混流式液体温度数控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种混流式数控液体温度控制装置，它由一个由步进电机驱动，并装有温度传感器的转阀式混流阀和一个带有单片机、驱动电路和数字显示的控制器组成。控制器根据实测温度与给定温度的偏差，产生控制信号，控制混流阀，自动调节来自冷容器和热容器冷热液体的混合比例，使混合后的液体温度保持在一个允许的误差范围内。该装置具有结构简单，响应速度快、控制精度高等优点，可用于生活用水及工业用水、用油的温度控制。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

Mixed flow type liquid temperature numerical control device

The utility model relates to a mixed flow control liquid temperature control device, which is composed of a stepper motor drive, rotary valve type mixing valve and is provided with a temperature sensor and a single-chip microcomputer, driving circuit and digital display controller. The controller according to the deviation of temperature and a given temperature, generates a control signal to control the mixing valve to automatically adjust the mixing ratio from cold container and container of cold and hot liquids, the temperature of the mixed liquid in a permissible error range. The utility model has the advantages of simple structure, fast response speed, high control precision, etc., and can be used for temperature control of domestic water, industrial water and oil.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于液体温度控制的混流式液体温度数控装置。现有的液体温度控制方法主要有以下两种一是根据实测液体温度与给定温度之间的偏差，加热或冷却容器或管路内的液体，使测温点处的液体温度保持在一个允许的误差范围之内。如果采用加热或冷却容器内液体来实现温控，由于容器内液体质量大，热惯性大，因此，响应速度慢，控制精度差。若加热或冷却管路中的液体，则所需装置的造价昂贵。另一种温控方法是做两个容器，一个盛冷液体，一个盛热液体，利用两个阀门，分别控制冷、热液体的流量，调节混合比例，使混合后的液体达到给定温度。所用的阀门有手动和电动两种结构型式，前者操作困难，响应速度慢，控制精度低，后者体积大，而且两个阀门联调困难，控制精度差。本技术的目的是设计一种结构简单，造价低，响应速度快，控制精度高和便于自动控制的液体温度控制装置，以满足生活及工业用水、用油的温度控制。本技术由混流阀和用导线与混流阀连接的控制器组成；所说的混流阀包含步进电机29、置于步进电机29下方并与之同轴相连的减速器28、与减速器同轴相连的转阀27、与转阀27连通的混流器26；所说的控制器包含温度一频率转换器Ⅰ、单片机Ⅱ和驱动电路Ⅲ，温度一频率转换器的输出端O3与单片机芯片U2的T1口相连，驱动电路中芯片U13的四个输入端A1～A4分别与单片机芯片U2的四个I／O口P1.0～P1.3相连，驱动电路中芯片U15的两个并联的输入端1A、1B与单片机芯片U5的I／O口PB.O相连。与现有液体温度控制阀比较，本技术具有集成化程度高，体积小，响应速度快，控制精度高，成本低，便于自动控制等优点，具有较好的经济效益。以下结合附图叙述本技术的实施例。附图说明图1本技术混流阀的主视图图2本技术转阀的俯视剖面图图3本技术电路原理图。本技术的工作原理如下它与一个装有冷却器的容器和一个装有加热器的容器相接，构成一个液体温度控制系统。冷热液体混合后的实际温度由温度传感器测得，并被转化为脉冲信号，脉冲信号的频率与液体温度成正比。给定温度通过二位十进制拨码盘设定，代表实测温度的脉冲频率与给定温度的频率值比较，如果实测温度高于给定温度，单片机则产生具有一定规律的脉冲信号，经放大后驱动步进电机转动，使混流阀阀芯转动，开大接通冷容器的阀口开度，关小接通热容器的阀口开度，从而增加冷液体的混合比例，使测温点的液体温度降低。如果转阀达到行程的1／2，液体温度仍偏高，这时控制器发出信号，切断热容器中的电加热器。反之，如果实测温度低于给定温度，单片机产生的脉冲信号经放大后将使步进电机向相反方向转动，驱动转阀，开大接通热容器的阀口，关小接通冷容器的阀口，从而增加热液体的混合比例。如果转阀达到行程的1／2，实测温度仍偏低，控制器发出信号，中止冷容器中冷却水的循环。