一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統。該控制系統包括微處理器、用于采集制冷機制冷溫度的制冷溫度采集電路、用于采集制冷機工作環境溫度的環境溫度采集電路、用于采集制冷機工作電壓及電流的電壓電流采集電路和用于調整制冷機功率的功率控制電路。由以上技術方案可知，該制冷機控制系統能夠解決現有技術中制冷機啟動撞缸和低溫工作撞缸的問題，不僅能夠保證制冷機在低溫下可靠運行，滿足斯特林制冷機高效穩定的輸出能力和溫控精度要求，還能夠解決各種工況下的啟動撞缸問題，保證斯特林制冷機能夠成功開機。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及氣體軸承斯特林制冷機
，具體涉及一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統。
技術介紹
氣體軸承斯特林制冷機的結構決定了制冷機的活塞處于自由狀態。制冷機處于停機狀態時，活塞可能處于行程中的任意位置。當制冷機垂直放置時，受重力作用的影響，活塞會跌至行程的端部。此時啟動制冷機，活塞會以行程端部為平衡點往復運動，必然會產生啟動撞缸問題。傳統的氣體軸承斯特林制冷機控制器采用小幅值脈沖定位的方法進行啟動，這種啟動方法在制冷機水平放置時，一定程度上能夠緩解啟動撞缸的問題。但是當制冷機垂直放置時，仍然無法解決啟動撞缸的問題，嚴重影響了制冷機的正常工作，甚至使制冷機無法啟動。因此，為了保證斯特林制冷機的可靠運行，必須設計一種控制系統既能滿足斯特林制冷機高效穩定的輸出能力和溫控精度要求，又能解決各種工況下的啟動撞缸問題，保證斯特林制冷機能夠成功開機。另外，當制冷機在低溫狀態下工作時，由于機械結構間隙的增大，傳統的控制器工作時會出現撞缸的問題。因此，為了保證制冷機低溫下可靠運行，必須設計一種控制器保證制冷機低溫狀態下，能夠可靠運行。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統，該制冷機控制系統能夠解決現有技術中制冷機啟動撞缸和低溫工作撞缸的問題，不僅能夠保證制冷機在低溫下可靠運行，滿足斯特林制冷機高效穩定的輸出能力和溫控精度要求，還能夠解決各種工況下的啟動撞缸問題，保證斯特林制冷機能夠成功開機。為實現上述目的，本技術采用了以下技術方案:一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統，包括微處理器、用于采集制冷機制冷溫度的制冷溫度采集電路、用于采集制冷機工作環境溫度的環境溫度采集電路、用于采集制冷機工作電壓及電流的電壓電流采集電路和用于調整制冷機功率的功率控制電路。所述制冷溫度采集電路、環境溫度采集電路的輸出端分別與微處理器的輸入端相連；所述微處理器的輸出端與功率控制電路的輸入端相連；所述功率控制電路的輸出端分別與電壓電流采集電路的輸入端、制冷機的功率輸入端相連。進一步的，所述微處器采用微軟公司的DSPIC30F6015芯片。進一步的，所述制冷溫度采集電路包括安裝在制冷機冷頭上的第一溫度傳感器和信號調理電路。所述信號調理電路包括第一運算放大器Ul、濾波電容Cl、第二運算放大器U2和第一A/D轉換器。所述第一運算放大器，其同相輸入端經電阻Rl接電源，其反向輸入端經電阻R2接地，其輸出端依次經電阻R5、R6、R7接第二運算放大器U2的同相輸入端。所述第一運算放大器，其同相輸入端還經電阻R3連接到電阻R5與R6之間，其反相輸入端與輸出端之間設有第一 RC濾波電路。所述第二運算放大器，其同相輸入端經并聯連接的電阻R6與電容C3接地，其反相輸入端依次經電阻R8、R9接地，其輸出端依次經電阻R12、第一 A/D轉換器接微處理器的輸入端。所述第二運算放大器，其反相輸入端與輸出端之間設有第二 RC濾波電路；所述濾波電容，其正極連接到電阻R6與R7之間，其負極連接到電阻R8與R9之間。所述第一溫度傳感器并聯在濾波電容兩端。所述第一 RC濾波電路包括并聯連接的電阻R4和電容C2。所述第二 RC濾波電路包括并聯連接的電阻Rll和電容C4。