智能型溫度模糊控制儀制造技術

一種智能型溫度模糊控制儀，以摩托羅拉Ｍｏｔｒｏｌａ公司的ＭＣ６８ＨＣ０５Ｃ８型單片機為ＣＰＵ，該ＣＰＵ內部設有ＲＡＭ和ＲＯＭ，可實現采樣、計算、監控、存儲、顯示和多種輸入／輸出功能；輔以串行ＥＥＰＲＯＭ芯片，可在停機、意外掉電時保存用戶設定的工藝數據；由專用芯片完成的電壓－頻率模數換采樣輸入電路和多種不同輸出接口電路，硬件結構簡單，機殼可帶電插拔。該裝置應用模糊邏輯算法，實時檢測加熱溫度偏差及其變化，適時、合理調整控溫輸出，溫控精度高。（*該技術在2006年保護過期，可自由使用*）

Intelligent temperature fuzzy controller

Fuzzy control is a kind of intelligent temperature instrument, based on MC68HC05C8 of Motorola Motrola for CPU, the CPU with internal RAM and ROM, can realize sampling, calculation, monitoring, storage, display and input / output function; with serial EEPROM chip, can save the process data set by the user in the shutdown, power off accident when the voltage frequency; modulus by the special chip for different sampling input circuit and output interface circuit, the hardware structure is simple, a hot swappable. The device uses the fuzzy logic algorithm to detect the heating temperature deviation and its variation in real time, and adjust the temperature control output timely and reasonably. The temperature control accuracy is high.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種應用單片微機芯片調節電變量的裝置，確切地說，涉及一種應用九十年代模糊邏輯控制技術的智能型溫度模糊控制裝置，該裝置采用摩托羅拉(MOTOROLA)公司高性能單片電腦芯片，實時檢測溫度偏差及其變化，通過高速模糊邏輯推理算法，可細微調整控溫輸出，控溫精度高，能夠自適應調整控制參數，從而實現加熱溫度的最優控制和節省能耗、保護設備的專利技術目的。通過加熱，改變物質的相態以制造出新產品，是許多諸如塑料、食品、化工、冶金等加工行業的傳統生產工藝，這里溫度控制的好壞將直接影響產品的產量、質量、設備的使用壽命和能耗等經濟技術指標，所以控制加熱溫度就成為這些行業的關鍵技術和重要工藝參數。現在常用的溫度控制儀主要有兩大類一是采用模擬放大的動圈式溫度調節儀，該類儀器只能進行位置式調節，對于有滯后的設備，所控制的加熱溫度會在很大范圍內(≥±10℃)擺動，控制精度低。二是采用PID溫控儀，該裝置需要建立確定的數學模型，要求用戶通過長時間整定以確定比例、積分、微分等系數，而當改變品種或生產工藝而導致系統參數改變時，控溫效果就變差。而事實上，任何一個加熱設備在連續工作時，其系統參數(如介質溫度、環境溫度、工藝條件等等)都在不斷變化，因此，這類裝置也難以滿足需要。模糊邏輯控制是當前最成功、最實用的人工智能控制技術。自本世紀六十年代模糊數學誕生以來，受到各國控制專家的關注，并從九十年代起，已成為自動控制領域的熱點技術之一。模糊邏輯控制可以在難于或無法建立數學模型的場合，模擬人工控制思想，依經驗對控制對象進行直接、迅速、有效的控制。當科技人員根據操作工人的經驗，總結出一組“若……則……”形式的條件語句，并將利用這種模糊邏輯推理的算法語句編制成的過程控制軟件，放入以單片機為基礎的模糊邏輯控制器里，該控制器就可以經過模糊邏輯推理而具備操作工人操作機器的全部本領，而且該控制器不會出現操作工人的主觀差錯而使生產過程控制更加優化、有效。模糊邏輯控制的優良特性還在于其無需建立數學模型(而在復雜系統中數學模型又往往難以建立或根本無法建立)就能實現對系統或設備的閉環自動控制。且模糊控制器結構簡單，硬件實現容易，成本低廉；特別適宜于憑借人的直覺或經驗進行手工操作的場合，模擬人的操作實現自動控制。因此，近年來模糊邏輯控制獲得蓬勃發展一大批模糊控制的家電產品(如空調器、電飯煲、電冰箱、攝像機等)相繼問市并受到普遍歡迎；在工業領域中的冶金、化工、建材等行業，模糊邏輯控制的應用也取得了令人矚目的成績。本技術的目的是提供一種智能型溫度模糊控制儀，該裝置利用CPU電腦芯片模擬人的操作經驗，自動動態識別溫控系統各參數變化情況，連續調節加熱輸出大小，實現智能溫控，保證溫度控制精度。