專利名稱：吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置，屬自動控制技術(shù)，特別涉及單片微機應(yīng)用技術(shù)。
吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機是由處理風(fēng)機將潮濕空氣(待處理空氣)送入吸附式轉(zhuǎn)輪除濕區(qū)，空氣的水分被吸附劑吸附，得到相對濕度極低的干燥空氣，以達(dá)到除濕的目的；同時，再生空氣經(jīng)加熱后逆向通過吸附式轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，將吸附劑內(nèi)的水份解吸出來并帶走，恢復(fù)吸附劑的吸濕能力。整個過程為一反復(fù)除濕與再生的周期性過程，確保了連續(xù)除濕，得到狀態(tài)穩(wěn)定的干燥氣流的高效除濕干燥凈化設(shè)備。它既可用于熱敏性食品及生物制品的低濕脫水分離，又可用于有濕度要求的生產(chǎn)環(huán)境中干燥凈化處理。但是，目前國內(nèi)生產(chǎn)的吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機其檢測控制部件，僅是對溫度或濕度參數(shù)進(jìn)行檢測、顯示而沒有對濕度參數(shù)實行設(shè)定控制，只是由值班人員觀察溫度及濕度顯示參數(shù)再由人工調(diào)節(jié)控制。這樣，不但值班人員勞動強度大，而且很難準(zhǔn)確地對溫度及濕度參數(shù)定值實時自動控制，這使得其難于適應(yīng)在不同的生產(chǎn)場合中應(yīng)用。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機存在僅顯示其溫度、濕度參數(shù)并由值班人員觀察這些參數(shù)再由人工進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使得值班人員勞動強度大、且無法準(zhǔn)確地對溫度及濕度參數(shù)實行定值實時自動控制、無法適應(yīng)在不同的生產(chǎn)場合中應(yīng)用等的缺點和問題，研制設(shè)計一種智能型的、能輸入多路溫度及濕度參數(shù)、能根據(jù)不同的生產(chǎn)場合任意設(shè)定溫度、濕度控制值，實行無人值班的閉路實時自動控制的吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的本單片微機控制裝置的操作顯示面板示意圖如


圖1所示，其電路方框圖如圖2所示，其電路原理圖如圖3所示。本單片微機控制裝置由面板、顯示電路板、主電路板共同連接構(gòu)成，顯示電路板裝于面板上，面板裝于吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的箱體外，主電路板固裝于吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機箱體內(nèi)支架上，面板上部裝有相對濕度顯示屏1、除濕機出口溫度顯示屏2、再生溫度顯示屏3并分別與電路板上相應(yīng)的模擬放大電路11、13、15以及分別與濕度傳感器10、除濕機出口溫度傳感器12、再生溫度傳感器14相連接；面板的中部裝有運行指示燈4、超溫報警指示燈5、電源報警指示燈6、轉(zhuǎn)輪報警指示燈7，并與電路板上顯示驅(qū)動器20相應(yīng)點連接；面板下部裝有開機/增量值按鈕8、關(guān)機/設(shè)定按鈕9并分別與電路板上操作電路25相應(yīng)點相連接；其電路由濕度傳感器10、模擬放大電路11、除濕機出口溫度傳感器12、模擬放大電路13、再生溫度傳感器14、模擬放大電路15、多路轉(zhuǎn)換器16、有源濾波電路17、A/D轉(zhuǎn)換器18、單片微機19、串行顯示驅(qū)動器20、數(shù)碼管/指示燈21、交流電壓相序檢測電路22、開關(guān)量檢測電路23、控制電路24、操作電路25、E2PROM存貯器26共同連接構(gòu)成吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