一種水冷式半導(dǎo)體制冷果蔬保鮮箱變頻控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及果蔬保鮮貯運的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種水冷式半導(dǎo)體制冷果蔬保鮮箱變頻控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是果蔬貯運過程中，控制溫度是最有效的方法。保鮮環(huán)境溫度每升高10°C，果蔬的生理反應(yīng)增長2?3倍。國內(nèi)缺乏針對果蔬運輸進(jìn)行裝備優(yōu)化，同時由于冷藏會產(chǎn)生能耗，增加貯運成本，果蔬冷鏈過程中經(jīng)常會發(fā)生斷冷現(xiàn)象。國內(nèi)普遍采用的開-關(guān)式的控制方法，溫度控制粗放，超調(diào)量大，溫度波動大，能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制冷量可控、溫度可控、溫度波動小、低能耗的水冷式半導(dǎo)體制冷果蔬保鮮箱變頻控制系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種水冷式半導(dǎo)體制冷果蔬保鮮箱變頻控制系統(tǒng)，以ARM為控制芯片，按照控制系統(tǒng)流程實現(xiàn)控制系統(tǒng)觸屏控制、溫控對象選擇、半導(dǎo)體制冷片PID控制、水泵PID控制、散熱風(fēng)機分級控制、冷端風(fēng)機分級控制、箱內(nèi)溫度場檢測控制、箱內(nèi)濕度檢測功能、警報功能設(shè)置；包括有:
[0005]溫度傳感器變送電路，用于采集保鮮箱的冷端溫度、熱端溫度、箱內(nèi)前部溫度、箱內(nèi)后部溫度以及環(huán)境溫度信號，變送為電壓模擬信號，傳遞給ADC，實現(xiàn)ARM控制芯片與傳感器?目號米集；
[0006]相對濕度傳感器驅(qū)動電路，為SHT15溫濕度一體數(shù)字傳感器驅(qū)動電路，用于獲得箱內(nèi)相對濕度信息，實現(xiàn)ARM控制芯片與傳感器通訊；
[0007]半導(dǎo)體制冷片控制電路，為4路由MOS管開關(guān)組成的半導(dǎo)體制冷片PWM變頻控制電路，用于實現(xiàn)半導(dǎo)體制冷片變頻調(diào)控；
[0008]散熱風(fēng)機控制電路，為2路由MOS管開關(guān)組成的散熱風(fēng)機PWM變頻控制電路，用于實現(xiàn)保鮮箱的散熱風(fēng)機風(fēng)速控制；
[0009]制冷風(fēng)機控制電路，為I路由MOS管開關(guān)組成的冷端風(fēng)機PWM變頻控制電路，用于實現(xiàn)保鮮箱的冷端風(fēng)機風(fēng)速控制；
[0010]水泵控制電路，為I路由MOS管開關(guān)組成的水泵PWM變頻控制電路，用于實現(xiàn)保鮮箱的熱端水泵流量控制；
[0011]顯示屏驅(qū)動電路，為工業(yè)串口觸摸控制屏驅(qū)動電路，用于實現(xiàn)屏幕與ARM控制芯片通信與控制；
[0012]提示電路，用于實現(xiàn)對提示燈與蜂鳴器控制，進(jìn)而實現(xiàn)工作狀態(tài)、警示信息提示；
[0013]按鍵控制電路，為三路按鍵驅(qū)動電路，分別實現(xiàn)亮屏、故障音消除、復(fù)位功能；
[0014]電源轉(zhuǎn)換電路，為ARM、ADC、執(zhí)行機構(gòu)供電。
[0015]所述控制系統(tǒng)流程為開始程序后創(chuàng)建新線程，進(jìn)入ADC線程獲取溫度信息，各部件工況；進(jìn)入溫度控制線程，控制執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)控溫度；進(jìn)入串口發(fā)送線程，與串口屏進(jìn)行信息交換；將數(shù)據(jù)壓入發(fā)型列表線程；進(jìn)入SHT濕度傳感器線程，獲取相對濕度信息，形成循環(huán)；
[0016]所述溫度控制線程是判斷控制對象為箱內(nèi)溫度還是冷端溫度；半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行PID控制；水泵進(jìn)行PID控制；熱端溫度與環(huán)境溫度差進(jìn)行分級，確定散熱風(fēng)機風(fēng)速等級；去控制對象與目標(biāo)溫度差值分級，得出冷端分級風(fēng)速等級參數(shù)；箱內(nèi)前后溫度差值分析，得出冷端分級風(fēng)速等級參數(shù)；對比分級等級參數(shù)，選取高風(fēng)速等級；根據(jù)參數(shù)控制保鮮箱的水泵、散熱風(fēng)機、冷端風(fēng)機；
[0017]所述控制系統(tǒng)觸摸屏控制，指控制系統(tǒng)設(shè)置的3個界面，分別是默認(rèn)控制界面、自動控制界面、手動控制界面，；所述默認(rèn)控制界面，提供并顯示常用果蔬貯藏參數(shù)，用戶能直接在該界面選擇所需貯運果蔬，系統(tǒng)自動運行進(jìn)行保鮮；所述自動控制界面，用戶能根據(jù)自己的需要選擇所要控制溫度，系統(tǒng)會自動運行控制進(jìn)行保鮮，并控制在用戶所需溫度，界面中還能觀測到箱內(nèi)平均溫度、環(huán)境溫度、箱內(nèi)相對濕度、運輸總時間以及半導(dǎo)體制冷片、水泵、散熱風(fēng)機、制冷風(fēng)機工作狀態(tài)；所述手動控制界面能調(diào)整半導(dǎo)體制冷片、水泵、散熱風(fēng)機、冷端風(fēng)機工作狀態(tài)，同時界面中還能觀測到箱內(nèi)平均溫度、環(huán)境溫度、箱內(nèi)相對濕度、運輸總時間以及半導(dǎo)體制冷片、水泵、散熱風(fēng)機、制冷風(fēng)機工作狀態(tài)；