本技術是這樣實現的包括有機殼、控制面板和若干塊印刷電路板，在印刷電路板上設有以單片微機為核心的控制電路及輸出、輸入接口電路，其特征在于控制電路中的單片微機芯片型號為摩托羅拉MOTOLORA公司的MC68HC05C8，其外圍接口包括有由EEPROM芯片構成的，實現掉電、復位時保存工藝參數數據的存儲電路；由分別執行數值增加、數值減少、數值設定循環左移、設置或修改溫度、參數循環功能的多個按鍵輸入電路；采用專用壓頻轉換芯片和高精度運算放大器配合實現高精度的電壓(模)-頻率(數)轉換的采樣輸入電路；由兩個數碼管顯示專用驅動芯片和兩排四位七段數碼顯示管構成的、分別顯示當前實測溫度(或報警代碼)與設定溫度兩個數值的數碼顯示與驅動電路；由雙運算放大器CA3140與穩壓二極管LM336-2.5配合完成PWM-V轉換和由雙運算放大器CA3140完成的V-I轉換輸出電路，以及由多個發光二極管構成的工作狀態顯示電路；上述輸出/輸入接口電路都設有內外兩套電源和串接光電隔離器件，以實現內外電氣隔離。上述實現數據掉電保護的存儲器芯片型號為NMC93C。上述專用壓頻轉換芯片型號為LM331A，與其配合應用的高精度運算放大器芯片型號為ICL7650。上述數碼管顯示專用驅動芯片型號為MC14499。上述輸出電路可以是驅動繼電器、固態繼電器、雙向可控硅，也可提供不同電壓和電流。電源電路采用開關式穩壓電源，其中設有可完成輸出電平自反饋的光耦器件和加速開關管的截止轉換時間的加速三極管。印制板的上下兩側設有可直接與機殼滑槽內對應凹槽卡合固定的凸邊。機殼上設有多個用于卡固定位印刷電路板的柱狀倒鉤。本技術是以摩托羅拉MOTOLORA公司的MC68HC05C8型單片機為CPU構成的智能型模糊邏輯溫度控制裝置。該CPO內部設有EPROM和RMA，抗干擾性能強，外圍配套芯片種類多，可實現采樣、計算、監控、存儲、鍵盤、顯示和多種輸入/輸出的溫度控制功能，輔以串行EEPROM芯片，可在停機、意外掉電等情況下保存用戶設定的各種工藝參數；該裝置配有專用開關電源，可適應AC100V-242V電壓波動而正常工作。該裝置結構設計精致巧妙，全部三塊印刷電路板采用其上下兩側凸邊與機殼滑槽上對應凹槽卡合固定或直接由機殼的柱狀倒鉤卡固，毋需緊固連接件，拆卸簡捷方便，可進行帶電插撥整個機芯，便于安裝、維護。本裝置應用模糊邏輯控制技術，實時檢測加熱溫度偏差及其變化，在線自動識別系統參數，通過高速模糊邏輯推理算法，適時、合理調整控溫輸出，溫控精度高、超調小，控溫性能優于智能型PID控溫儀表。總之，本技術也是單片微機在工業控制中的新應用，硬件結構簡單，工作可靠，能在工藝、環境參數變化時實現溫度穩定控制，特別適用于需要高精度溫控的諸加工行業。附圖說明圖1是本技術控制電路方框示意圖；圖2是本技術控制電路中單片機及其存儲器、鍵盤輸入電路、數碼顯示、驅動和發光二極管工作狀態輸出電路的電原理圖；圖3是本技術控制電路中壓一頻轉換輸入及控制選通接口電路的電原理圖；圖4是本技術控制電路中各種輸出接口電路的電原理圖；圖5是本技術控制電路中電源電路的電原理圖；圖6是本技術的機殼外型立體示意圖；圖7是本技術的機殼與印刷電路板安裝結構示意圖；參見圖1、圖2，本技術是以摩托羅拉公司的8位CPU單片微機為核心組成控制電路，其型號為MC68HC05C8。該芯片無外部總線，抗干擾能力強，特別適用工業環境使用，且功耗比intel系列CPU芯片約小一個數量級，其自身設有8KEPROM和176～300字節的RAM，可精簡外圍電路結構，且可選用的配套外圍芯片較多，尤其適用于串行控制信號。圖1展示了以68HC05C8型號CPU為核心的控制電路及輸出、輸入接口電路的結構組成。其外圍接口電路包括有由EEPROM芯片構成的，實現掉電、復位時保存工藝數據的存儲電路(其型號為NMC93C46)；由分別執行數值增加UP、數值減少DOUN、數值設定循環左移LEFT、設置或修改溫度SET、參數循環PAR功能的多個按鍵輸入電路；采用專用壓頻轉換芯片和高精度運放配合實現的電壓一頻率模數轉換的采樣輸入電路。本裝置溫度采樣輸入可以接配多種感溫體，如熱電偶PC、熱敏電阻Pt100或多種標準電壓、電流輸入信號，鍵盤輸入除用于設置加熱溫度外，還可設置不同類型的報警，例如溫度超上下限、斷熱電偶、斷加熱器等。其輸出電路包括有由兩個數碼顯示專用驅動芯片MC14499和兩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能型溫度模糊控制儀，包括有機殼、控制面板和若干塊印刷電路板，在印刷電路板上設有以單片微機為核心的控制電路及輸出、輸入接口電路，其特征在于：控制電路中的單片微機芯片型號為摩托羅拉ＭＯＴＯＬＯＲＡ公司的ＭＣ６８ＨＣ０５Ｃ８，其外圍接口包括有：由ＥＥＰＲＯＭ芯片構成的，實現掉電、復位時保存工藝參數數據的存儲電路；由分別執行數值增加、數值減少、數值設定循環左移、設置或修改溫度、參數循環功能的多個按鍵輸入電路；采用專用壓頻轉換芯片和高精度運算放大器配合實現高精度的電壓（模）－頻（率）數轉換的采樣輸入電路；由兩個數碼管顯示專用驅動芯片和兩排四位七段數碼顯示管構成的、分別顯示當前實例溫度或報警代碼與設定溫度兩個數值的數碼顯示與驅動電路；由雙運算放大器ＣＡ３１４０與穩壓二極管ＬＭ３３６－２．５配合完成ＰＷＭ－Ｖ轉換和由雙運算放大器ＣＡ３１４０完成的Ｖ－Ｉ轉換輸出電路，以及由多個發光二極管構成的工作狀態顯示電路；上述輸出／輸入接口電路都設有內外兩套電源和串接光電隔離器件，以實現內外電氣隔離。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳永義，康曉巖，張東泉，朱蕓德，吳銳，陳怡欣，
申請(專利權)人：陳永義，康曉巖，張東泉，朱蕓德，吳銳，陳怡欣，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]