小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，程序進(jìn)行初始化并進(jìn)入主循環(huán)，利用循環(huán)遞減減數(shù)的同時(shí)累加計(jì)數(shù)的算法處理時(shí)間數(shù)據(jù)，之后順序執(zhí)行AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得出系統(tǒng)壓力值并進(jìn)行高低壓限值判斷和壓力數(shù)據(jù)的處理，處理方式采用采樣數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)電壓的乘積之后與分辨率進(jìn)行比值得到具體壓力值；之后順序調(diào)用LCD顯示模塊和參數(shù)調(diào)整按鍵子程序，最后進(jìn)行EEPROM的狀態(tài)判斷和記憶模塊。本發(fā)明安全高、對機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)字化掌控；有效的保護(hù)了機(jī)器使用安全；有效延長了分子篩的使用壽命；硬件從15個(gè)電磁閥降低到了9個(gè)電磁閥的控制，成本上少了近2000元，整體上信價(jià)比有了明顯的提升。
【專利說明】小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分子篩制氧機(jī)的監(jiān)測及控制系統(tǒng)，尤其是一種小體積的具有三個(gè)吸附塔結(jié)構(gòu)的分子篩制氧機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]變壓吸附(簡稱？制氧是國際上最近三十年新興起來的制氧技術(shù)，它的特點(diǎn)是就地產(chǎn)氧，采用物理吸附的方法:使用沸石分子篩作為吸附劑，由于空氣中的氮?dú)狻⒀鯕饧捌渌∮袣怏w分子極性各不相同，而沸石分子篩是一種極性吸附劑，在等溫條件下，當(dāng)吸附壓力增加時(shí)，它對氮?dú)獾钠胶馕搅恳妊鯕庠黾雍芏?；?dāng)吸附壓力減少時(shí)，它對氮?dú)獾钠胶馕搅勘妊鯕鉁p少很多。利用沸石分子篩的這一特性，可采用加壓吸附，減壓解吸循環(huán)操作的方法制取氧氣。
[0003]該？“制氧方法產(chǎn)氧快、安全、經(jīng)濟(jì)、方便等特點(diǎn)展露出優(yōu)勢，輕松取代過去的瓶裝氧和化學(xué)制氧。直到20世紀(jì)80年代美國公司研制的第一臺小型制氧機(jī)問世后，小型分子篩制氧機(jī)市場占有率也在逐年上升。
[0004]目前，三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)大部分都是大型設(shè)備，占地面積達(dá)到2002左右，且電磁閥使用數(shù)量較多，達(dá)到15個(gè)左右，其控制系統(tǒng)采用控制方式較為繁瑣，采用觸摸屏技術(shù)進(jìn)行操作和監(jiān)控，成本很高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種體積小，安全性高，監(jiān)控簡單的小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，包括主控制芯片；所述的主控制芯片的0^連接控制部分和執(zhí)行部分；所述的控制部分和執(zhí)行部分完全隔離；系統(tǒng)的控制方式為:程序進(jìn)行初始化并進(jìn)入主循環(huán)，利用循環(huán)遞減減數(shù)的同時(shí)累加計(jì)數(shù)的算法處理時(shí)間數(shù)據(jù)，之后順序執(zhí)行八0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得出系統(tǒng)壓力值并進(jìn)行高低壓限值判斷和壓力數(shù)據(jù)的處理，處理方式采用采樣數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)電壓的乘積之后與分辨率進(jìn)行比值得到具體壓力值；之后順序調(diào)用1X0顯示模塊和參數(shù)調(diào)整按鍵子程序，最后進(jìn)行現(xiàn)？卩01的狀態(tài)判斷和記憶模塊。
[0007]為了防止電磁信號干擾、能夠迅速有效控制電磁閥和其他負(fù)載的正常運(yùn)做，本發(fā)明所述的控制部分和執(zhí)行部分的隔離方式為:光電耦合隔離系統(tǒng)和固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行；所述的固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)為無觸點(diǎn)開關(guān)，由微電子電路、分立電子器件以及電力電子功率器件組成；用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。所述的固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)的輸入端采用微小的控制信號輸入。達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載，其沒有輸入“線圈”，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。