[0018]所述溫控對象選擇，指檢測箱內(nèi)溫度平均值與目標(biāo)溫度相差大于1°C，半導(dǎo)體制冷片PID控制以箱內(nèi)溫度平均值為控制對象，當(dāng)溫差小于1°C，半導(dǎo)體制冷片PID控制以冷端溫度為控制對象，從而減小由于箱內(nèi)溫度調(diào)控的時滯造成溫度控制超調(diào)；
[0019]所述半導(dǎo)體制冷片PID控制，指制冷過程中，系統(tǒng)檢測箱內(nèi)溫度或者冷端溫度進(jìn)行PID變頻調(diào)控，根據(jù)控制對象與箱內(nèi)溫度差值，采用PID算法控制半導(dǎo)體制冷片供電PWM頻率；
[0020]所述水泵PID控制，指制冷過程中，系統(tǒng)檢測熱端溫度以及環(huán)境溫度進(jìn)行PID調(diào)控，根據(jù)熱端溫度距環(huán)境溫度差值，采用PID算法控制水泵供電PWM頻率；
[0021]所述散熱風(fēng)機分級控制，指制冷過程中，系統(tǒng)檢測熱端溫度以及環(huán)境溫度，進(jìn)行分級調(diào)控，熱端溫度與環(huán)境溫度差分為4級，散熱風(fēng)機風(fēng)速分為4級，對應(yīng)溫度差級用對應(yīng)風(fēng)速；
[0022]所述冷端風(fēng)機分級控制，指制冷過程中，系統(tǒng)檢測箱內(nèi)溫度、冷端溫度，求冷端溫度差進(jìn)行分級調(diào)控，冷端溫度與箱內(nèi)溫度差分為4級，冷端風(fēng)機風(fēng)速分為4級，對應(yīng)溫度差級用對應(yīng)風(fēng)速；
[0023]所述箱內(nèi)前后溫度檢測控制，指系統(tǒng)檢測箱內(nèi)前后溫度，評定箱內(nèi)溫度場均勻性，但溫差過大，溫度差分為4級，冷端風(fēng)機風(fēng)速分為4級，對應(yīng)溫度差級用對應(yīng)風(fēng)速，前后溫度檢測控制與冷端風(fēng)機分級控制沖突時選取高風(fēng)速級；
[0024]所述箱內(nèi)濕度檢測功能，指檢測箱內(nèi)相對濕度，相對濕度通過系統(tǒng)界面提示，當(dāng)相對濕度過低，蜂鳴器將會提示；
[0025]所述警報功能，指當(dāng)系統(tǒng)異?；驘岫藴囟冗^高、箱內(nèi)溫度過低，系統(tǒng)將會通過蜂鳴器做警報。
[0026]所述溫度傳感器變送電路，為溫度傳感器PtlOO變送電路，將保鮮箱的冷端溫度傳感器、熱端溫度傳感器、箱內(nèi)前部溫度傳感器、箱內(nèi)后部溫度傳感器及環(huán)境溫度傳感器測得所在位置溫度，經(jīng)ADC變送，實現(xiàn)ARM控制芯片與傳感器信號采集。
[0027]所述提示電路包括LED提示燈及蜂鳴器驅(qū)動放大電路。
[0028]所述電源轉(zhuǎn)換電路為寬電壓輸入轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)將8-58V直流電壓降壓為保鮮箱的單片機工作所需的3.3V電壓，以及ADC所需的3.3V電壓，同時通過升壓或降壓輸出12V直流電，實現(xiàn)保鮮箱的半導(dǎo)體制冷片及其它執(zhí)行機構(gòu)供電。
[0029]所述保鮮箱由保鮮箱體、冷端風(fēng)機、冷端散熱片、半導(dǎo)體制冷片、冷端溫度傳感器、熱端溫度傳感器、箱內(nèi)前部溫度傳感器、箱內(nèi)后部溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、相對濕度傳感器、水冷熱交換頭、水管、水冷散熱器、散熱風(fēng)機、熱端水泵、水箱組成。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0031]1、本發(fā)明選取5個溫度傳感器監(jiān)控冷端溫度、熱端溫度、箱內(nèi)前部溫度、環(huán)境溫度、箱內(nèi)后部溫度，提高箱體工作狀態(tài)監(jiān)測準(zhǔn)確度，提高控溫精確性。
[0032]2、本發(fā)明以ARM為控制芯片，具有更高的工作速度與可拓展性能，增加保鮮箱功能，增強保鮮箱保鮮能力。
[0033]3、本發(fā)明采用MOS管開關(guān)開關(guān)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)半導(dǎo)體制冷片、熱端風(fēng)機、水泵、冷端風(fēng)機的變頻調(diào)控。
[0034]4、本發(fā)明用SHT15溫濕度一體數(shù)字傳感器，實現(xiàn)箱內(nèi)相對濕度監(jiān)控。
[0035]5、本發(fā)明對半導(dǎo)體制冷片采用PID變頻調(diào)控，減少系統(tǒng)超調(diào)，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少能耗。