保证腔体内温度场的稳定，已明显地制约了金刚石品级和产量的提高。为此，有关专家提出非恒功率加热方案，即在整个合成过程中根据时间段给予不同的功率，从而保持合成腔体内温度场的相对稳定。

现有加热电源的调节方式为手动给定，通过手动调节多圈电位器来改变输出电压值，稍微旋动就有很大变化，有时甚至很难调到所需位置，人为因素大，重复性差，根本无法实现非恒功率的曲线加热方式。同时，这种加热方式在上电瞬间的电流值达最大，持续到一个生产周期的结束时瞬间关断。对合金顶锤的冲击很大，严重影响到顶锤的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于：可克服现有技术上述缺陷，提供一种可实现程序控制、参数输入、参数存储、数据显示、数据采集、控制输出等功能、可延长顶锤的使用寿命的六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器。

本实用新型通过以下方案实现：由启动信号输入电路、CPU和参数存储看门狗复位电路、地址译码电路、D/A转换电路、放大输出电路、键盘显示控制电路、按键、显示器构成。从加热电源过来的加热启动信号通过输入电路将信号送入单片机的第1脚，触发单片机读出预先设置的工作曲线参数，经单片机计算后控制地址译码电路选通D/A转换电路将数字控制量转换为输出控制电流，输出控制电流经放大电路放大后输出电压控制量；将数字控制量经键盘显示控制电路在显示器上显示，并监控按键是否有按键被按下。

本实用新型的启动信号输入电路由二极管、光耦、及二个电阻构成。CPU和参数存储看门狗复位电路由晶振、电容、参数存储看门狗复位电路芯片、单片机、数据收发芯片构成。地址译码电路由可编程阵列芯片构成。D/A转换电路由数模转换芯片、二极管、可调节电位器、电阻、电容构成。放大输出电路由放大芯片、电阻、可调节电位器构成。键盘显示控制电路由可编程控制芯片、段驱动芯片、地址译码芯片、四个位驱动芯片构成。按键由16个按键构成。显示器8由8个数码管LED构成。

本实用新型控制器以微处理器为核心，实现程序控制、参数输入、参数存储、数据显示、数据采集、控制输出等功能。通过对现有的加热设备进行剖析，找出控制信号的切入点，采用数字化控制来代替手动调节电位器，研制了能分时段控制电流变化的智能控制器。数字化控制很容易达到各种指定的位置，调节精度高，重复性好，能按用户选择的最佳工艺曲线对原加热电源进行过程控制，实现非恒功率加热，符合不同要求的金刚石生长的工艺特征；同时在生产过程中还可根据实际需要随时升高或降低电流，使整个合成过程温度场均处于最佳状态。由于采用软启动和软关断技术，极大地保护了顶锤，延长了顶锤的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型框图；

图2为本实用新型启动信号输入电路1、CPU和参数存储看门狗复位电路2、地址译码电路3、D/A转换电路4及放大输出电路5电路图；

图3为本实用新型键盘显示控制电路6、按键7及显示器8的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型由启动信号输入电路1、CPU和参数存储看门狗复位电路2、地址译码电路3、D/A转换电路4、放大输出电路5、键盘显示控制电路6、按键7、显示器8构成。

启动信号输入电路1由二极管LED2、光耦D6、及电阻R5、R6构成。CPU和参数存储看门狗复位电路2由晶振XT1、电容C2、电容C3、参数存储看门狗复位电路芯片U2、单片机U4、数据收发芯片U5构成。地址译码电路3由可编程阵列芯片U6构成。D/A转换电路4由数模转换芯片U9、U10、二极管D1、可调节电位器W1、电阻R7、电容C8、电阻R11及R12构成。放大输出电路5由放大芯片U7、电阻R8、可调节电位器W2构成。键盘显示控制电路6由可编程控制芯片U301、段驱动芯片U302、地址译码芯片U303、位驱动芯片U304、U305、U306、U307构成。按键7由16个按键构成。显示器8由DS1、DS3、DS4、DS5、DS7、DS8、DS9、DS10共8个数码管LED构成。

