專(zhuān)利名稱(chēng)：通用型密封恒溫的工業(yè)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用型的密封恒溫的工業(yè)控制器，屬于機(jī)電一體化的工業(yè)控制裝備技術(shù)領(lǐng)域。
機(jī)電一體化是當(dāng)前世界機(jī)械電子技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢(shì)，也是世界工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。機(jī)電一體化的基本技術(shù)組成實(shí)際上并不是非常復(fù)雜的，關(guān)鍵是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開(kāi)發(fā)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的機(jī)電產(chǎn)品。通常采用的控制中心-計(jì)算機(jī)將是通用設(shè)備，安裝在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的機(jī)房里工作，由主控計(jì)算機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行接口或?qū)Ｓ媒涌诤头胖迷诒豢卦O(shè)備近旁的工業(yè)控制器相連，機(jī)電一體化的工業(yè)控制器實(shí)際上就是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)械裝置的通用的交會(huì)介面，通過(guò)工業(yè)控制器來(lái)控制各個(gè)執(zhí)行元件和傳感裝置。因此，工業(yè)控制器因其就地分布在各個(gè)工業(yè)裝置的近旁而工作環(huán)境條件遠(yuǎn)不及機(jī)房那樣優(yōu)勢(shì)，甚至有時(shí)是很惡劣的。例如在油田里野外風(fēng)沙、灰塵多;海上采油平臺(tái)上潮濕和鹽霧會(huì)對(duì)印刷板產(chǎn)生很強(qiáng)的腐蝕作用等。而目前的工業(yè)控制器多采用開(kāi)放式，遠(yuǎn)不能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境無(wú)法正常工作，對(duì)于由許多個(gè)控制介面所組成的就地分布式控制裝置，申請(qǐng)人曾于89年8月提出過(guò)一種密封型的帶有其間充有致冷工質(zhì)的流體通道的RTU箱體結(jié)構(gòu)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?9106324.2)。然而，對(duì)于一些只有一、二個(gè)控制介面組成的就地工業(yè)控制器，如果也放置到這種機(jī)箱里，則顯得代價(jià)過(guò)于昂貴和技術(shù)過(guò)于復(fù)雜，維護(hù)工作量之大，也甚不相稱(chēng)。如果將就地放在普通開(kāi)放式的機(jī)箱里，雖然也能工作一段時(shí)間，并可在設(shè)備投資上節(jié)省開(kāi)支，但是，畢竟與機(jī)電一體化的整體電力電子技術(shù)設(shè)備是不相宜的。須知，控制介面通常是包括輸出/輸入接口的電力電子器件、敏感器件及其控制電路的，它是中心信息處理裝置(通常由計(jì)算機(jī)擔(dān)任)和機(jī)械本體(機(jī)械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu))間的接口，是機(jī)電一體化的基本和重要的組成部分之一，它的工作質(zhì)量和可靠性直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)電一體化裝備的工作正常與可靠性的高低。
本發(fā)明的目的是為只需裝有一、二個(gè)控制介面的工業(yè)控制器提供一種通用型的密封恒溫的分布式工業(yè)控制器。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)裝置如

