CN114911291A - 一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制*** - Google Patents
一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，包括：固态硬盘、主控模块、测温电路、电机驱动电路、加热电路、PWM电路、通信电路，所述测温电路接主控模块，进行温度控制；所述加热电路接所述主控模块，进行加热控制，所述电机驱动电路接控制模块，进而对电机调节控制；所述PWM电路接所述主控模块，进而通过主控模块输出PWM信号；所述通信电路可以与所述主控模块进行数据交互；本发明采用温度自动化检测，可以广泛运用于各种锅炉的空气预热，并有效锅炉的提高热交换性能。
Description
技术领域
本发明涉及智能嵌入式控制技术领域，具体而言，涉及一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制***。
背景技术
空气预热对保证锅炉热效率起着至关重要的作用，在使用锅炉之前，将空气预热后再送入炉中可以有效提高锅炉热能转换效率，但传统的空气预热控制***不能有效利用烟气余热且对空气预热炉内部的检测功能较为单一，检测方式也较为繁琐。
发明内容
本发明解决的问题是，提供一种可智能监控锅炉内部数据、可自动化控制炉内温度、同时进行实时数据显示及传输的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***。
为解决上述问题，本发明提供一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，包括：主控模块、测温电路、电机驱动电路、加热电路、PWM电路、通信电路，所述测温电路接主控模块，进行温度控制；所述加热电路接所述主控模块，进行加热控制，所述电机驱动电路接控制模块，进而对电机调节控制；所述PWM电路接所述主控模块，进而通过主控模块输出PWM信号；所述通信电路可以与所述主控模块进行数据交互。
进一步的，所述主控模块包括主控芯片电路、时钟电路、复位电路、模式选择电路，所述时钟电路的输入端设置晶振X1，输出端接所述主控模块进行时间信息的检测和记录，所述复位电路上设置复位开关，所述复位开关接所述主控模块进行***程序的复位，所述模式选择接所述主控模块，进而实现对主控模块功能进行选择。
进一步的，所述电源电路包括稳压电路和电量检测电路，所述电源电路的输入端接所述外接12V电源，输出端接所述稳压电路，将12V电源稳压至5V和3.3V，所述电量检测电路包括光耦和AC接口，所述光耦的输入端接电源，控制端接所述主控模块，输出端接所述AC接口进行电量检测。
进一步的，所述显示电路包括显示屏电路、按键电路、存储电路，所述显示屏电路包括一块触控显示屏，所述触摸显示屏的输入端接电源，输出端接所述主控模块，并根据显示屏发出的指令进行显示内容的控制，所述存储电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行控制***内容的存储，所述按键电路包括三路触摸按键，所述触摸按键的输入端接电源，输出端分别接触摸点K1、K2、K3，所述按键电路可以通过触摸点K1、K2、K3进行显示屏的触摸式调试。
进一步的，所述传感器包括霍尔传感器电路，所述霍尔传感器电路包括四路霍尔传感芯片和一路霍尔传感接口电路，所述四路霍尔传感芯片的输入端接电源，输出端接三极管Q13-Q16的发射极，所述三极管Q13-Q16的集电极接所述霍尔传感接口的输出端，所述霍尔传感接口的输入端接电源，控制端接所述主控模块进行气体速度、流量值、气压等参数的检测。
进一步的，所述测温电路包括热电偶插座、加热电阻、温度检测芯片，所述热偶插座接电源，并通过加热电阻进行电热转换，同时将热量信息传输至温度检测芯片的输入端，所述温度检测芯片的输出端接所述主控模块，并通过所述主控模块进行检测信息的分析。
进一步的，所述电机驱动电路包括电机M1、电机M2、风扇驱动电机、四路电机驱动芯片、八路MOS管Q5-Q12、Q21，所述电机M1的输出端接所述MOS管Q6的栅极，所述MOS管Q6的漏极接电源，源极接所述MOS管Q8的漏极，所述电机M1的输入端接电源，控制端接所述电机驱动芯片输出端，所述电机驱动芯片的输入端接电源，控制端接所述主控模块进行电机控制，所述风扇驱动电机的输入端接电源，输出端接MOS管Q21的漏极，所述MOS管Q21的栅极接所述主控模块进行风扇的开关控制。