IN1经二极管LED2、电阻R5连至光耦D6的1脚，IN2连至光耦D6的2脚，光耦D6的4脚接地，光耦D6的5脚一端经电阻R6接至电源+5V，另一端连接单片机U4的1脚P10和可编程控制芯片U301的9脚，参数存储看门狗复位电路芯片U2的1脚连接U4的5脚P14，参数存储看门狗复位电路芯片U2的2脚连接单片机U4的6脚P15，参数存储看门狗复位电路芯片U2的5脚连接单片机U4的7脚P16，参数存储看门狗复位电路芯片U2的6脚连接单片机U4的8脚P17，参数存储看门狗复位电路芯片U2的3脚和8脚连接至电源+5V，参数存储看门狗复位电路芯片U2的4脚接地，可编程阵列芯片U6的7脚一端经R3接至电源+5V，另一端连接单片机U4的9脚RESET，单片机U4的P0口(32-39脚)与数据收发芯片U5(2-9脚)、U9(4、5、6、7、13、14、15、16脚)、U10(4、5、6、7、13、14、15、16脚)、U301(12-19)连接，单片机U4的P2口(21-28脚)分别与U6的9、8、7、6、5、4、3、2脚连接，单片机U4的16脚分别与数模转换芯片U9的2和18脚、数模转换芯片U10的2和18脚、可编程控制芯片U301的11脚连接，单片机U4的17脚与U301的10脚连接，单片机U4的30脚分别与数据收发芯片U5的11脚和可编程控制芯片U301的3脚、可编程控制芯片U301的11脚连接，可编程阵列芯片U6的14脚接至可编程控制芯片U301的22脚，可编程阵列芯片U6的17脚接至数模转换芯片U9的1脚，可编程阵列芯片U6的18脚接至数模转换芯片U9的17脚和数模转换芯片U10的1、17脚，数据收发芯片U5的19脚与可编程控制芯片U301的21脚连接，放大芯片U7的3脚、数模转换芯片U9的12脚、数模转换芯片U10的12脚接地，放大芯片U7的2脚的一端与数模转换芯片U9的11脚连接，另一端通过电阻R11连接至数模转换芯片U10的11脚，数模转换芯片U10的11脚通过电阻R12接地，放大芯片U7的6脚为控制输出端。可编程控制芯片U301的27、26、25、24、28、29、29、30、31分别与段驱动芯片U302的2、4、6、8、11、13、15、17连接，可编程控制芯片U301的32、33、34分别与地址译码芯片U303的1、2、3连接，段驱动芯片U302的18、16、14、12、9、7、5、3同时与数码管LED DS1、DS3、DS4、DS5、DS7、DS8、DS9、DS10的段选脚a，b，c，d，e，f，g，dp连接，地址译码芯片U303的15、14、13、12、11、10、9、7脚一端分别与位驱动芯片U304的1及2脚、6及7脚、位驱动芯片U305的1及2脚、6及7脚、位驱动芯片U306的1及2脚、6及7脚、位驱动芯片U307的1及2脚、6及7脚连接，另一端作为按键的列选线与作为行选线的可编程控制芯片U301的1、38、39脚共同组成键盘阵列，数码管LED DS1、DS3、DS4、DS5、DS7、DS8、DS9、DS10的位选脚3分别与位驱动芯片U304的3脚、5脚、位驱动芯片U305的3脚、5脚、位驱动芯片U306的3脚、5脚、位驱动芯片U307的3脚、5脚连接。