置，其相互連接關(guān)系為濕度傳感器10通過濕度傳感信號傳輸線與模擬放大電路11相電氣連接；除濕機出口溫度傳感器12通過溫度傳感信號傳輸線與模擬放大器電路13相電氣連接；再生溫度傳感器14通過溫度傳感信號傳輸線與模擬放大電路15相電氣連接；模擬放大電路11、模擬放大電路13、模擬放大電路15分別通過模擬放大信號傳輸線與多路轉(zhuǎn)換器16相并聯(lián)連接；多路轉(zhuǎn)換器16的輸出端通過多路轉(zhuǎn)換信號輸出線與有源濾波電路17相電氣連接，有源濾波電路17通過濾波信號輸出線與A/D轉(zhuǎn)換器18相電氣連接，單片微機19分別通過A/D轉(zhuǎn)換信號線、顯示驅(qū)動信號線、交流電壓相序檢測信號線、開關(guān)量檢測信號線、控制信號線、操作信號線、存貯信號線分別與A/D轉(zhuǎn)換器18、串行顯示驅(qū)動器20、交流電壓相序檢測電路22、開關(guān)量檢測電路23、控制電路24、操作電路25、E2PROM存貯器26相電氣連接，串行顯示驅(qū)動器20通過顯示驅(qū)動信號輸出線與數(shù)碼管/指示燈相連接。
本控制裝置采用計算機編程(其程序流程方框圖如圖4所示)，在按壓關(guān)機/設(shè)定按鈕9后開啟電源，自動轉(zhuǎn)到設(shè)定狀態(tài)，通過操作開機/增量值按鈕8、關(guān)機/設(shè)定按鈕9及數(shù)字顯示屏1～3的顯示提示，輸入相對濕度上限及下限控制值并存貯于E2PROM存貯器26中，使控制數(shù)據(jù)不丟失；在正常操作狀態(tài)下，開啟電源后，本控制裝置自動檢測濕度、除濕機出口溫度、再生溫度參數(shù)并進(jìn)行顯示，并由JZ5輸入接口的交流電壓相序檢測電路對輸入的交流相序進(jìn)行檢測，以防止三相電機反轉(zhuǎn)，若A、B、C交流電壓為順相，電源報警指示燈6滅，反之，A、B、C交流電壓為逆相，電源報警指示燈6亮，此時本控制裝置不能啟動，必須對調(diào)兩根交流電源相線，電源報警指示燈6滅，本控制裝置處于正常的操作狀態(tài)，按壓開機/增量值按鈕8，運行指示燈4亮，單片微機19通過控制信號傳輸線對控制電路24發(fā)出控制指令，對吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的主風(fēng)機、再生風(fēng)機、旋轉(zhuǎn)輪電機及主、副電加熱器進(jìn)行控制，控制濕度、出口溫度及再生溫度參數(shù)并通過數(shù)字顯示屏1～3顯示；控制過程中機組的運行狀態(tài)由開關(guān)量檢測電路23反饋回單片微機19，單片微機19經(jīng)數(shù)據(jù)處理來確定運行狀態(tài)是正常還是出現(xiàn)故障，在正常狀態(tài)下，本控制裝置可構(gòu)成無人值班的閉環(huán)控制裝置；在出現(xiàn)故障時，單片微機19根據(jù)故障狀態(tài)自動啟動報警指示燈，并停止機組的運行；在上述控制過程中，單片微機19由存貯在E2PROM內(nèi)的相對濕度上限及下限控制值來確定其控制范圍。當(dāng)濕度傳感器10所檢測的相對濕度低于下限控制值時，單片微機19自動發(fā)出停機指令關(guān)閉吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機；當(dāng)濕度傳感器10所測量相對濕度高于上限控制值時，單片微機19自動發(fā)出開機指令并啟動吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機。
