CN2889482Y

CN2889482Y - 实验室用有机合成自动控制装置

Info

Publication number: CN2889482Y
Application number: CN 200620029739
Authority: CN
Inventors: 马首锋; 禹殿波; 张小林
Original assignee: GONGYI YVHUA INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: GONGYI YVHUA INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2016-01-06

Abstract

本实用新型涉及一种自动控制装置，特别是涉及一种实验室用有机合成自动控制装置。含有温度控制电路，包括温度传感器，单片机，加热控制电路，A/D转换芯片，显示单元，温度传感器检测到的信号直接或者经放大器放大后经A/D芯片的RFS/、TFS/、DRDY/与单片机的I/O端口P1端相连，单片机P1.3端输出控制信号连接加热控制电路的门控电路输入端，门控电路的输出经光耦连接驱动器，驱动器的输出连接可控硅的控制极，含有速度控制电路，包括单片机，数码管，电动机，电动机驱动器。本实用新型应用范围广泛，试验结果准确，与同类进口设备比较具有价格低廉，性能优良，经久耐用的特点。

Description

实验室用有机合成自动控制装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种自动控制装置，特别是涉及一种实验室用有机合成自动控制装置。

二、背景技术

用来做化学试验用的仪器很多，但使用温度控制的试验仪器还不多，例如中国专利ZL03214434.2《磁力搅拌恒温水浴锅》，主要锅体、加热管、温度控制仪、玻璃仪器、电机、磁体等组成，它主要解决试验中搅拌效果不好，化学液易蒸发的问题。但是它存在着许多缺陷，一次只能单一做一个试验，局限性很强，其温度、搅拌控制范围较窄，其它参数更是无法有效控制，只能做一些简单的试验，不适应大专院校、科研院所、地质矿产、石油化工、卫生防疫、制药行业等单位和部门的教学、科研和分析测试。有机合成基础理论、新方法、新技术、及其相关领域的研究工作取得了一些新的进展，国外有机合成在我国也进行了几十年的推广，国内一些研制也开展了有机化学的研制工作。但由于受到许多因素的制约一直存在一定的差距。

三、发明内容

本实用新型针对目前试验仪器存在诸多缺陷设计制造出与有机合成装置配套使用的温度、转速自动控制装置。

本实用新型的技术方案

一种实验室用有机合成自动控制装置，含有温度控制电路，包括温度传感器，单片机，加热控制电路，A/D转换芯片，显示单元，温度传感器检测到的信号直接或者经放大器放大后经A/D芯片的RFS/、TFS/、DRDY/与单片机的I/O端口P1端相连，单片机P1.3端输出控制信号连接加热控制电路的门控电路输入端，门控电路的另一输入连接过零检测电路的输出端，门控电路的输出经光耦连接驱动器，驱动器的输出连接可控硅的控制极，单片机RXT和TXD端输出通过通讯接口电路联接显示单元或上位机。

温度传感器接入ADG609(01)芯片的SA和SB端，DA端接入A/D芯片的AIN1-和RTD2端，DB端接入A/D芯片的AIN1+和REFIN-端，DB端又通过电阻R19接入A/D芯片的RTD1和REFIN+端，DB又端通过电容C1、C2接GND；ADG609(02)的DA与DB端联接电容C3，AD端接地，DB端联接A/D的AIN2端；A/D芯片的MODE端接地，使器件工作在外部时钟方式，主时钟由10MHZ的石英晶体产生，MCLK0和MCLK1之间串接晶振CRY2，并通过电容C7、C8接地，VSS端接地，AVDD端接电源并通过电容C9、C10并联接地，DVDD端通过电容C11、C12并联接地，A/D芯片的SCLK端通过反相器7404接入单片机的TXD端口，SDATA端接入RXD端口，A/D芯片的A0与单片机的外部扩展存储器PSD311的PA7口相连接，其中P1.3为输入口，用于读取DRDY的状态。