进一步的，所述加热电路包括加热控制电路、预加热接口电路，所述加热控制电路包括稳压接口、加热控制芯片、加热丝电阻电路，所述加热控制芯片的输入端接12V电源，输出端接所述加热丝电阻电路，所述加热丝电阻电路的输出端接5V电源，控制端接所述主控模块进行加热控制，所述预加热接口电路包括MOS管电路、光耦、加热接口，所述加热接口的输入端接220V电源，输出端接光耦，所述光耦的输入端接所述MOS管的漏极，所述MOS管的栅极接所述主控模块进行预加热接口控制。
进一步的，所述PWM电路包括PWM控制芯片、信号控制接口、旋转编码器接口电路，所述PWM控制芯片的输入端接电源，输出端接所述信号控制接口，所述信号控制接口接所述主控模块进行PWM信号控制，所述旋转编码接口电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行信号编码。
进一步的，所述通信电路包括RS232串口电路、报警电路、WIFI电路、网口电路，所述RS232串口电路包括RS232串口芯片和串口接口电路，所述RS232串口芯片的输入端接电源，控制端接所述主控模块、输出端接所述串口接口电路输出RS232串口信号，所述报警电路包括报警器、三极管Q20，所述报警器的输入端接电源，输出端接所述三极管Q20的集电极，所述三极管Q20的基极接所述主控模块进行报警信号的接收，所述WIFI电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行WIFI信号的收发，所述网口电路包括网口芯片和网口接口电路，所述网口芯片的输入端接电源，输出端接所述网口接口电路进行网口信号的接收，控制端接所述主控模块进行网口通信电路的模式选择。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：拥有多种检测电路，可以根据外界不同的环境，完成检测各项指标，比如霍尔传感器电路可以实时查看***运行状态、触摸按键电路可以检测手指触摸信号、电机驱动电路可以实时控制电机速率和方向；通信电路拥有有线网口电路、WIFI电路，可以实现有线方式和无线方式进行信号传输，可以通过TCP/IP协议组网进行硬盘空气预热器智能嵌入式控制***的实时监控，并通过通信电路实现检测数据的快速传输，电路中设置测温电路、加热电路以及时钟电路，可以通过时钟电路实现预热与加热时间的精确控制，进一步提升预热与加热时间的协调性，并提高预热器的工作效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构的原理结构示意图；
图2为本发明的主控模块的原理结构示意图；
图3为本发明的电源电路的原理结构示意图；
图4为本发明的显示电路的显示屏和存储电路的原理结构示意图；
图5为本发明的显示电路的按键电路的原理结构示意图；
图6为本发明的传感器电路的原理结构示意图；
图7为本发明的测温电路的原理结构示意图；
图8为本发明的电机驱动电路的原理结构示意图；
图9为本发明的加热电路的原理结构示意图；
图10为本发明的预加热电路的原理结构示意图；
图11为本发明的PWM电路的原理结构示意图；
图12为本发明的通信电路的RS232串口电路、报警电路、WIFI电路的原理结构示意图；
图13为本发明的通信电路的网口电路的原理结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中， X轴正向代表的右方，X轴的反向代表左方，Y轴的正向代表前方，Y轴的反向代表后方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方；同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式；而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
如图1所示，提供一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，包括：主控模块、测温电路、电机驱动电路、加热电路、PWM电路、通信电路，所述测温电路接主控模块，进行温度控制；所述加热电路接所述主控模块，进行加热控制，所述电机驱动电路接控制模块，进而对电机调节控制；所述PWM电路接所述主控模块，进而通过主控模块输出PWM信号；所述通信电路可以与所述主控模块进行数据交互。
在本发明的一个实施例中，所述主控模块包括主控芯片电路、时钟电路、复位电路、模式选择电路，所述时钟电路的输入端设置晶振X1，输出端接所述主控模块进行时间信息的检测和记录，所述复位电路上设置复位开关，所述复位开关接所述主控模块进行所述***程序的复位，所述模式选择接所述主控模块，进而实现对主控模块功能进行选择。
