CN1194390A - 自校准温度控制器 - Google Patents

Abstract

提供了一种自动自校准的温度控制器,所述控制器,适合用于精密地控制由一粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂的温度。该温度控制器包括一按存储程序运行的微机,用于自动进行自校准操作。备有一非易失存储器,用于存储在一个检查表中的RTD值,以便于补偿RTD传感器的非线性。

Description

自校准温度控制器

本发明一般说来涉及施加热熔粘结剂等的装置，更具体地说涉及一种自校准温度控制器，它适合用于由精确控制粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂温度。

如技术上一般所知，迄今已有用于控制要施加的粘结剂的温度的控制器，它包括一个用于测定粘结剂温度并产生一个与该温度成比例的摸拟电压的的温度传感器。后来这些现有技术温度控制器利用一摸拟-数字转换器将摸拟电压转变成数字信号。但是这些现有传感技术方案具有这样的缺点，即，A/D转换过程固有地对电噪声敏感。其结果，在进行A/D转换时出现的任何噪声也被包括在温度的读数中，从而使测量不准确不可靠。在现有技术设计中遇到的另一问题是它们需要校准，这增加了制造，组装和劳务的成本。

因此，希望提供一种比较准确可靠的温度控制器去控制粘结剂的温度。而且，具有一种不需要人工校准的温度控制器会是很方便的。

在美国专利商标局中通过这申请的主题的现有技术检索显示出以下的美国专利：4,059,204  5,130,5184,065,034  5,324,9184,847,470  5,407,1014,889,440  5,457,3025,098,196

在1977，12，27发布的授予J.E.CALLAN的4,065,034专利中提到在非商业工程中加热和施加可热软化的粘结剂或密封剂化合物的枪型分配器。该分配器包括用于加热分配器筒外端的电加热元件。

在1989，12，26发布的授与C.L.SHANO的4,889,440专利中，披露了一种向一所需的表面施加熔蜡涂层的滚子施加器，它包括一钵体，在其中，在第一热敏电阻的热控制下，由一个电加热电阻器，使蜡熔化并加热到高的工作温度。第二热敏电阻是这样设置，当蜡的水平面下降时，它在熔化的蜡中浸入的程度降低以产生一‘低蜡’指示。

在1992，3，24发布的授予M.J.O’NEILL的专利5,059,196中，披露了一个用于在一分析仪中加热和测量温度的电路设置。一个三部分的电路用于计算加到电阻元件上的差动功率，该差动功率用于测量一个测定试样中的与标准相比较的差温加热或冷却。该三部电路包括一第一摸拟部，一数字部和一第二摸拟部。该数字部由一将摸拟电压转换成频率的电压-频率转换器形成。

在1994，6，28发布的授予B.J.KADWELL等人的5,324,918中示出了一个温度调节控制系统，用于控制一炊用装置的操作。该控制系统包括一测定炉中温度的RTD温度传感器装置，和一A/D转换器，它连接在RTD温度传感器装置和一微型计算机之间。借助于该微型计算机，一网络和一工作放大器电路，把一变化的电压而不是一固定的电流激励加到传感器上。

没有特别讨论的上面列出的其余专利被认为是一般性的，示出了施加粘结剂等的系统和控制制其温度装置的技术状态。

但是，在上面讨论的现有技术中没有涉及到象本发明这样的施加热熔化粘结剂的粘结剂供给装置，它包括：一温度控制器，它具有按照存储程序工作的一微机，用于进行自动自校准操作。本发明代表在上述讨论的现有技术上的重大改进。在本发明中，由于设置了一电压-频率转换器，将相应于由温度传感器测定的温度的电压进行转换，高度地抗电噪声，从而实现这一点。通过周期地扫描两个精密电阻的值——两个精密电阻中之一相应于高温，另一个相应于低温——并向一微机供给这些值，该微机在整个温度范围内将转移函数线性化，从而实现自动自校准。

因此，本发明的总目的是提供一用于施加热熔粘结剂的改进的粘结剂供给装置，它包括一个温度控制器，这个温度控制器具有一微机，该微机按照一存储的程序运行，以进行自动自校准操作。

本发明的一个目的是提供一自校准温度控制器，它适合于精密地控制由一粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂的温度。