[0008]本發(fā)明所述的主控制芯片具有結(jié)構(gòu)；所述的主控制芯片包括35條單字操作指令以及44個(gè)I職？封裝引腳。
[0009]為了保證9個(gè)電磁閥的精準(zhǔn)運(yùn)行，本發(fā)明所述的主循環(huán)中采用時(shí)間切換方式進(jìn)行周期循環(huán)控制，時(shí)序精度達(dá)到0.01秒，且對時(shí)間中斷進(jìn)行自動(dòng)換算補(bǔ)償誤差值，并將數(shù)據(jù)處理和液晶顯示占用程序時(shí)序的程序段均放入主循環(huán)中，只在時(shí)間中斷程序中進(jìn)行狀態(tài)位判斷。
[0010]由于壓縮機(jī)氣量大，壓力較高，空氣經(jīng)過壓縮降溫后，出現(xiàn)較多的凝結(jié)水，如果機(jī)器所處環(huán)境較為惡劣，空氣中的濕度較大，那么凝結(jié)水會(huì)更多，為了避免水汽對分子篩壽命的影響，本發(fā)明還包括定時(shí)排水系統(tǒng)，所述的定時(shí)排水系統(tǒng)當(dāng)可調(diào)的定時(shí)間隔時(shí)間達(dá)到后，排水閥狀態(tài)位被置位，排水閥打開5秒用于排除多余水分；排水狀態(tài)判斷之后，累計(jì)間隔1分鐘，溫度子程序刷新一次溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)控機(jī)器內(nèi)部的運(yùn)行溫度并轉(zhuǎn)換實(shí)際溫度值在1X0液晶屏上顯示，達(dá)到設(shè)定高溫報(bào)警限值后，機(jī)器進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，至此中斷程序完成后跳出中斷處理回到主循環(huán)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，安全性提高、對機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)字化掌控；對于運(yùn)行溫度和壓力均有限值保護(hù)，超出限值后聲、光同時(shí)報(bào)警，有效的保護(hù)了機(jī)器使用安全；增加的定時(shí)排水?dāng)?shù)字控制系統(tǒng)，有效的擴(kuò)大了該小型三塔分子篩的環(huán)境使用范圍，有效延長了分子篩的使用壽命；硬件從15個(gè)電磁閥降低到了 9個(gè)電磁閥的控制，成本上少了近2000元，整體上信價(jià)比有了明顯的提升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的控制流程圖；
圖2是本發(fā)明的主板示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0015]如圖1、2所示，程序初始化完成后，進(jìn)入主循環(huán)。為了保證9個(gè)電磁閥的精準(zhǔn)運(yùn)行，故采用時(shí)間切換方式進(jìn)行周期循環(huán)控制，時(shí)序精度要求達(dá)到0.01秒，且對時(shí)間中斷進(jìn)行自動(dòng)換算補(bǔ)償誤差值，并將數(shù)據(jù)處理和液晶顯示等占用程序時(shí)序的程序段均放入主循環(huán)中，只在時(shí)間中斷程序中進(jìn)行狀態(tài)位判斷，以此來提高中斷效率并減少時(shí)間誤差。在進(jìn)入主循環(huán)后，利用循環(huán)遞減減數(shù)的同時(shí)累加計(jì)數(shù)的算法處理時(shí)間數(shù)據(jù)，之后順序執(zhí)行八0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得出系統(tǒng)壓力值并在該功能模塊中進(jìn)行了高低壓限值判斷和壓力數(shù)據(jù)的處理，處理方式采用采樣數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)電壓的乘積之后與分辨率進(jìn)行比值得到具體壓力值，之后順序調(diào)用1X0顯示模塊和參數(shù)調(diào)整按鍵子程序，最后進(jìn)行現(xiàn)？卩01的狀態(tài)判斷和記憶模塊。