电路通讯串口工作在方式0，即串口用作移位寄存器，由RXD端实现数据的输入、输出，串口移位时钟由TXD端输出，通讯的波特率恒定为FOSC/12，FOSC为10MHz，单片机的XTA1.1与XTA1.2之间联接晶振CRY1，并通过电容C13、C14接地，A/D01转换芯片的Y0～Y5分别联接六个热电偶的一个接线端子，A/D02转换芯片的Y0～Y5分别联接六个热电偶的另一个接线端子，A/D01芯片的A、B、C端分别与A/D02芯片的A、B、C端并联后接入单片机的P1.0、P1.1、P1.2端，A/D01和A/D02芯片的INT、VCC、VSS接地，A/D01芯片的OUT端接入单片机的TXD端和DS229芯片的T2IN端，A/D02芯片的OUT端接入单片机的RXD端和DS229芯片的R1OUT端；单片机的RST端通过电阻R1接地和电容C15接电源，VCC、EA端接电源并通过电容C16、C17并联接地；DS229芯片的C1+和C1-之间联接电容C18，V+端通过电容C19接地，C2+和C2-之间联接电容C20，V-端通过电容C21接地，VCC接电源并通过并联电容C22、C23接地，R1IN和T2OUT输出联接显示单元。

加热控制电路为可控硅调功方式，双向可控硅和加热丝串接在交流220V、50HZ电源回路中；交流电过零检测电路由变压器通过可调电阻联接芯片LM311，LM311的输出联接芯片MC14528的4和11脚，MC14528的输出Q1和Q2通过二极管联接门控电路的输入端，门控电路的输出联接光耦。

越线断电控制器串接在加热器电路中。

含有速度控制电路，包括单片机，数码管，电动机，电动机驱动器，单片机的T1端与驱动器联接，并联接速度传感器，P0通过电阻联接数码管，P1联接数码管。

单片机的P0.0～P0.6端联接插头J3的2～8脚，同时分别串联电阻R与数码管的a、b、c、d、e、f、g脚联接，同时联接插头11的16、14、12、10、8、6、4脚；单片机的P1.0～P1.3端与数码管的12、9、8、6脚联接，同时联接插头J1的1、3、5、7脚；单片机的XTA1.1和XTA1.2之间联接12M晶振，并通过电容C24、C25接地，VSS接地，EA/VPP和VCC联接电源，并通过电容C26与C27并联接地，RST端通过电容C28联接电源，并通过电阻R2接地。

本实用新型积极有益效果

1、该自动控制系统采用现代电子技术、计算机技术的最新发展与现代化学技术相结合而开发出的通用测试系统，硬件采用现代高性能的集成电路进行电路设计制造，具有先进性、可靠性、实用性。

2、用于系统控制、信号发生、数据采集与数据处理的软件是基于WINDOWS98/NT/ME/2000/XP操作系统的运行软件，容易安装使用，用户界面遵守WINDOWS软件的设计规则，只要用户熟悉WINDOWS环境，无须使用说明书就能进行操作，有中英文菜单和界面面显示，命令行参数所有的电化学理论和方法都尽可能采用通用的化学方面的技术术语。系统软件具有强大的功能，包括文件管理、全面的试验控制、灵活的图形显示、放大、还原、多种数据处理功能、数据的存储与打印，更加方便操作者使用。

3、本机有五个控制系统，可以分别对五个试验的温度、搅拌速度进行控制，可使五个不同温度条件下的试验同时进行，温度的范围-10～150℃，控制精度±0.5～0.1℃，转速范围250～1600rpm；试验时间大大缩短，应用范围广泛，试验结果准确，与同类进口设备比较具有价格低廉，性能优良，经久耐用的特点。

四、附图说明

图1、温度自动控制系统框图

图2、温度自动控电路原理图

图3、带通讯接口的温度自动控制电路原理图

图4、过零加热控制电路原理图

图5-1～图5-4、加热控制周期曲线图

图6、速度控制系统框图

图7、速度控制电路原理图

五、具体实施例

实施例一：参见图1，图中AT89S8252 CPU通过A/D转换联接RTD热电偶，CPU输出控制加热控制电路，加热控制电路包括双向可控硅、过零检测电路、加热丝，还包括越线断电电路，CPU与温度显示、键盘联接，CPU联接计算机通讯，CPU还联接PID调节器。

图2中热电偶接入ADG609(01)芯片的SA和SB端，DA端接入A/D芯片的AIN1-和RTD2端，DB端接入A/D芯片的AIN1+和REFIN-端，DB端又通过电阻R19接入A/D芯片的RTD1和REFIN+端，DB又端通过电容C1、C2接GND；ADG609(02)的DA与DB端联接电容C3，AD端接地，DB端联接A/D的AIN2端；A/D芯片的MODE端接地，使器件工作在外部时钟方式，主时钟由10MHZ的石英晶体产生，MCLK0和MCLK1之间串接晶振CRY2，并通过电容C7、C8接地，VSS端接地，AVDD端接电源并通过电容C9、C10并联接地，DVDD端通过电容C11、C12并联接地，A/D芯片的SCLK端通过反相器7404接入单片机的TXD端口，SDATA端接入RXD端口，A/D芯片的A0与单片机的外部扩展存储器PSD311的PA7口相连接，其中P1.3为输入口，用于读取DRDY的状态。