進一步的，所述的環境溫度采集電路包括安裝在制冷機表面的第二溫度傳感器。所述第二溫度傳感器連接在電源與微處理器之間。進一步的，所述電壓電流采集電路包括電流傳感器、第二 A/D轉換器和輸出分壓電路。所述輸出分壓電路包括串聯連接的電阻Rl3與R14，該輸出分壓電路一端接制冷機的輸入端或功率控制電路的輸出端，另一端接地。所述電流傳感器串聯在功率控制電路輸出端與制冷機輸入端之間。所述第二 A/D轉換器，其輸入端接電流傳感器的輸出端，其輸入端還連接到電阻R13與R14之間的節點上，其輸出端接微處理器的輸入端。進一步的，所述功率控制電路包括第一場效應管V1、第二場效應管V2、第三場效應管V3、第四場效應管V4和預驅動芯片。所述第一場效應管V1、第二場效應管V2、第三場效應管V3、第四場效應管V4的柵極分別與預驅動芯片的輸出端相連。所述預驅動芯片的輸入端接微處理器的輸出端；所述第一場效應管VI，其漏極接電源，其源極接第二場效應管V2的漏極；所述第二場效應管V2的源極接地。所述第三場效應管V3，其漏極接電源，其源極接第四場效應管V4的漏極。所述第四場效應管V4的源極接地。所述第一場效應管Vl的源極與第二場效應管V2的漏極之間的節點連接到制冷機的功率輸入端。所述第二場效應管V3的源極與第四場效應管V4的漏極之間的節點連接到電壓電流采集電路的輸入端。和現有技術相比，本技術的有益效果為:本技術適用于氣體軸承斯特林制冷機、氣體軸承斯特林發電機以及氣體軸承直線壓縮機等基于氣體軸承支承技術產品的啟動和控制。該制冷機控制系統能夠解決現有技術中制冷機啟動撞缸和低溫工作撞缸的問題，不僅能夠保證制冷機在低溫下可靠運行，滿足斯特林制冷機高效穩定的輸出能力和溫控精度要求，還能夠解決各種工況下的啟動撞缸問題，保證斯特林制冷機能夠成功開機。【附圖說明】圖1是氣體軸承斯特林制冷機控制系統的原理圖；圖2是制冷溫度采集電路和環境溫度采集電路的電路原理圖；圖3是電壓電流采集電路和功率控制電路的電路原理圖。其中:1、制冷溫度采集電路，2、環境溫度采集電路，3、電壓電流采集電路，4、功率控制電路，5、制冷機，6、微處理器。【具體實施方式】下面結合附圖對本技術做進一步說明:如圖1所示的一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統，包括微處理器6、制冷溫度采集電路1、環境溫度采集電路2、電壓電流采集電3路和功率控制電路4。所述制冷溫度采集電路1、環境溫度采集電路2的輸出端分別與微處理器6的輸入端相連；所述微處理器6的輸出端與功率控制電路4的輸入端相連；所述功率控制電路4的輸出端分別與電壓電流采集電路3的輸入端、制冷機5的功率輸入端相連。優選的，所述微處器采用微軟公司的DSPIC30F6015 芯片。如圖2所示，所述制冷溫度采集電路I包括安裝在制冷機5冷頭上的第一溫度傳感器和信號調理電路。優選的，所述第一溫度傳感器的型號為SMBT2222。所述信號調理電路包括第一運算放大器Ul、濾波電容Cl、第二運算放大器U2和第一 A/D轉換器。所述第一運算放大器，其同相輸入端經電阻Rl接電源，其反向輸入端經電阻R2接地，其輸出端依次經電阻R5、R6、R7接第二運算放大器U2的同相輸入端。所當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣體軸承斯特林制冷機控制系統，其特征在于：包括微處理器、用于采集制冷機制冷溫度的制冷溫度采集電路、用于采集制冷機工作環境溫度的環境溫度采集電路、用于采集制冷機工作電壓及電流的電壓電流采集電路和用于調整制冷機功率的功率控制電路；所述制冷溫度采集電路、環境溫度采集電路的輸出端分別與微處理器的輸入端相連；所述微處理器的輸出端與功率控制電路的輸入端相連；所述功率控制電路的輸出端分別與電壓電流采集電路的輸入端、制冷機的功率輸入端相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯光澤，楊玉玲，劉昊，胥春茜，王波，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十六研究所，
類型：新型
國別省市：安徽;34