需要说明的是，本实施例中，如图2所示，主控芯片型号为STM32F103C8T6，***通过主控芯片上的GPIO管脚来控制***器件工作，晶振X2设置在芯片U5的管脚8、9之间，可以选择有源或无源器件进行工作，时钟电路直接与所述主控模块相连，可以确保***完成的每一项工作按时完成，模式选择电路的输入端接所述芯片U5的48、输出端接芯片U8的管脚138，其可以进行芯片U5、U8之间的功能选择，比如进行***预热电路、加热电路之间加热模式的切换。
在本发明的一个实施例中，所述电源电路包括稳压电路和电量检测电路，所述电源电路的输入端接所述外接12V电源，输出端接所述稳压电路，将12V电源稳压至5V和3.3V，所述电量检测电路包括光耦和AC接口，所述光耦的输入端接电源，控制端接所述主控模块，输出端接所述AC接口进行AC端电量检测。
需要说明的是，本实施例中，如图3所示，电源电路采取12V锂电池电源进行供电，并通过稳压芯片稳压至3.3V和5V，其中主控模块的供电电压为3.3V，同时在电路中设置了电量检测电路，其可以检测电池的电量信息，并通过显示屏进行直观显示，当电量不足时可以，电路中的指示灯可以进行闪烁或者显示屏中弹出电量不足的窗口来提醒用户进行充电。
在本发明的一个实施例中，所述显示电路包括显示屏电路、按键电路、存储电路，所述显示屏电路包括一块触控显示屏，所述触摸显示屏的输入端接电源，输出端接所述主控模块，并根据显示屏发出的指令进行显示内容的控制，所述存储电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行控制***内容的存储，所述按键电路包括三路触摸按键，如图5所示，所述触摸按键的输入端接电源，输出端分别接触摸点K1、K2、K3，所述按键电路可以通过触摸点K1、K2、K3进行显示屏的触摸式调试。
需要说明的是，本实施例中，如图4所示，显示屏为触摸式显示屏，用户可以通过直接触摸显示屏进行显示内容的调试，显示屏的管脚17、18、19、20经电阻接三极管Q17的集电极，三极管Q17的基极接所述主控模块，可以通过主控对三极管进行控制，进而对显示屏的开关进行控制，显示屏的下方设置有触摸按键，可以通过触摸按键进行显示内容的调试，显示屏内部设置了大容量的存储电路，可以进行重要内容的及时保存。
在本发明的一个实施例中，所述传感器包括霍尔传感器电路，所述霍尔传感器电路包括四路霍尔传感芯片和一路霍尔传感接口电路，所述四路霍尔传感芯片的输入端接电源，输出端接三极管Q13-Q16的发射极，所述三极管Q13-Q16的集电极接所述霍尔传感接口的输出端，所述霍尔传感接口的输入端接电源，控制端接所述主控模块进行气体速度、流量值、气压等参数的检测。
需要说明的是，本实施例中，如图6所示，传感器电路采取四路霍尔传感芯片进行检测，四路霍尔传感芯通过霍尔传感接口进行及时的信息反馈，霍尔传感接口上的薄片置于磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流通过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，当电流端流入的电流越大，其作用在薄片上的磁场强度越强，霍尔电势也就越高，测得的数据也越大，当电流端流入的电流越小，其作用在薄片上的磁场强度越弱，电动势也就越低，测得的数据也越小。
在本发明的一个实施例中，所述测温电路包括热电偶插座、加热电阻、温度检测芯片，所述热偶插座接电源，并通过加热电阻进行电热转换，同时将热量信息传输至温度检测芯片的输入端，所述温度检测芯片的输出端接所述主控模块，并通过所述主控模块进行检测信息的分析。
需要说明的是，本实施例中，如图7所示，测温电路通过对加热电阻的发热程度进行测温，加热电阻采用大阻值电阻进行发热，当电路中电流增大时，加热电阻的功率提升，电阻外部的温度升高，同时根据调节电路中的电流变化进而得到相应的温度变化，测温电路可以实时检测***内部的温度，当温度出现异常时，可以及时报警。
在本发明的一个实施例中，所述电机驱动电路包括电机M1、电机M2、风扇驱动电机、四路电机驱动芯片、八路MOS管Q5-Q12、Q21，所述电机M1的输出端接所述MOS管Q6的栅极，所述MOS管Q6的漏极接电源，源极接所述MOS管Q8的漏极，所述电机M1的输入端接电源，控制端接所述电机驱动芯片输出端，所述电机驱动芯片的输入端接电源，控制端接所述主控模块进行电机控制，所述风扇驱动电机的输入端接电源，输出端接MOS管Q21的漏极，所述MOS管Q21的栅极接所述主控模块进行风扇的开关控制。
需要说明的是，本实施例中，如图8所示，电机驱动电路主要电机外部设置的MOS管来控制电机，根据调节MOS管的导通情况进行电机的运行方向及速度的控制，进而实现空气输送，风扇驱动电路为***内部的散热电路，风扇电机将电路中的化学能转化为风能，应用于***内部动力电机部分的散热。