图4加热控制电路为可控硅调功方式，双向可控硅和加热丝串接在交流220V、50HZ电源回路中；交流电过零检测电路由变压器通过可调电阻联接芯片LM311，LM311的输出联接芯片MC14528的4和11脚，MC14528的输出Q1和Q2通过二极管联接门控电路的输入端，门控电路的输出联接光耦。越线控制是加热回路中串联独立的、带有温度设定的液体膨胀式温度计。

图5-1加热控制电路可控硅导通1/8周期，即12.5％；图5-2加热控制电路可控硅导通1/4周期，即25％；图5-3加热控制电路可控硅导通1/2周期，即50％；图5-4加热控制电路可控硅导通1个周期，即100％。

传感器检测到的信号经放大器放大，又经24位高精度的A/D转换器转换得到相应的数字量，再送到单片机进行判断和PID运算，得到相应的控制量，采用单片机软件在P1.3引脚上产生的受过零同步脉冲同步后经光耦管和驱动器输出送至可控硅的控制极上，控制可控硅的通、断，从而实现对温度的控制。为了达到过零触发的目的，此加热控制电路设有零检测电路，此电路输出对应于50HZ交流电压的时刻，做为触发双向可控硅的同步脉冲，使可控硅在零电压时刻触发导通。当有温度超过最高极限温度时(即超出液体膨胀式温度计设定值)，液体膨胀式温度计断开，即加热丝失电停止加热，有效的防止了万一发生漏电时温度超出上限值对试验造成的不良影响。

实施例二参见图1、3、4、5-1～5-4，图中符号所代表的意义与实施例一相同，不再重述，不同之处是图3中电路通讯串口工作在方式0，即串口用作移位寄存器，由RXT端实现数据的输入、输出，串口移位时钟由TXD端输出，通讯的波特率恒定为FOSC/12，FOSC为10MHz，单片机的XTA1.1与XTA1.2之间联接晶振CRY1，并通过电容C12、C14接地，A/D01转换芯片的Y0～Y5分别联接六个热电偶的一个接线端子，A/D02转换芯片的Y0～Y5分别联接六个热电偶的另一个接线端子，A/D01芯片的A、B、C端分别与A/D02芯片的A、B、C端并联后接入单片机的P1.0、P1.1、P1.2端，A/D01和A/D02芯片INT、VCC、VSS接地，A/D01芯片的OUT端接入单片机的TXD端和DS229芯片的T2IN端，A/D02芯片的OUT端接入单片机的RXD端和DS229芯片的R1OUT端；单片机的RST端通过电阻R1接地和电容C15接电源，VCC、EA端接电源并通过电容C16、C17并联接地；DS229芯片的C1+和C1-之间联接电容C18，V+端通过电容C19接地，C2+和C2-之间联接电容C20，V-端通过电容C21接地，VCC接电源并通过并联电容C22、C23接地，R1IN和T2OUT输出联接显示单元。

实施例三：参见图6、7，微调旋钮将信号输入至马达驱动器，马达驱动器输出联接单片机，单片机输出信号至数码管显示，马达驱动器驱动直流马达。

单片机的P0.0～P0.6端联接插头J3，同时分别串联电阻R与数码管的a、b、c、d、e、f、g脚联接，同时联接插头J1；单片机的P1.0～P1.3端与数码管的12、9、8、6脚联接，同时联接插头J1；单片机的XTA1.1和XTA1.2之间联接12M晶振，并通过电容C24、C25接地，VSS接地，EA/VPP和VCC联接电源，并通过电容C26与C27并联接地，RST端通过电容C28联接电源，并通过电阻R2接地。