本实用新型的工作原理为：设置状态下，可编程控制芯片U301、段驱动芯片U302、位驱动芯片U303、U304、U305、U306、U307组成的键盘显示控制电路6监控按键7是否有按键被按下、如有按键被按下则将按键代码返回单片机U4处理后存入参数存储看门狗复位电路芯片U2，并在显示器8上显示。工作状态下，从加热电源过来的加热启动信号通过由输入电路1将信号送入单片机U4的第1脚，触发单片机U4从参数存储看门狗复位电路芯片U2中读出预先设置的工作曲线参数，经单片机U4计算后控制地址译码电路U6选通由数模转换芯片U9、U10、二极管D1、电位器W1、电阻R7、R11、R12、电容C8组成的D/A转换电路将数字控制量转换为输出控制电流，输出控制电流经放大芯片U7、电阻R8、电位器W2组成的放大电路后输出电压控制量；同时可编程阵列芯片U6选通可编程控制芯片U301，将数字控制量经键盘显示控制电路6在显示器8上显示，并监控按键7是否有按键被按下，如有按键被按下则将按键代码返回单片机U4处理。

本实用新型具有以下的优点和效果

1、具有15段加热曲线任意设定/控制功能，根据现场的实际情况，每段时间控制范围为1秒∽999秒内随意可调；

2、D/六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器输出分辨率达1/65535(16位)，考虑原有设备的控制精度及调节的方便，由软件控制实际使用为0.25‰(12位)；

3、可根据需要工作在手动、自动控制状态。手动状态是由操作员根实际需要调节电位器以获得所需电压；自动状态则是系统根据事先设置的工艺曲线进行程序控制；

4、参数设置具有密码管理功能，只有授权人才能进行参数或密码的更改；

5、采用动态显示技术，实时显示时间段、时间值和输出值；

6、自动方式下具有工作曲线平移微调方式，操作人员可随时根据需要对工作曲线进行微调，并自动将调整后的工艺参数存储起来，后续生产将按照调整后的工作曲线运行；

7、实现加热电源的软启动和软关断功能，延长顶锤使用寿命；

8、可方便地控制金刚石的后期合成温度，使小压机能实现大腔体生产，提高设备的产能，降低生产成本。

Claims

1、一种六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器，其特征在于：由启动信号输入电路(1)、CPU和参数存储看门狗复位电路(2、地址译码电路(3)、D/A转换电路(4)、放大输出电路(5)、键盘显示控制电路(6)、按键(7)及显示器(8)构成；从加热电源过来的加热启动信号通过输入电路(1)将信号送入单片机(U4)的第1脚，触发单片机(U4)读出预先设置的工作曲线参数，经单片机(U4)计算后控制地址译码电路U6选通D/A转换电路(4)将数字控制量转换为输出控制电流，输出控制电流经放大电路(5)放大后输出电压控制量；将数字控制量经键盘显示控制电路(6)在显示器(8)上显示，并监控按键(7)是否有按键被按下。