本控制裝置的基本電路原理圖如圖3所示。其濕度傳感器10、除濕機出口溫度傳感器12的信號通過JZ1接口輸入，模擬放大電路11由運算放大集成件U11～U13、電阻R12～R16、R29～R30、電位器W1～W2共同電氣連接構(gòu)成；模擬放大電路13由運算放大集成件U14、電阻R17～R22、電位器W3～W4共同電氣連接構(gòu)成；再生溫度傳感器14的信號通過JZ2接口輸入，模擬放大電路15由運算放大器集成件U15、電阻R23～R28、電位器W5～W6共同電氣連接構(gòu)成；多路轉(zhuǎn)換器16由電子模擬轉(zhuǎn)換模塊U10構(gòu)成；有源濾波電路17由運算放大集成件U16、電阻R31～R34、電容C5～C6共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；A/D轉(zhuǎn)換器18由A/D轉(zhuǎn)換器集成件U5、電阻R35～R37、電容C7～C9、電位器W7共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；單片微機19由CPU集成件U1、反相緩沖集成件U4、排電阻RRz、晶體XC、電阻R1、電容C1、C10～C11共同連接構(gòu)成；串行顯示驅(qū)動器20由串行顯示驅(qū)動集成件U2、電阻R44連接構(gòu)成；數(shù)碼管/指示燈21由數(shù)碼管G1～G7、指示燈LD1～LD4共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；交流電壓信號通過JZ1接口輸入，交流電壓相序檢測電路22由光電耦合集成件U6～U7、反相緩沖集成件U9、電阻R38～R41、二極管D5～D7共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；開關(guān)量信號通過JZ3接口輸入，開關(guān)量檢測電路23由反相緩沖集成件U9、電阻R2～R10、電容C2～C4、二極管D1～D4、恒壓管Z1共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；控制電路24由反相緩沖集成件U4、驅(qū)動器集成件U3、繼電器J1～J4、二極管D8～D10、電容C12～C15共同電氣連接構(gòu)成；其控制信號通過JZ4接口輸出；操作電路25由按鈕K1～K2、電阻R2、R42～R43共同電氣連接構(gòu)成；E2PROM存貯器26由E2PROM集成件U8構(gòu)成；電路工作原理為濕度傳感器、出口溫度傳感器、再生溫度傳感器的輸出信號變成電參數(shù)后，由各自獨立的模擬放大電路進(jìn)行放大，然后經(jīng)由U10構(gòu)成的多路轉(zhuǎn)換器進(jìn)行選擇，再經(jīng)U16構(gòu)成的有源濾波電路進(jìn)行低通濾波，并輸送到U4～U5構(gòu)成的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸送到單片微機，由單片機CPU根據(jù)輸入的濕度及溫度值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并經(jīng)控制電路發(fā)出控制指令，并由U3～U4及繼電器J1～J4構(gòu)成的控制電路執(zhí)行操作，經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)通過U2構(gòu)成的串行顯示驅(qū)動器驅(qū)動數(shù)碼管進(jìn)行顯示，從而構(gòu)成了一個閉環(huán)控制裝置。在上述控制過程中，吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的故障信號通過由U9、二極管D1～D4、恒壓管Z1構(gòu)成的開關(guān)量檢測電路輸入單片微機，當(dāng)出現(xiàn)故障時，CPU會自動執(zhí)行停機操作及通過指示燈發(fā)出報警信號；另外，CPU根據(jù)U8構(gòu)成的E2PROM存貯器保存的濕度上限及下限控制值所確定的控制范圍，實現(xiàn)自動開機或停機操作，構(gòu)成了無人值班的閉環(huán)控制裝置。