通过外部设置设定速度，单片机输出控制信号至马达驱动器，马达驱动器驱动马达，同时单片机P0口输出段码，P1口通过译码输出位码，输出信号至数码管显示。

Claims

1、一种实验室用有机合成自动控制装置，含有温度控制电路，包括温度传感器，单片机，加热控制电路，A/D转换芯片，显示单元，其特征是：温度传感器检测到的信号直接或者经放大器放大后经A/D芯片的RFS/、TFS/、DRDY/与单片机的I/O端口P1端相连，单片机P1.3端输出控制信号连接加热控制电路的门控电路输入端，门控电路的另一输入连接过零检测电路的输出端，门控电路的输出经光耦连接驱动器，驱动器的输出连接可控硅的控制极，单片机RXT和TXD端输出通过通讯接口电路联接显示单元或上位机。

2、根据权利要求1所述实验室用有机合成自动控制装置，其特征是：温度传感器接入ADG609(01)芯片的SA和SB端，DA端接入A/D芯片的AIN1-和RTD2端，DB端接入A/D芯片的AIN1+和REFIN-端，DB端又通过电阻R19接入A/D芯片的RTD1和REFIN+端，DB又端通过电容C1、C2接GND；ADG609(02)的DA与DB端联接电容C3，AD端接地，DB端联接A/D的AIN2端；A/D芯片的MODE端接地，使器件工作在外部时钟方式，主时钟由10MHZ的石英晶体产生，MCLK0和MCLK1之间串接晶振CRY2，并通过电容C7、C8接地，VSS端接地，AVDD端接电源并通过电容C9、C10并联接地，DVDD端通过电容C11、C12并联接地，A/D芯片的SCLK端通过反相器7404接入单片机的TXD端口，SDATA端接入RXD端口，A/D芯片的A0与单片机的外部扩展存储器PSD311的PA7口相连接，其中P1.3为输入口，用于读取DRDY的状态。

3、根据权利要求1所述实验室用有机合成自动控制装置，其特征是：电路通讯串口工作在方式0，即串口用作移位寄存器，由RXD端实现数据的输入、输出，串口移位时钟由TXD端输出，通讯的波特率恒定为FOSC/12，FOSC为10MHz，单片机的XTA1.1与XTA1.2之间联接晶振CRY1，并通过电容C13、C14接地，A/D01转换芯片的Y0～Y5分别联接六个热电偶的一个接线端子，A/D02转换芯片的Y0～Y5分别联接六个热电偶的另一个接线端子，A/D01芯片的A、B、C端分别与A/D02芯片的A、B、C端并联后接入单片机的P1.0、P1.1、P1.2端，A/D01和A/D02芯片的INT、VCC、VSS接地，A/D01芯片的OUT端接入单片机的TXD端和DS229芯片的T2IN端，A/D02芯片的OUT端接入单片机的RXD端和DS229芯片的R1OUT端；单片机的RST端通过电阻R1接地和电容C15接电源，VCC、EA端接电源并通过电容C16、C17并联接地；DS229芯片的C1+和C1-之间联接电容C18，V+端通过电容C19接地，C2+和C2-之间联接电容C20，V-端通过电容C21接地，VCC接电源并通过并联电容C22、C23接地，R1IN和T2OUT输出联接显示单元。

5、根据权利要求1所述的实验室用有机合成自动控制装置，其特征是：加热控制电路为可控硅调功方式，双向可控硅和加热丝串接在交流220V、50HZ电源回路中；交流电过零检测电路由变压器通过可调电阻联接芯片LM311，LM311的输出联接芯片MC14528的4和11脚，MC14528的输出Q1和Q2通过二极管联接门控电路的输入端，门控电路的输出联接光耦。

6、根据权利要求1～5任一项所述的实验室用有机合成自动控制装置，其特征是：越线断电控制器串接在加热器电路中。

7、根据权利要求6所述的实验室用有机合成自动控制装置，其特征是：含有速度控制电路，包括单片机，数码管，电动机，电动机驱动器，单片机的T1端与驱动器联接，并联接速度传感器，P0通过电阻联接数码管，P1联接数码管。

8、根据权利要求7所述的实验室用有机合成自动控制装置，其特征是：单片机的P0.0～P0.6端联接插头J3的2～8脚，同时分别串联电阻R与数码管的a、b、c、d、e、f、g脚联接，同时联接插头J1的16、14、12、10、8、6、4脚；单片机的P1.0～P1.3端与数码管的12、9、8、6脚联接，同时联接插头J1的1、3、5、7脚；单片机的XTA1.1和XTA1.2之间联接12M晶振，并通过电容C24、C25接地，VSS接地，EA/VPP和VCC联接电源，并通过电容C26与C27并联接地，RST端通过电容C28联接电源，并通过电阻R2接地。