一種溫度控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及工業(yè)溫度控制領(lǐng)域，具體涉及一種溫度控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]加熱在工業(yè)界中得到廣泛的應(yīng)用。由于加熱需要大量的能量，因此，必須有合適可靠的溫度控制，以防止發(fā)生過熱，避免導(dǎo)致設(shè)備損壞和火災(zāi)等嚴重的安全隱患。
[0003]傳統(tǒng)的溫度控制使用溫度檢測裝置作為唯一的反饋信號(包括熱電偶、熱電阻，等)進行溫度控制，這是一種被動的溫度控制方法。如果溫度檢測裝置或者繼電器發(fā)生故障時，溫度控制就會失靈。例如，如果熱電偶在溫度低于設(shè)定溫度的測量點的位置短路，將導(dǎo)致加熱器過熱。即使使用額外的安全設(shè)備，如溫度保險絲，因為它在高溫下運行，可能會導(dǎo)致加熱器的嚴重的老化。又如半導(dǎo)體下游管線加熱，從反應(yīng)室來的高溫氣體可能將加熱整個加熱管道，特別是當(dāng)氣體流量很高時，當(dāng)用傳統(tǒng)溫度控制方法時，由于溫度依賴純粹溫度檢測裝置反饋，如此高的溫度可能會導(dǎo)致誤警，從而影響工藝過程。
[0004]通常，單一的加熱器用來達到控溫的目的。因此，單個溫度控制往往足夠了。然而，在半導(dǎo)體工業(yè)中，經(jīng)常需要對較長的栗線進行加熱，而且需要確保統(tǒng)一和可靠的溫度控制。此外，這些加熱管道往往需要預(yù)防性維護，加熱器必須便于裝拆，因此，必須采用多個溫度控制器以達到以上的要求。這就要求一種低成本，而且可靠的溫度控制器。此外，由于加熱管道往往很長，能耗成為一個嚴重的問題。另外，加熱的溫度要求取決于工藝過程的要求，因此，靈活方便的改變設(shè)定溫度和功率控制對于半導(dǎo)體工藝管道的加熱是非常重要的。
[0005]此外，在長管道加熱的工作條件下(例如半導(dǎo)體工藝管道加熱)，需要同時使用多個溫度控制器(有時可達幾十個)，溫度報警和監(jiān)測通常是針對整個工藝管道，而不是對單個溫度控制器進行。需要在溫度控制器的基礎(chǔ)上，涉及相應(yīng)的加熱器報警與控制模塊從而檢測整個加熱管道的工作狀態(tài)和控制多個加熱器。
[0006]目前的報警裝置功能都比較單一，通過串聯(lián)溫度控制器中的報警繼電器，僅能提供低溫報警和顯示正常工作狀態(tài)。另外，多點通信協(xié)議(如RS485、以太網(wǎng)、EtherCAT)可以用于對單個溫度控制器的控制，但是，因為每個控制器中必須包括通信硬件，這導(dǎo)致溫度控制器的成本增加和體積的增大。另外，每個溫度控制器必須有相應(yīng)的地址，使得加熱器的安裝和溫度的設(shè)置變得非常復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種溫度控制器，包括微處理器、溫度檢測裝置、電流檢測裝置、控制繼電器和外部接口，溫度檢測裝置檢測加熱器的工作溫度，電流檢測裝置檢測通過加熱元件的電流值，微處理器根據(jù)從溫度檢測裝置、電流檢測裝置接收到的溫度和電流值，確定溫度控制器的工作狀態(tài)，發(fā)送控制信號給控制繼電器，從而控制加熱器工作以調(diào)整溫度。
[0008]還有，本發(fā)明的溫度控制器包括安全繼電器，其在微處理器確定溫度控制器的工作狀態(tài)為非正常時，控制控制繼電器以切斷加熱器的供電。
[0009]更重要的是，微處理器外部接口連接有光耦固態(tài)繼電器和光電耦合器，光耦固態(tài)繼電器是用于提供報警信號，光電耦合器用于溫度控制器的遠程控制。
[0010]具體的，光親固態(tài)繼電器包括發(fā)光二極管和功率開關(guān)，光電親合器包括發(fā)光二極管和光敏三極管，光耦固態(tài)繼電器的功率開關(guān)的一端與光電耦合器的發(fā)光二極管的正極相連，該連接端構(gòu)成加熱器溫度控制器的輸入端，光耦固態(tài)繼電器的功率開關(guān)的另一端為加熱器溫度控制器的第一輸出端，光電親合器的發(fā)光二極管的負極構(gòu)成加熱器溫度控制器的第二輸出端;光耦固態(tài)繼電器的發(fā)光二極管的正極連接到直流電源，光耦固態(tài)繼電器的發(fā)光二極管的負極與微處理器的一個I /0接口連接;光電耦合器的光敏三極管的集電極連接到直流電源，發(fā)射極接地的同時連接到微處理器的CCP和模擬信號輸入端。
[0011]需要說明的是，前述直流電源均可為5V直流電源。
[0012]此外，控制繼電器并聯(lián)有固態(tài)雙向可控硅。
[0013]優(yōu)選的，微處理器具有零電壓檢測功能。