在整個(gè)主循環(huán)的過程中，無論在哪個(gè)階段時(shí)間中斷源被觸發(fā)，即刻進(jìn)入中斷處理程序，通過0.01秒的中斷間隔，對時(shí)間進(jìn)行疊加累計(jì)并且作為電磁閥切換的最小時(shí)間間隔，為了完成9個(gè)閥的循環(huán)運(yùn)行設(shè)計(jì)了 12個(gè)電磁閥運(yùn)行步驟進(jìn)行循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，12個(gè)步驟均由時(shí)間來控制閥打開和關(guān)閉的狀態(tài)并在1X0液晶屏上顯示可調(diào)，中斷程序處理中以電磁閥運(yùn)轉(zhuǎn)為重點(diǎn)，之后判斷完界面按鍵狀態(tài)、排水閥子程序是為大型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)專門設(shè)計(jì)的一個(gè)功能模塊，由于該機(jī)型的壓縮機(jī)氣量大，壓力較高，空氣經(jīng)過壓縮降溫后，出現(xiàn)較多的凝結(jié)水，如果機(jī)器所處環(huán)境較為惡劣，空氣中的濕度較大，那么凝結(jié)水會(huì)更多，為了避免水汽對分子篩壽命的影響，設(shè)計(jì)加入了定時(shí)排水系統(tǒng)，當(dāng)可調(diào)的定時(shí)間隔時(shí)間達(dá)到后，排水閥狀態(tài)位被置位，排水閥打開5秒用于排除多余水分。排水狀態(tài)判斷之后，累計(jì)間隔1分鐘，溫度子程序刷新一次溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)控機(jī)器內(nèi)部的運(yùn)行溫度并轉(zhuǎn)換實(shí)際溫度值在1X0液晶屏上顯示，達(dá)到設(shè)定高溫報(bào)警限值后，機(jī)器進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，至此中斷程序完成后跳出中斷處理回到主循環(huán)。
[0016]為了優(yōu)化控制系統(tǒng)，能達(dá)到控制9個(gè)電磁閥的同時(shí)記憶14組數(shù)據(jù)，并且監(jiān)控機(jī)器內(nèi)部的安全運(yùn)行狀態(tài)，如運(yùn)行溫度和機(jī)器系統(tǒng)壓力，本發(fā)明對軟件方面做了較大的優(yōu)化處理，防止機(jī)器運(yùn)行過程中相關(guān)功能有相互干擾的可能。從流程圖中可以看出，整個(gè)程序的安排只有1個(gè)時(shí)間中斷源，表明該系統(tǒng)控制對時(shí)間精準(zhǔn)要求是比較高的，所以將時(shí)間中斷作為整個(gè)程序的核心進(jìn)行處理。
[0017]由于需要控制多個(gè)電磁閥和其他負(fù)載，故選用1/0 口引腳口線較多且穩(wěn)定性較好的公司的？1016？877八單片機(jī)作為主控制芯片。其采用高性能813(:結(jié)構(gòu)，僅有35條單字指令操作簡單，44腳I'職？封裝滿足負(fù)載口線的需求的同時(shí)還擁有很小的體積節(jié)約空間，在〖V供電4冊！2晶振運(yùn)行時(shí)只有2—的低功耗。
[0018]控制部分和執(zhí)行部分完全隔離，隔離采用光電耦合隔離系統(tǒng)和固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行。為了防止電磁信號干擾、能夠迅速有效控制電磁閥和其他負(fù)載的正常運(yùn)做，設(shè)計(jì)中采用了光電耦合隔離和固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)，固態(tài)繼電器是由微電子電路、分立電子器件、電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載，其沒有輸入“線圈”，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。
[0019]本發(fā)明將機(jī)器內(nèi)部的運(yùn)行溫度以0.1X:的精度每分鐘刷新顯示在1X0128*64分辨率的液晶屏上，將機(jī)器運(yùn)行的系統(tǒng)壓力以0.0021即的精度時(shí)時(shí)刷新顯示在1X0液晶屏上，另外機(jī)器本次運(yùn)行時(shí)間和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間均在1X0上同步顯示，同時(shí)，機(jī)器對于運(yùn)行溫度和壓力均有限值保護(hù)，超出限值后聲、光同時(shí)報(bào)警，有效的保護(hù)了機(jī)器使用安全。
[0020]定時(shí)排水?dāng)?shù)字控制系統(tǒng)，有效的擴(kuò)大了該小型三塔分子篩的環(huán)境使用范圍，有效延長了分子篩的使用壽命。該系統(tǒng)可在液晶屏顯示界面上調(diào)整排水閥打開的間隔時(shí)間，并記憶在現(xiàn)？如1里，系統(tǒng)默認(rèn)機(jī)器每隔60分鐘排水閥打開5秒，間隔時(shí)間用戶可按照機(jī)器使用環(huán)境濕度情況自行調(diào)整。
