[发明专利]可在负压条件下控制空间温度的恒温装置

权利要求书

1.负压：风流的绝对压力(压强)小于井外或风筒外同标高的大气压力(压强)，其相对压力(压强)为负值

简单的说，“负压”是低于常压（即常说的一个大气压）的气体压力状态；

(1) 低于现存的大气压力(取作参考零点)的压力；

(2) 低于大气压的稀薄度；

抽出式通风的矿井中，风流的绝对压力小于井外或风筒外同标高的绝对压力，其相对压力为负值，称负压；通常在工业上，特别是微型泵(如：微型真空泵、微型气泵、微型气体采样泵、微型气体循环泵、微型抽气泵)选型中常要涉及到这个。

2.  真空负压安全阀

负压的利用非常普遍，人们常常使某部分空间出现负压状态，便能利用无处不在的大气压替我们效力；

它能在抽气端形成0.04MPA的负压，意思是能将密闭容器内的气体抽走40%，剩余60%，与外界大气压的压力差为100*(1-0.6)=40KPA(即它的负压值为：-40Kpa)，在常用的真空表上显示就为-0.04Mpa；(假设当地大气压为0.1Mpa)

单片机内部带有时钟电路，只需要在片外通过XTAL1、XTAL2引脚接入定时控制单元（晶体振荡和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器；振荡器的工作频率一般在1.2~12MHz之间，当然在一般情况下频率越快越好，可以保证程序运行速度即保证了控制的实时性；

一般采用石英晶振作定时控制元件，在不需要高精度参考时钟时，也可以用电感代替晶振，有时也可以引入外部时钟脉冲信号；接在晶振上的电容虽然没有严格要求，但电容的大小会影响振荡器的稳定性和起振的快速性；

因此，通常选择在10~30pF左右，在此次设计时钟电路时，晶振频率选用（12MHz），电容选用（20pF），并且它们应尽可能靠近芯片，以减小分布电容，保证振荡器振荡的稳定性； 

为防止电源之间的相互干扰，需对电路进行独立供电，本系统采用双电源输出，一个正常之用，一个应急备用；因此电源电路设计输出两路为+5V的稳压电源，同时主电路的开关元件为固态继电器，其直流侧的供电电源可选择为+5V；

由于固态继电器内部带有光耦，其直流侧与交流侧相互隔离，因此其直流侧的供电电源可与数字电路的+5V电源共用，另外DS18B20也用+5V的稳压电源供电，另外一个+5V的稳压电源用来备用，当遇到系统断电时可以把那个备用的稳压电源来应急，这样可以给系统增加了一道应急保险；

本装置的直流稳压电源采用通常的桥式全波整流、电容滤波、三端固定输出的集成稳压器件进行设计，并且所有的集成稳压芯片均装有充分裕量的散热片。

3.由于在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度；而且一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度； 

 从各发光电极连接方式分为共阳极和共阴极两种；共阳极是指笔画显示器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极互相隔离；共阴极型是笔画显示器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是互相隔离的，共阴极LED数码管的a～g及小数点位dp八个发光二极管加阳极加高电平（“1”）发亮，加低电平（“0”）发暗，而共阳极的LED的数码管的a～g及小数点位dp八个发光二极管正好相反；

采用共阳极数码管LG5641A进行动态显示，LG5641A具有四位数码管，这四个数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阳的位选端，通过动态显示可轮流显示设置温度与测量温度，这有利于节省I/O口。

4.用P2.0～P2.7口作为位选控制，P0.0～P0.7口传输要显示的数据，数据线和位选线直接接AT89C51单片机的I/O口即可，因为I/O口输出电流很小并且加上了上拉电阻,这样可以对LED进行驱动，它的电压值足以驱动LED；

预置时显示设定温度，达到定温度时显示实时温度，显示精确到1℃； 

恒温箱温度可预置，在误差范围内恒温控制，温度控制误差≤±1℃； 

（3）恒温水箱由1KW电炉加热；  

（4）启动后有运行指示，温度低于预置温度5℃时进行220V全加热； 

（5）有较强的抗干扰性能，对升降温过程的线性没有要求； 

（6）具有相应的保护功能。

5.  (1)可以对温度进行自由设定，但必须在0～100℃内，设定时可以实时显示出设定的温度值； 

(2) 加热由1台1KW电炉来实现，如果温度不在60℃时，根据设定的温度值与实际检测的温度值之差来采取不同的加热方式； 

(3) 能够保持实时显示水温，显示位数4位，分别为百位、十位、个位和小数位；（但由于规定不超过90度，所以百位也就没有实现，默认的百位是不显示的；） 

单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制；单片机系统通过温度传感器（ADC590）对水箱内水温进行检测，得到模拟的温度信号，在经过A/D转换成数字信号之后，则可用数码管来显示水温的实际值，还能用键盘输入设定值，也可实现打印功能。