[0014]本發(fā)明的溫度控制器在溫度測量的同時加入電流測量，從而可以正確的判斷加熱器的工作狀態(tài)，極大地提高了溫度控制器的可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明溫度控制器的方框圖；
[0016]圖2是本發(fā)明具有多個圖1所示溫度控制器的加熱器報警及控制模塊的電路圖；
[0017]圖3是本發(fā)明加熱器報警及控制模塊的正常報警操作工況下的等效電路；
[0018]圖4是本發(fā)明加熱器報警及控制模塊的溫度設(shè)定操作工況下的等效電路；
[0019]圖5是本發(fā)明加熱器報警及控制模塊的加熱器睡眠控制/激活第二個溫度控制工況下的等效電路。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的溫度控制器包括微處理器、溫度檢測裝置、電流檢測裝置、安全繼電器、控制繼電器和外部接口，其中，溫度檢測裝置檢測加熱器的工作溫度，電流檢測裝置檢測通過加熱元件的電流值，微處理器根據(jù)從溫度檢測裝置、電流檢測裝置接收到的溫度和電流值，確定溫度控制器的工作狀態(tài)，發(fā)送控制信號給安全繼電器和控制繼電器，從而控制加熱器工作狀態(tài)以調(diào)整溫度。安全繼電器用于在微處理器確定溫度控制器的工作狀態(tài)為非正常時，切斷加熱器的供電。
[0021]外部接口連接有光耦固態(tài)繼電器和光電耦合器，光耦固態(tài)繼電器是用于提供報警信號，例如，當(dāng)加熱器達到設(shè)定溫度值時，該光耦固態(tài)繼電器會工作在導(dǎo)通狀態(tài)，發(fā)送報警信息，而當(dāng)加熱器溫度低于溫度設(shè)定值時，該光耦固態(tài)繼電器會工作在開路狀態(tài)。該光耦固態(tài)繼電器是由微處理器控制。光電耦合器用于溫度控制器的遠程控制，如切換加熱器控制與工作模式，以及改變溫度設(shè)定值，光電耦合器的工作模式由外部信號的強度來控制。當(dāng)外部信號很弱、其功率不足于驅(qū)動該光電耦合器時，(例如，由微處理器發(fā)出的PWM信號)，光電耦合器不動作；當(dāng)外部信號很強時，驅(qū)動該光電耦合器，點亮光電耦合器中的LED，從而將信號傳給微處理器，用于溫度控制器的溫度設(shè)定，或者確定溫度控制器的工作模式。
[0022]通常情況下，管道加熱需要保證一定的加熱溫度。但是，為了達到節(jié)能或者工藝的目的，加熱器的溫度在一定條件下可以適當(dāng)降低，甚至可以關(guān)閉加熱器。本發(fā)明的溫度控制器，可以預(yù)先設(shè)定兩個不同的溫度，并進行加熱器的工作模式(溫度)的快速切換。
[0023]總之，本發(fā)明中的溫度控制，既可以在沒有外部控制信號的條件下獨立工作(溫度控制)，也可根據(jù)外部的連線，進行低溫/高溫報警，進入兩種不同的工作模式，或者進行溫度控制器的溫度設(shè)定值的設(shè)置操作。
[0024]本發(fā)明的溫度控制器中，溫度檢測裝置檢測加熱器工作溫度，電流檢測裝置還檢測加熱元件電流值，可以確定加熱器運行狀態(tài)。因為在正常工況下，加熱器加熱通電時，電流大于零。而當(dāng)加熱器關(guān)閉冷卻時電流則為零。通過結(jié)合的電流和溫度的測量，可以準確確定加熱器的工作狀態(tài)。
[0025]如果當(dāng)前電流值大于零，而加熱器空間溫度不上升，則確定熱電偶失靈。如果當(dāng)前電流值大于零，而測量溫度卻在下降，則確定該熱電偶被接反。在這些條件下加熱器必須立即關(guān)閉，并發(fā)送報警信息，否則溫度將持續(xù)升高，直到熱保險絲被熔斷。此外，如果溫度正在上升，但電流等于零，這證明氣體在沿管線向加熱套反向加熱。在此條件下，雖然可以發(fā)出溫度過高的警告，但是，沒有必要停止整個工藝進程，從而，避免不必要的停機損失。
[0026]由于高壓機械繼電器動作時會產(chǎn)生電弧，這種高壓電弧所產(chǎn)生的熱量，往往可以將觸點溶化和氧化，從而大大縮短了機械繼電器的工作壽命。在額定的最大工作電流條件下，普通機械繼電器的壽命只有10萬次。這對于溫度控制來說是遠遠不夠的。但是，如果單獨使用固態(tài)雙向可控硅繼電器，由于較高的內(nèi)阻，在大電流的工作狀態(tài)下，會產(chǎn)生大量的熱量。這不僅要求大體積的散熱器，而且降低了元件的可靠性。為此，如圖1所示，本發(fā)明溫度控制器的控制繼電器并聯(lián)有固態(tài)雙向可控硅，來達到消除機械繼電器動作時所產(chǎn)生的電弧，從而達到增加機械繼電器壽命的目的。在每次機械繼電器動作之前，先將固態(tài)雙向可控硅導(dǎo)通。這樣，極大的降低了機械繼電器觸點的電壓(〈IV)，避免了高壓機械繼電器動作時所產(chǎn)生的電弧。無弧繼電器技術(shù)的使用，可以將工作壽命提高成百倍。
[0027]