[发明专利]装有微电脑的工业控制机的保护装置

说明书

本发明创造涉及使微电脑工业控制机能在恶劣环境条件下可靠工作的保护技术。

现有微电脑工业控制机用于较恶劣环境条件时，往往要采用工业用或军用级大规模集成电路。因商用级大规模集成电路工作温度范围仅为0℃～+75℃，而工业用级为-40℃～+85℃，军用级为-55℃～125℃。但采用工业用或军用级芯片，一方面使得比采用商用级芯片的工业控制机的价格提高几倍、甚至数十倍，另一方面仍不能有效地防御腐蚀性、大湿度、多粉尘、电磁干扰幅射及振动冲击的损害。

本发明创造的任务是设计一种保护装置，把微电脑工业控制机装在其内，使在高温、低温或温度变化大的情况下以及在大湿度、多粉尘、强腐蚀、电磁干扰幅射和震动冲击等恶劣环境条件下，均能有效地使工业控制机在良好的使用环境条件下可靠的工作，并可采用廉价的商用级大规模集成电路，使在恶劣环境条件下工作的工业控制机的成本大大降低。

本发明创造的结构方案是设计一种装有微电脑的工业控制机的保护装置，其结构特点是将工业控制机装在屏蔽铁盒内，工业控制机的模板插在铁盒的插座上，铁盒装在由箱盖与箱体构成的密封箱内，在箱体的侧面设有由半导体制冷器、散热板及储冷器组成的加热、致冷系统，密封箱内装有箱体温度的测量与控制电路，工业控制机与外界传递的信息、功率输出及电源线可通过在密封箱上的导线引出端进行连接。

参照附图具体说明本发明创造的结构型式及其实施方式：

图1是微电脑工业控制机保护装置的结构示意图;

图2是密封箱体温度的测量与控制电路图。

如图1所示，由箱盖1、箱体2构成一个密封保护箱，该密封箱内安置有屏蔽铁盒3，在铁盒3内安置着微电脑工业控制机4，在箱体2的底部粘合着抗振橡胶5。箱盖1与箱体2用铰链相连接，它们之间的密封采用曲折型式，合紧采用机械式死点扣紧装置。箱盖和箱体内、外壁之间均分别注入聚胺脂泡沫塑料作为隔热层。箱体2的内壁亦称内胆由两种材料分两部份组合而成，与箱盖接近的一部份内胆用工程塑料制成，可减少通过箱盖的热量损失，其余部份则用铝质薄板制成。由金属铝块制成的储冷器6固定在箱体的铝制内胆上，有利于整个箱体温度均匀。用具有绝热作用的尼龙螺丝将半导体制冷器7、储冷器6和散热板8紧密地固定起来。在铝制的散热板上均匀割有等宽的长槽，用于增大散热面积，散热板上涂黑色以增加散热效果。为增加散热效果，在加热、致冷系统设有散热风机9。工业控制机与外界传递的信息、功率输出及电源线可通过箱盖1上的导线引出端10进行联接。

由于散热风机寿命在数千小时，而致冷器寿命可达十万小时以上，为了延长本保护装置的使用寿命，可去掉散热风机，并将散热板面积增大，采用自然散热。

半导体制冷器一般采用一块CTL  12705半导体致冷器件，但当工业控制机消耗功率较大，需更大的加热或致冷功率时，可并联若干块CTL  12705半导体致冷器件;若外界环境温度与密封箱内所要控制温度有很大的温差时，可使用多级半导体致冷器（亦称电堆），多级电堆的结构是：上一级电堆的热端贴在下一级电堆的冷端上，上一级电堆起了温差接力作用。当采用上述两种方法时要增大散热板面积。

若外界环境温度在仅低于摄氏零度以下时，且温度无激烈变化时，可用PTC电加热器、红外加热器等高效、无明火、无电磁干扰的电加热器件来代替半导体致冷器件，这样可降低保护装置的成本。

如图2所示密封箱内温度的测量与控制电路，其中测温传感器R₂为MF53负热敏电阻，用以测量保护箱内的温度，被安置在铁盒3上。电阻R₃值选用在0℃时与R₂电阻值相接近，调整R₅可改变安装在箱体外的温度指示表头的灵敏度。根据R₂、R₃和R₅组成的测温电桥的输出，经A₁放大后，送入由A₂、A₃组成的甄别器，由A₂给定下限阀电平（即下限温度值15℃），由A₃给定上限阀电平（上限温度值28℃），它们的输出分别驱动继电器J₁和J₂以控制通入半导体致冷器的电流方向来达到加热或致冷的目的。经整流、稳压后得到直流电输入给CTL半导体致冷器，便能自动控制箱体内温度达到限定范围。

本发明创造的优点：

1.由于采用半导体致冷、加热技术，能自动控制保护箱内的温度，使工业控制机在外界-40℃以下严寒，+70℃以上高温以及在温度变化较大场合应用时，实际使用温度均能保持在常温状态（15℃～28℃）。