圖1所示，它包括有箱體4、箱蓋5、電路板1與其上的元器件2、直流電源3等，其特征是用絕熱材料制作的箱體4上有一個(gè)合蓋后與之嚴(yán)密封實(shí)、能將箱內(nèi)外的空氣相隔絕的箱蓋5，電路板1與其上的元器件2、直流電源3構(gòu)成的控制介面位于箱體4內(nèi)部的底板上，在箱蓋5的中間有一個(gè)缺口，在缺口內(nèi)側(cè)的箱蓋頂壁上裝有吸熱板6，在缺口外側(cè)箱蓋的外表面上裝有散熱板8，在箱蓋的缺口-即吸熱板與散熱板兩者之間的空腔-里裝有電致冷器偶件7。
圖2是本發(fā)明的電控原理示意圖。圖中9是在控制介面上安裝的一個(gè)溫度采集(敏感)單元，它占據(jù)了工業(yè)控制介面上的一個(gè)輸入模塊的安裝位置，10是控制介面上的一個(gè)數(shù)字開(kāi)關(guān)量的輸出執(zhí)行模塊，11是VMOS功率管，12是電致冷偶件，圖中虛線框1表示控制介面的面路板。其工作原理是這樣的溫度采集單元9實(shí)時(shí)敏感采集箱內(nèi)的溫度數(shù)值，與就地控制機(jī)所采集的其他參數(shù)同時(shí)輸送到中央計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在處理整批參數(shù)時(shí)，同時(shí)處理溫度敏感單元9的數(shù)據(jù)并與設(shè)定的溫度參數(shù)比較。如果箱內(nèi)溫度在設(shè)定的范圍之內(nèi)，本控制電路中沒(méi)有信號(hào)輸入，處于停機(jī)狀態(tài)。如果箱內(nèi)溫度高于設(shè)定的溫度值，計(jì)算機(jī)將輸出信號(hào)使輸出執(zhí)行模塊10動(dòng)作，輸出模塊10就產(chǎn)生占空比受控的脈沖信號(hào)控制VMOS管來(lái)相應(yīng)開(kāi)關(guān)電致冷器的電源。這時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)敏感溫度單元9輸入的箱內(nèi)溫度實(shí)時(shí)值與設(shè)定值對(duì)照而調(diào)節(jié)輸出模塊10輸出脈沖的占空比，從而調(diào)節(jié)電致冷器的致冷量，直到箱內(nèi)溫度平衡在設(shè)定值之內(nèi)，在特別嚴(yán)寒的環(huán)境條件下也可以反向供電而向箱體內(nèi)加溫。
本發(fā)明的箱體、箱蓋都是用木材、塑料等絕熱材料制作的，也可以用隔熱材料包復(fù)箱體內(nèi)壁起到隔熱作用。而且兩者合蓋后嚴(yán)密封實(shí)，使箱內(nèi)空氣與外部環(huán)境隔斷，可不受外界環(huán)境中的灰沙、潮氣、鹽霧等的影響。應(yīng)該指出的是在電纜進(jìn)出箱體的地方也是密封性能良好的。本發(fā)明沒(méi)有采取致冷工質(zhì)在熱管里的運(yùn)動(dòng)來(lái)降溫，因控制介面只有一、二個(gè)，溫升比較有限，采取在箱蓋中間開(kāi)缺口，其間裝電致冷器而其上下側(cè)分別安裝導(dǎo)熱性能良好的鋁質(zhì)薄板材料制成的散熱板和吸熱板來(lái)完成熱交換功能而保持箱內(nèi)的溫度的穩(wěn)定。當(dāng)控制箱內(nèi)由于電氣元器件工作引起的溫升使箱內(nèi)溫度升高時(shí)，位于箱蓋內(nèi)側(cè)頂壁的吸熱板就首當(dāng)其沖地吸收熱量，并由電致冷器偶件(一種由半導(dǎo)體材料制成的電能致冷的高頻功率模塊電力電子器件)來(lái)執(zhí)行電能交換致冷，其吸收的熱量則由位于箱蓋頂?shù)耐獗砻嫔系纳岚逑蛲饨绨l(fā)散。所以，本發(fā)明由電致冷偶件與散熱板、吸熱板組成散熱構(gòu)成，散熱板和吸熱板又兼作箱體的有機(jī)結(jié)構(gòu)組成，致冷器件位于箱蓋夾層中，不單獨(dú)占用箱內(nèi)空間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙。箱內(nèi)與外界隔絕密封、箱體內(nèi)超凈恒溫，有利于工業(yè)控制器上的元器件正常工作和延長(zhǎng)使用壽命。