[0021]系統(tǒng)無繁瑣操作，只需接通電源后，程序自動(dòng)通過溫度傳感器0318820和壓力傳感器1^X55000？進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控信息傳輸?shù)?X0液晶屏上進(jìn)行顯示，而調(diào)試人員將機(jī)器調(diào)試完畢后，用戶只用開機(jī)使用即可，簡單方便。
[0022]通過該系統(tǒng)的控制，小型三塔分子篩的硬件從15個(gè)電磁閥降低到了 9個(gè)電磁閥的控制，成本上少了近2000元，而控制系統(tǒng)本身也是用目前市面上常用的單片機(jī)進(jìn)行控制，成本上又比其他？IX控制系統(tǒng)少了幾百元，整體上信價(jià)比有了明顯的提升。
[0023]以上說明書中描述的只是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，各種舉例說明不對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的【具體實(shí)施方式】做修改或變形，而不背離發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，其特征在于:包括主控制芯片；所述的主控制芯片的CPU連接控制部分和執(zhí)行部分；所述的控制部分和執(zhí)行部分完全隔離；系統(tǒng)的控制方式為:程序進(jìn)行初始化并進(jìn)入主循環(huán)，利用循環(huán)遞減減數(shù)的同時(shí)累加計(jì)數(shù)的算法處理時(shí)間數(shù)據(jù)，之后順序執(zhí)行AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得出系統(tǒng)壓力值并進(jìn)行高低壓限值判斷和壓力數(shù)據(jù)的處理，處理方式采用采樣數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)電壓的乘積之后與分辨率進(jìn)行比值得到具體壓力值；之后順序調(diào)用LCD顯示模塊和參數(shù)調(diào)整按鍵子程序，最后進(jìn)行EEPROM的狀態(tài)判斷和記憶模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制部分和執(zhí)行部分的隔離方式為:光電耦合隔離系統(tǒng)和固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行；所述的固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)為無觸點(diǎn)開關(guān)，由微電子電路、分立電子器件以及電力電子功率器件組成；所述的固態(tài)繼電器隔離系統(tǒng)的輸入端采用微小的控制信號輸入。
3.如權(quán)利要求1所述的小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的主控制芯片具有RISC結(jié)構(gòu)；所述的主控制芯片包括35條單字操作指令以及44個(gè)TQFP封裝引腳。
4.如權(quán)利要求1所述的小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的主循環(huán)中采用時(shí)間切換方式進(jìn)行周期循環(huán)控制，時(shí)序精度達(dá)到0.01秒，且對時(shí)間中斷進(jìn)行自動(dòng)換算補(bǔ)償誤差值，并將數(shù)據(jù)處理和液晶顯示占用程序時(shí)序的程序段均放入主循環(huán)中，只在時(shí)間中斷程序中進(jìn)行狀態(tài)位判斷。
5.如權(quán)利要求1所述的小型三塔結(jié)構(gòu)分子篩制氧機(jī)數(shù)字化監(jiān)測及控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括定時(shí)排水系統(tǒng)，所述的定時(shí)排水系統(tǒng)當(dāng)可調(diào)的定時(shí)間隔時(shí)間達(dá)到后，排水閥狀態(tài)位被置位，排水閥打開5秒用于排除多余水分；排水狀態(tài)判斷之后，累計(jì)間隔I分鐘，溫度子程序刷新一次溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)控機(jī)器內(nèi)部的運(yùn)行溫度并轉(zhuǎn)換實(shí)際溫度值在LCD液晶屏上顯示，達(dá)到設(shè)定高溫報(bào)警限值后，機(jī)器進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，至此中斷程序完成后跳出中斷處理回到主循環(huán)。
【文檔編號】G05B19/04GK104503264SQ201410565190
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】史磊 申請人:保定邁卓醫(yī)療器械有限公司