2、根据权利要求1所述的六面顶人造金刚石压机工频加热电源智能控制器，其特征在于：启动信号输入电路(1)由二极管(LED2)、光耦(D6)、及电阻(R5、R6)构成；CPU和参数存储看门狗复位电路(2)由晶振(XT1)、电容(C2、C3)、参数存储看门狗复位电路芯片(U2)、单片机(U4)、数据收发芯片(U5)构成；地址译码电路(3)由可编程阵列芯片(U6)构成；D/A转换电路(4)由数模转换芯片(U9、U10)、二极管(D1)、可调节电位器(W1)、电阻(R7)、电容(C8)、电阻(R11、R12)构成；放大输出电路(5)由放大芯片(U7)、电阻(R8)、可调节电位器(W2)构成；键盘显示控制电路(6)由可编程控制芯片(U301)、段驱动芯片(U302)、地址译码芯片(U303)、位驱动芯片(U304、U305、U306、U307)构成；按键(7)由16个按键构成；显示器8由(DS1、DS3、DS4、DS5、DS7、DS8、DS9、DS10)共8个数码管LED构成；(IN1)经二极管(LED2)、电阻(R5)连至光耦(D6)的1脚，(IN2)连至光耦(D6)的2脚，光耦(D6)的4脚接地，光耦(D6)的5脚一端经电阻(R6)接至电源+5V，另一端连接单片机(U4)的1脚(P10)和可编程控制芯片(U301)的9脚，参数存储看门狗复位电路芯片(U2)的1脚连接单片机(U4)的5脚(P14)，参数存储看门狗复位电路芯片(U2)的2脚连接单片机(U4)的6脚(P15)，参数存储看门狗复位电路芯片(U2)的5脚连接单片机(U4)的7脚(P16)，参数存储看门狗复位电路芯片(U2)的6脚连接单片机(U4)的8脚(P17)，参数存储看门狗复位电路芯片(U2)的3脚和8脚连接至电源+5V，参数存储看门狗复位电路芯片(U2)的4脚接地，可编程阵列芯片(U6)的7脚一端经电阻(R3)接至电源+5V，另一端连接单片机(U4)的9脚(RESET)，单片机(U4)的(P0)口(32-39脚)与数据收发芯片(U5)(2-9脚)、数模转换芯片(U9)(4、5、6、7、13、14、15、16脚)、数模转换芯片(U10)(4、5、6、7、13、14、15、16脚)、可编程控制芯片(U301)(12-19)连接，单片机U4的P2口(21-28脚)分别与可编程阵列芯片(U6)的(9、8、7、6、5、4、3、2)脚连接，单片机(U4)的16脚分别与数模转换芯片(U9)的2和18脚、数模转换芯片(U10)的2和18脚、可编程控制芯片(U301)的11脚连接，单片机(U4)的17脚与可编程控制芯片(U301)的10脚连接，单片机(U4)的30脚分别与数据收发芯片(U5)的11脚和可编程控制芯片(U301)的3脚、可编程控制芯片(U301)的11脚连接，可编程阵列芯片(U6)的14脚接至可编程控制芯片(U301)的22脚，可编程阵列芯片(U6)的17脚接至数模转换芯片(U9)的1脚，可编程阵列芯片(U6)的18脚接至数模转换芯片(U9)的17脚和数模转换芯片(U10)的1、17脚，数据收发芯片(U5)的19脚与可编程控制芯片(U301)的21脚连接，放大芯片(U7)的3脚、数模转换芯片(U9)的12脚、数模转换芯片(U10)的12脚接地，放大芯片(U7)的2脚的一端与数模转换芯片(U9)的11脚连接，另一端通过电阻(R11)连接至数模转换芯片(U10)的11脚，数模转换芯片(U10)的11脚通过电阻(R12)接地，放大芯片(U7)的6脚为控制输出端；可编程控制芯片(U301)的27、26、25、24、28、29、29、30、31分别与段驱动芯片(U302)的2、4、6、8、11、13、15、17连接，可编程控制芯片(U301)的32、33、34分别与地址译码芯片(U303)的1、2、3连接，段驱动芯片(U302)的18、16、14、12、9、7、5、3同时与数码管LED(DS1、DS3、DS4、DS5、DS7、DS8、DS9、DS10)的段选脚(a，b，c，d，e，f，g，dp)连接，地址译码芯片(U303)的15、14、13、12、11、10、9、7脚一端分别与位驱动芯片(U304)的1及2脚、6及7脚、位驱动芯片(U305)的1及2脚、6及7脚、位驱动芯片(U306)的1及2脚、6及7脚、位驱动芯片(U307)的1及2脚、6及7脚连接，另一端作为按键的列选线与作为行选线的可编程控制芯片(U301)的1、38、39脚共同组成键盘阵列，数码管LED(DS1、DS3、DS4、DS5、DS7、DS8、DS9、DS10)的位选脚3分别与位驱动芯片(U304)的3脚、5脚、位驱动芯片(U305)的3脚、5脚、位驱动芯片(U306)的3脚、5脚、位驱动芯片(U307)的3脚、5脚连接。