在本发明的一个实施例中，所述加热电路包括加热控制电路、预加热接口电路，所述加热控制电路包括稳压接口、加热控制芯片、加热丝电阻电路，所述加热控制芯片的输入端接12V电源，输出端接所述接所述加热丝电阻电路，所述加热丝电阻电路的输出端接5V电源，控制端接所述主控模块进行加热控制，所述预加热接口电路包括MOS管电路、光耦、加热接口，所述加热接口的输入端接220V电源，输出端接光耦，所述光耦的输入端接所述MOS管的漏极，所述MOS管的栅极接所述主控模块进行预加热接口控制。
需要说明的是，本实施例中，如图9所示，加热电路可以通过模式选择电路，进行加热模式和预热模式之间的切换，加热电路通过对电路中的电阻丝进行加热，进而通过物体之间的热传递对整个空气预热器内部进行加热，如图10所示，预热接口电路通过MOS管来控制空气预热器的预热，通过时钟电路来进行预热的定时功能，当到达预热时间时，可以通过调节MOS管的导通情况来停止预热。
在本发明的一个实施例中，所述PWM电路包括PWM控制芯片、信号控制接口、旋转编码器接口电路，所述PWM控制芯片的输入端接电源，输出端接所述信号控制接口，所述信号控制接口接所述主控模块进行PWM信号控制，所述旋转编码接口电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行信号编码。
需要说明的是，本实施例中，如图11所示，PWM电路设置于主控模块和电机驱动电路之间，PWM电路连接于主控模块上的4路GPIO口，进而对电机M1、M2进行控制，实现电机的正反转功能。
在本发明的一个实施例中，所述通信电路包括RS232串口电路、报警电路、WIFI电路、网口电路，如图12所示，所述RS232串口电路包括RS232串口芯片和串口接口电路，所述RS232串口芯片的输入端接电源，控制端接所述主控模块、输出端接所述串口接口电路输出RS232串口信号，所述报警电路包括报警器、三极管Q20，所述报警器的输入端接电源，输出端接所述三极管Q20的集电极，所述三极管Q20的基极接所述主控模块进行报警信号的接收，所述WIFI电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行WIFI信号的收发，如图13所示， 所述网口电路包括网口芯片和网口接口电路，所述网口芯片的输入端接电源，输出端接所述网口接口电路进行网口信号的接收，控制端接所述主控模块进行网口通信电路的模式选择。
需要说明的是，本实施例中，通信电路包括串口通信和网口通信两部分，同时在串口通信电路上设置有报警电路，报警电路与主控模块相连，当***出现异常时，可以及时报警，串口电路可以帮助开发人员实时查看***调试结果信息，WIFI电路为***提供无线通信途径，可以进行数据的无线传输，网口电路可以进行***数据的有线传输，其与WIFI电路互相配合，确保***高效稳定的数据传输。
本发明的工作原理：***通过电源电路进行供电，测温电路与加热电路接所述主控模块，进行空气预热器内部的温度检测及加热，霍尔传感器可以检测空气预热器内部的气压，气体流速等信息、主控模块接所述PWM电路，并通过PWM电路上的接口进行对电机进行驱动控制，并通过温度检测、加热电路实现预热器预热和加热的自动化，***所有的检测数据可以通过显示屏进行显示，同时通过通信电路进行数据交互。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此；本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，包括：主控模块、测温电路、电机驱动电路、加热电路、PWM电路、通信电路，所述测温电路接主控模块，进行温度控制；所述加热电路接所述主控模块，进行加热控制，所述电机驱动电路接控制模块，进而对电机调节控制；所述PWM电路接所述主控模块，进而通过主控模块输出PWM信号；所述通信电路可以与所述主控模块进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述主控模块包括主控芯片电路、时钟电路、复位电路、模式选择电路，所述时钟电路的输入端设置晶振X1，输出端接所述主控模块，进行时间信息的检测和记录，所述复位电路上设置复位开关，所述复位开关接所述主控模块进行所述***程序的复位，所述模式选择电路接所述主控模块，进而实现对主控模块功能进行选择。