本實用新型與現(xiàn)有無自動控制的吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機相比有如下的優(yōu)點和有益效果(1)由于本控制裝置是單片微機控制的智能型裝置，能對運行過程中吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的濕度及溫度參數(shù)進(jìn)行實時自動檢測控制，并由檢測數(shù)據(jù)的結(jié)果去控制除濕機的主風(fēng)機、再生風(fēng)機、轉(zhuǎn)輪電機及主、副電加熱器的運行狀態(tài)，從而構(gòu)成了一個閉環(huán)控制裝置；(2)本控制裝置采用了交流電壓相序檢測以防止機組內(nèi)的三相電動機反轉(zhuǎn)，有效地避免事故的發(fā)生；(3)本控制裝置采用了串行E2PROM存貯器、串行顯示驅(qū)動器等電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、濕度上限及下限控制值數(shù)據(jù)停電不丟失，檢測控制準(zhǔn)確、可靠、不需要專門的維護(hù)保養(yǎng)；(4)本控制裝置自動檢測控制程度高，操作方便、能大大減輕值班人員的勞動強度，能實現(xiàn)無人值班的吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的實時自動控制。
下面對說明書附圖進(jìn)一步說明如下
圖1是吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置操作顯示面板示意圖，圖2是其的電路方框圖，圖3是其基本電路原理圖；圖4是其軟件程序流程方框圖。各圖中1為相對濕度顯示屏，2為除濕機出口溫度顯示屏，3為再生溫度顯示屏，4為運行指示燈，5為超溫報警指示燈，6為電源報警指示燈，7為轉(zhuǎn)輪報警指示燈，8為開機/增量值按鈕K1,9為關(guān)機/設(shè)定按鈕K2,JZ1為濕度傳感器出口、干燥機出口溫度傳感器輸入接口，JZ2為再生溫度傳感器輸入接口，JZ3為機組狀態(tài)開關(guān)量輸入接口，JZ4為控制輸出接口，JZ5為交流電壓檢測輸入接口。
本實用新型的實施方式可為如下(1)用一般的機加工方法加工面板和繪制顯示電路板、主電路板。發(fā)明人曾按
圖1所示設(shè)計、并采用塑料彩色絲印加工出本裝置的面板，面板尺寸為100×90mm。然后再按
圖1所示，設(shè)計排列、加工、安裝相對濕度顯示屏、除濕機出口溫度顯示屏、再生溫度顯示屏、運行指示燈LD1、超溫報警指示燈LD2、電源報警指示燈LD3、轉(zhuǎn)輪報警指示燈LD4、開機/增量值按鈕K1、關(guān)機/設(shè)定按鈕K2等；(2)按圖3所示繪制印刷顯示電路板、主電路板，并篩選電器元件，其中集成件U1可選用MCS-51型單片微機，U2可選用MAU7921、串行顯示驅(qū)動器U3可選用MC1413外設(shè)驅(qū)動器，U4可選用74LS04反相緩沖集成件，U5可選用MC14433型A/D轉(zhuǎn)換器，U6、U7可選用光電耦合集成件4N25,U8可選用24LC01串行E2PROM存貯器，U9可選用74LS04反相緩沖集成件，U10可選用4051型電子模擬轉(zhuǎn)換器，U12～U16可選用OP07型運算放大器；(3)按圖3所示，安裝好顯示電路板與主電路板并經(jīng)固定后，并按上面說明書所述的連接關(guān)系進(jìn)行電氣連接，再將JZ1～JZ5接口與輸入，輸出信號線進(jìn)行電氣連接，然后，經(jīng)通加電和簡單的調(diào)試，便能較好地實施本實用新型。發(fā)明人按上述的實施方法制作的樣機可在0～50℃的環(huán)境溫度下工作，相對濕度的檢測范圍為0～99RH％，出口溫度的檢測范圍0～99℃，再生溫度檢測范圍0～199℃，控制準(zhǔn)確度為最后1位數(shù)字≤±2。
實施使用本控制裝置時，應(yīng)預(yù)先把輸入、輸出信號與本控制裝置JZ1～JZ5對應(yīng)進(jìn)行電氣連接，在本控制裝置設(shè)定狀態(tài)中，通過按鈕K1～K2的操作及數(shù)碼管G1～G7的顯示，把濕度上限及下限控制值輸入到單片微機，并存貯于E2PROM存貯器內(nèi)，停電后數(shù)據(jù)不丟失。