本發(fā)明的硬件只在控制介面上占用溫度采集單元，輸出執(zhí)行模塊和VMOS管各一個(gè)，就能有效地?zé)o起伏地控制箱內(nèi)溫升，控制精度高，耗電省。因?yàn)楸景l(fā)明可根據(jù)實(shí)際要求的致冷狀態(tài)而實(shí)時(shí)調(diào)整功率輸出模塊的脈沖頻率和脈沖的占空比，使箱內(nèi)溫度始終保持在最佳狀態(tài)。沒(méi)有機(jī)械運(yùn)行部分、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)噪音，也不需要機(jī)械維護(hù)，充分發(fā)揮了機(jī)電一體化的電力電子器件的長(zhǎng)處，并且利用了工業(yè)控制系統(tǒng)的控制介面自身固有的功能作為溫度控制系統(tǒng)，又采用VMOS功率管工作于脈沖開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精度高、能耗少，主要控制功能由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的管理軟件執(zhí)行，也可用作高級(jí)恒溫控制?？傊?，本發(fā)明是利用電子元器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量作為保持恒溫的熱源，用電致冷偶件從箱內(nèi)泵出的受脈沖量控制的熱量來(lái)保持恒溫的通用型密封恒溫的工業(yè)控制器，尤其適合在野外或工作環(huán)境比較惡劣的工業(yè)裝置附近作為控制介面使用。一般情況下，本發(fā)明工作在散熱狀態(tài)，如果在高寒地區(qū)的野外工作，也可將電致冷器偶件改換成電熱功率器件而向箱內(nèi)泵入熱能以保持控制介面上的元器件正常工作?？傊?，普通設(shè)計(jì)的電路板，不需要進(jìn)行特殊的熱平衡設(shè)計(jì)就可安放在本發(fā)明裝置中正常工作，而且擴(kuò)充方便。
權(quán)利要求
1.一種通用型密封恒溫的工業(yè)控制器，包括有箱體、箱蓋、電路板與其上的元器件構(gòu)成的控制介面，其特征是用絕熱材料制作的箱體上有一個(gè)合蓋后與之嚴(yán)密封實(shí)，能將箱內(nèi)外的空氣相隔絕的箱蓋，電路板與其上的元器件構(gòu)成的控制介面位于箱體內(nèi)部的底板上，在箱蓋的中間一個(gè)缺口，在缺口內(nèi)側(cè)的箱蓋頂壁上裝有吸熱板，在缺口外側(cè)箱蓋的外表面上裝有散熱板，在箱蓋的缺口--即吸熱板與散熱板兩者之間的空腔--里裝有電致冷器偶件。
2.如權(quán)利要求1所述的密封恒溫的工業(yè)控制器，其特征是箱體和箱蓋可以用木材，塑料等絕熱材料制作，散熱板和吸熱板均用鋁板加工制成。
3.如權(quán)利要求1所述的密封恒溫的工業(yè)控制器，其特征是在控制介面上裝有對(duì)電致冷器偶件的工作進(jìn)行控制的一個(gè)溫度采集(敏感)單元和一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)電致冷器偶件工作的VMOS管。
4.如權(quán)利要求1所述的密封恒溫的工業(yè)控制器，其特征是在控制介面上裝有直流電源。
全文摘要
一種通用型密封恒溫的工業(yè)控制器，是由絕熱材料制作的箱體、箱蓋及安放其中的控制介面所組成。整個(gè)箱體合蓋后密封嚴(yán)實(shí)，箱蓋上有個(gè)缺口，其內(nèi)側(cè)的吸熱板，外側(cè)的散熱板及夾在其間的電致冷器偶件組成散熱構(gòu)成并利用工業(yè)控制系統(tǒng)的控制介面自身固有的功能作為溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)輸出脈沖的頻率和脈寬占空比來(lái)調(diào)節(jié)電致冷器偶件的工作，控制溫升而達(dá)到恒溫，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)機(jī)械運(yùn)行，無(wú)能點(diǎn)，無(wú)噪音，是比較實(shí)用的一種工業(yè)控制器。
文檔編號(hào)G05D23/30GK1055612SQ8910913
公開(kāi)日1991年10月23日 申請(qǐng)日期1989年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月9日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請(qǐng)人:北京市西城新開(kāi)通用試驗(yàn)廠