3.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述硬盘空气预热器智能嵌入式控制***还包括电源电路，所述电源电路包括稳压电路和电量检测电路，所述电源电路的输入端外接12V电源，输出端接所述稳压电路，将12V电源稳压至5V和3.3V，所述电量检测电路包括光耦和AC接口，所述光耦的输入端接电源，控制端接所述主控模块，输出端接所述AC接口进行电量检测。
4.根据权利要求3所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述硬盘空气预热器智能嵌入式控制***还包括显示电路，所述显示电路包括显示屏电路、按键电路、存储电路，所述显示屏电路包括一块触控显示屏，所述触摸显示屏的输入端接电源，输出端接所述主控模块，并根据显示屏发出的指令进行显示内容的控制，所述存储电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行控制***内容的存储，所述按键电路包括三路触摸按键，所述触摸按键的输入端接电源，输出端分别接触摸点K1、K2、K3，所述按键电路可以通过触摸点K1、K2、K3进行显示屏的触摸式调试。
5.根据权利要求4所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述硬盘空气预热器智能嵌入式控制***还包括霍尔传感器电路，所述霍尔传感器电路包括四路霍尔传感芯片和一路霍尔传感接口电路，所述四路霍尔传感芯片的输入端接电源，输出端接三极管Q13-Q16的发射极，所述三极管Q13-Q16的集电极接所述霍尔传感接口的输出端，所述霍尔传感接口的输入端接电源，控制端接所述主控模块进行气体速度、流量值、气压等参数的检测。
6.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述测温电路包括热电偶插座、加热电阻、温度检测芯片，所述热偶插座接电源，并通过加热电阻进行电热转换，同时将热量信息传输至温度检测芯片的输入端，所述温度检测芯片的输出端接所述主控模块，并通过所述主控模块进行检测信息的分析。
7.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述电机驱动电路包括电机M1、电机M2、风扇驱动电机、四路电机驱动芯片、八路MOS管Q5-Q12、Q21，所述电机M1的输出端接所述MOS管Q6的栅极，所述MOS管Q6的漏极接电源，源极接所述MOS管Q8的漏极，所述电机M1的输入端接电源，控制端接所述电机驱动芯片输出端，所述电机驱动芯片的输入端接电源，控制端接所述主控模块进行电机控制，所述风扇驱动电机的输入端接电源，输出端接MOS管Q21的漏极，所述MOS管Q21的栅极接所述主控模块进行风扇的开关控制。
8.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述加热电路包括加热控制电路、预加热接口电路，所述加热控制电路包括稳压接口、加热控制芯片、加热丝电阻电路，所述加热控制芯片的输入端接12V电源，输出端接接所述加热丝电阻电路，所述加热丝电阻电路的输出端接5V电源，控制端接所述主控模块进行加热控制，所述预加热接口电路包括MOS管电路、光耦、加热接口，所述加热接口的输入端接220V电源，输出端接光耦，所述光耦的输入端接所述MOS管的漏极，所述MOS管的栅极接所述主控模块进行预加热接口控制。
9.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述PWM电路包括PWM控制芯片、信号控制接口、旋转编码器接口电路，所述PWM控制芯片的输入端接电源，输出端接所述信号控制接口，所述信号控制接口接所述主控模块进行PWM信号控制，所述旋转编码接口电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行信号编码。
10.根据权利要求1所述的硬盘空气预热器智能嵌入式控制***，其特征在于，所述通信电路包括RS232串口电路、报警电路、WIFI电路、网口电路，所述RS232串口电路包括RS232串口芯片和串口接口电路，所述RS232串口芯片的输入端接电源，控制端接所述主控模块、输出端接所述串口接口电路输出RS232串口信号，所述报警电路包括报警器、三极管Q20，所述报警器的输入端接电源，输出端接所述三极管Q20的集电极，所述三极管Q20的基极接所述主控模块进行报警信号的接收，所述WIFI电路的输入端接电源，输出端接所述主控模块进行WIFI信号的收发，所述网口电路包括网口芯片和网口接口电路，所述网口芯片的输入端接电源，输出端接所述网口接口电路进行网口信号的接收，控制端接所述主控模块进行网口通信电路的模式选择。
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