其工作步驟為(1)開啟電源，本控制裝置自動測量、顯示濕度、除濕機出口溫度、再生溫度數(shù)值，并對從JZ5輸入的交流電壓信號進(jìn)行檢測及相序分析，當(dāng)電源報警指示燈LD3亮?xí)r，交流電壓為逆相，此時本控制裝置為防止三相電機反轉(zhuǎn)，不能啟動操作；應(yīng)立即對調(diào)兩根交流電壓相線；當(dāng)電源報警指示燈LD3滅時，可隨時按壓開機/增量值按鈕K1，裝置進(jìn)入控制狀態(tài)；(2)當(dāng)按壓開機/增量值按鈕K1時，運行指示燈LD1亮，單片微機發(fā)出控制指令，啟動吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機組的主風(fēng)機、再生風(fēng)機、轉(zhuǎn)輪電機及主、副電加熱器工作，并根據(jù)反饋的濕度、干燥機出口溫度、再生溫度數(shù)據(jù)，由單片微機來改變其操作狀態(tài)，構(gòu)成了閉環(huán)控制裝置；(3)當(dāng)機組運行到濕度下限控制設(shè)定值時，單片微機會實現(xiàn)自動關(guān)機；當(dāng)濕度傳感器檢測的數(shù)據(jù)達(dá)到上限控制值時，單片微機重新起動機組工作；(4)當(dāng)從JZ3開關(guān)量輸入接口檢測的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，單片微機自動判斷是否出現(xiàn)故障；當(dāng)機組運行發(fā)生故障時，本控制裝置會自動停機，并由指示燈LD3～LD5發(fā)出報警感信號。在控制過程中，本控制裝置對吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機組實現(xiàn)無人值班的自動控制。
權(quán)利要求1.一種吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置，其特征在于它由其面板、顯示電路板、主電路板共同連接構(gòu)成，顯示電路板裝于面板上，面板裝于吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的箱體外，電路板固裝于吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機箱體內(nèi)支架上，面板上部裝有相對濕度顯示屏(1)、除濕機出口溫度顯示屏(2)、再生溫度顯示屏(3)并分別與電路板上相應(yīng)的模擬放大電路(11)、(13)、(15)以及分別與濕度傳感器(10)、除濕機出口溫度傳感器(12)、再生溫度傳感器(14)相連接；面板的中部裝有運行指示燈(4)、超溫報警指示燈(5)、電源報警指示燈(6)、轉(zhuǎn)輪報警指示燈(7)，并與電路板上顯示驅(qū)動器(20)相應(yīng)點連接；面板下部裝有開機/增量值按鈕(8)、關(guān)機/設(shè)定按鈕(9)并分別與電路板上操作電路(25)相應(yīng)點相連接；其電路由濕度傳感器(10)、模擬放大電路(11)、除濕機出口溫度傳感器(12)、模擬放大電路(13)、再生溫度傳感器(14)、模擬放大電路(15)、多路轉(zhuǎn)換器(16)、有源濾波電路(17)、A/D轉(zhuǎn)換器(18)、單片微機(19)、串行顯示驅(qū)動器(20)、數(shù)碼管/指示燈(21)、交流電壓相序檢測電路(22)、開關(guān)量檢測電路(23)、控制電路(24)、操作電路(25)、E2PROM存貯器(26)共同連接構(gòu)成吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置，其相互連接關(guān)系為濕度傳感器(10)通過濕度傳感信號傳輸線與模擬放大電路(11)相電氣連接；除濕機出口溫度傳感器(12)通過溫度傳感信號傳輸線與模擬放大器電路(13)相電氣連接；再生溫度傳感器(14)通過溫度傳感信號傳輸線與模擬放大電路(15)相電氣連接；模擬放大電路(11)、模擬放大電路(13)、模擬放大電路(15)分別通過模擬放大信號傳輸線與多路轉(zhuǎn)換器(16)相并聯(lián)連接；多路轉(zhuǎn)換器(16)的輸出端通過多路轉(zhuǎn)換信號輸出線與有源濾波電路(17)相電氣連接，有源濾波電路(17)通過濾波信號輸出線與A/D轉(zhuǎn)換器(18)相電氣連接，單片微機(19)分別通過A/D轉(zhuǎn)換信號線、顯示驅(qū)動