实测温度可从四位数显管LED显示。本技术的具体结构和电路原理如图1、图2、图3所示。在图1、图2中，混流阀中的步进电机29是一个四相混合式步进电机，按八拍运行。所用的减速器28为行星减速器，它有一个太阳轮2，三个行星轮4，一个行星架5和一个齿圈7，太阳轮2借助于紧固螺钉3与步进电机轴1固定，行星架5套在步进电机轴1上，可以转动，行星轮4可转动地套在与行星架5固定的行星轮轴6上，齿圈7同时作为减速器的壳体。转阀27由阀体10、置于阀体10中的阀芯11、位于阀体10上端的隔板18和阀体10下端的底板13、设在阀体10上的限位螺钉14以及密封件8、9、12、15等组成，阀芯11上制有过流孔17和行程槽16，过流孔17的一端开有眉毛槽19，限位螺钉14的一端插入行程槽16中，阀体10上开有三个过流孔E、F、G，其中E口接冷容器，F口接热容器，G口为混合后的液体出口。混流阀中的混流器26由壳体25、固定在壳体25内的带有小轴21的支撑板22、套在小轴21上的混流叶轮20和安装在支撑板22下游壳体25上的温度传感器24组成，支撑板22上开有过流孔23。传感器24内有一个热敏电阻，用环氧树脂封装在黄铜壳体内。传感器通过其壳体上的螺纹固定在混流器壳体25上。当步进电机右转时，经行星减速器减速、增大扭矩后，带动转阀右转，转阀和阀芯间的冷液体流口e开大，热液体流口d关小；当步进电机左转时，流口d开大，流口e关小，从而实现冷热液体的流量控制。液体经过混流叶轮20后，受搅拌作用会混合得更加均匀。图3给出了本技术控制器的电路原理图。图中，温度一频率转换器Ⅰ是一个由定时器U1(555型)构成的方波发生器，定时电阻RT采用热敏电阻(封装在传感器24中)。单片机Ⅱ由芯片U2(8031型)、U4(373型)、U3(2732型)、U5(8155型)、U11(7407型)、U12(7407型)、U6(S－2010A型)、U7(S－2010A型)、U8(7400型)、U14(75451型)、和数显管U9(LC5012－11)、U10(LC5012－11)组成。其中，U14的1A、1B口和2A、2B口各自并联后分别与U2的P3.2口和P3.3口相连，拨码盘U6的A脚和U7的A脚分别与U2的P3.0、P3.1口相连，芯片U8的四个输出端Y1～Y4分别与U2的四个口P1.4～P1.7相连。用拨码盘U6、U7来设定温度，经二输入四“与非”门芯片U8被U2读入。芯片U5的输出经集电极开路六缓冲器／驱动器U11、U12放大后驱动2个二位LED显示器U9和U10，用来显示温度值。由U2输出的二路控制信号经双外围“与”门驱动器U14放大后可控制继电器线圈(外部电路，未画出)。驱动电路Ⅲ由芯片U15(75452型)、U13(75436型)、三极管U16、二极管U17、U18组成，U15的输出端1Y通过Rb与三极管U16的基极相连，芯片U13的输出端Y1、Y2、Y3、Y4分别与步进电机的线圈A、B、C、D相连，U13的输出端D1、D2并联后与三极管U16的发射极Vp相连。由芯片U2输出的脉冲信号经U13放大后驱动步进电机的四相线圈A、B、C、D。U5输出的电平信号，经U15反相放大、RD限流，使U16导通或截止。当U2有脉冲输出时，U16截止，＋5V电源经限流电阻R1、二极管U17向步进电机线圈供电，其中VP高于＋5V。本技术的温度控制过程如下由二位十进制拨码盘U6、U7设定温度的给定值(频率)，由传感器24测量混合液体的温度值，并由温度一频率转换器变为脉冲信号，脉冲频率与温度成正比。用单片机U2的T0脚定时，用T1脚接收脉冲信号、计数。单位时间内接收的脉冲数即为脉冲频率。该频率与给定频率比较，如果实测频率大于给定频率，表示实测温度高于给定温度。程序中以频率形式设定温度允许误差值，当偏差超出允许值的1／2时，U2的P1.0～P1.3口发出脉冲信号，经U13放大后，驱动步进电机右转，增加混合液体中冷液体的比例，使测温点的温度下降；如果实测温度低于允许值的1／2时，U2的P1.0～P1.3口发出脉冲信号，使步进电机左转，增加液体中热液体的混合比例。转阀向左或右旋转的角度与U2发出的脉冲数成正比。如果旋转角度超出允许的最大转向的1／2(脉冲数超出最大值的1／2)，则由U2的P3.2口(左转)或P3.3口(右转)发出信号，该信号送到U14的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混流式数控液体温度控制装置，其特征在于，它由混流阀和用导线与混流阀连接的控制器组成；所说的混流阀包含步进电机２９、置于步进电机２９下方并与之同轴相连的减速器２８、与减速器２８同轴相连的转阀２７、与转阀２７连通的混流器２６；所说的控制器包含温度－频率转换器Ⅰ、单片机Ⅱ和驱动电路Ⅲ，温度－频率转换器的输出端Ｏ↓［３］与单片机芯片Ｕ↓［２］的Ｔ↓［１］口相连，驱动电路中芯片Ｕ↓［１３］的四个输入端Ａ↓［１］～Ａ↓［４］分别与单片机芯片Ｕ↓［２］的四个Ｉ／Ｏ口Ｐ↓［１．０］～Ｐ↓［１．３］相连，驱动电路中芯片Ｕ↓［１５］的两个并联的输入端１Ａ、１Ｂ与单片机芯片Ｕ↓［５］的Ｉ／Ｏ口Ｐ↓［８．０］相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振德，陈宗耀，
申请(专利权)人：中国农业机械化科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]