信號線、交流電壓相序檢測信號線、開關(guān)量檢測信號線、控制信號線、操作信號線、存貯信號線分別與A/D轉(zhuǎn)換器(18)、串行顯示驅(qū)動器(20)、交流電壓相序檢測電路(22)、開關(guān)量檢測電路(23)、控制電路(24)、操作電路(25)、E2PROM存貯器(26)相電氣連接，串行顯示驅(qū)動器(20)通過顯示驅(qū)動信號輸出線與數(shù)碼管/指示燈相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的一種吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置，其特征在于所述的濕度傳感器(10)、除濕機出口溫度傳感器(12)的信號通過JZ1接口輸入，模擬放大電路(11)由運算放大集成件U11～U13、電阻R12～R16、R29～R30、電位器W1～W2共同電氣連接構(gòu)成；模擬放大電路(13)由運算放大集成件U14、電阻R17～R22、電位器W3～W4共同電氣連接構(gòu)成；再生溫度傳感器(14)的信號通過JZ2接口輸入，模擬放大電路(15)由運算放大器集成件U15、電阻R23～R28、電位器W5～W6共同電氣連接構(gòu)成；多路轉(zhuǎn)換器(16)由電子模擬轉(zhuǎn)換模塊U10構(gòu)成；有源濾波電路(17)由運算放大集成件U16、電阻R31～R34、電容C5～C6共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；A/D轉(zhuǎn)換器(18)由A/D轉(zhuǎn)換器集成件U5、電阻R35～R37、電容C7～C9、電位器W7共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；單片微機(19)由CPU集成件U1、反相緩沖集成件U4、排電阻RRz、晶體XC、電阻R1、電容C1、C10～C11共同連接構(gòu)成；串行顯示驅(qū)動器(20)由串行顯示驅(qū)動集成件U2、電阻R44連接構(gòu)成；數(shù)碼管/指示燈(21)由數(shù)碼管G1～G7、指示燈LD1～LD4共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；交流電壓信號通過JZ1接口輸入，交流電壓相序檢測電路(22)由光電耦合集成件U6～U7、反相緩沖集成件U9、電阻R38～R41、二極管D5～D7共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；開關(guān)量信號通過JZ3接口輸入，開關(guān)量檢測電路(23)由反相緩沖集成件U9、電阻R2～R10、電容C2～C4、二極管D1～D4、恒壓管Z1共同并串聯(lián)連接構(gòu)成；控制電路(24)由反相緩沖集成件U4、驅(qū)動器集成件U3、繼電器J1～J4、二極管D8～D10、電容C12～C15共同電氣連接構(gòu)成；其控制信號通過JZ4接口輸出；操作電路(25)由按鈕K1～K2、電阻R2、R42～R43共同電氣連接構(gòu)成；E2PROM存貯器(26)由E2PROM集成件U8構(gòu)成。
專利摘要本實用新型是吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機的單片微機控制裝置,它由面板及顯示電路板、主電路板固定于機箱體構(gòu)成,面板裝有顯示屏、指示燈、按鈕,它們通過各自信號線與電路板連接,電路由濕度、除濕機出口溫度、再生傳感器、模擬放大電路、多路轉(zhuǎn)換器、有源濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片微機、交流電壓相序檢測電路、開關(guān)量檢測電路、控制電路、操作電路、E
文檔編號F24F3/12GK2444171SQ0023991
公開日2001年8月22日 申請日期2000年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月16日
發(fā)明者黃少先, 丁靜, 楊曉西, 楊建平 申請人:華南理工大學(xué)