本发明的另一目的是提供一改进的温度控制器，用于在更精确可靠的基础上控制粘结剂的温度。

本发明的再一目的是提供一改进的温度控制器，它包括电压-频率转换器，用于将相应于温度传感器测量的温度的电压转换成频率，以便高度地消除电噪声。

本发明还有一个目的是提供一个改进的温度控制器，它包括一微机，用于周期地扫描两个精密的电阻值，以便在整个温度范围内将转移函数在数学上线性化。

根据本发明的优选实施例，提供一自校准温度控制器，它适用于精密地控制由粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂的温度。该温度控制器包括在该粘结剂供给装置的多个区域中设定希望温度的装置。设置了温度测量装置，用于测量粘结剂供给装置的多个区域中每一个区域中的温度，并产生与被测的温度相应的摸拟电压信号。设置了一电压-频率转换器，以便将相应于被测温度的摸拟电压转换成频率信号。

一微机用于将频率信号与希望要的温度相比较，以便在比较的基础上发生温度控制信号，调节供给加热器的电流量，该加热器设置在相应的诸区域中。一自动自校准电路用于产生相应于一低温度的一个低的校准温度信号，和相应于一高温度的一个高的校准温度信号。

该微机按照一存储的程序工作，以连续地扫描低的和高的温度信号，并调节被测定的温度以便消除漂移。

结合附图阅读以下详细说明，本发明的这些和那些目的和优点会更为全面的明了，图中相同数码表示所有一致的部件，其中：

图1是本发明温度控制器键盘布置图示，

图2是根据本发明原理构成的温度控制器的简化框图，

图3是电路示意图，示出适合于图2的框42，44，46，48，50，和52中用的电路，

图4A-C是电路示意图，示出适合图2框54，56，58，60和62中用的电路。

首先应清楚地理解，下文作为特别适用于精密地控制由粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂的温度而叙述并图示的本发明，并不是它的范围和原理的限制，而只是为说明方便起见所举的它的应用一例。本发明在其它领域和装置中具有多种用途，因为本发明属于一种在较准确和可靠的基础上控制温度的自动自校准的温度控制器。

现详见图，图1示出本发明的一个自校准的温度控制器，以数码10表示。温度控制器10是一以微机为基础的多通道装置，适合于用在一粘结剂供给装置(未示出)中，它精密地对一漏斗，两软管和两头部/施加器(共五个区域)控制其热熔粘结剂的温度。这五个区域温度设定点是由操作者选择的。该粘结剂供给装置可装有空气触发的自动施加器(头部)，电施加器，手持施加器和/或特殊施加器。

该温度控制器10由一键盘配置12组成，它包括：一主电源开关14，用于开关电源；一泵开关16，用于开关该泵；一上推键18；一下推键20和一键开关22。当键开关在锁定位置时，推键18和20不能动，以便防止被编程设定点的变化。仅当键开关22在非锁定位置24时，才完成编程。键盘配置12还包括一七段LED数字读数显示器26，温度刻度指示灯28(摄氏度)和30(华氏度)，一漏斗温度按钮/LED 32，一第一软管温度按钮/LED 34，一第二软管温度按钮/LED36，一第一施加器温度按钮/LED 38，和一第二施加器温度按钮/LED 40。

在图2中示出根据本发明原理的一温度控制器10的简化电路框图。如图所示，温度控制制器10由一温度测定网42，一稳压器44，一校准电阻电路46，一摸拟多路转换器48，一工作放大器电路50，和一电压-频率转换器52组成。温度控制器10还包括一微机54，一计时电路56，一解码器58，一锁存电路60和一数字显示电路62。图3是适合用在图2框42，44，46，48，50和52中的电路的详细电路示意图。图4A-C是适合用在图1框54，56，58，60和62中的电路的详细电路示意图。

如图3所示，温度测定网络包括多个电阻温度测定器(RTD)传感器64a-64e，用于测定或测量在五个区域，即：‘漏斗’，‘软管1’，‘头部1’，‘软管2’，和‘头部2’的各个温度。

每个RTD传感器64a-64e由一个100欧姆铂电阻温度测定器构成，当该测定器的温度增加时，该电阻的电阻值直接增加，并因此具有一个正温度系数。鉴于此，在每个测定器两端产生的电压是很精确的。

‘漏斗’(HOPPER)RTD传感器64a与高精密度的电阻R13(0.1％)串联连接，以便形成一个电压分压器。电阻R13的另一端连接稳压电源44。稳压电源44由一个集成电路U13形成，它是一个电压调节器，在它的输出插头6产生一精密参考电压，如+5.0VDC。集成电路U13可与市场供应的摩托罗拉公司生产的REF02型的同样。RTD传感器64a的另一端连接于一接地电位。

RTD传感器64a和电阻R13的接合，在线66上形成一第一被测定的输出电压，它与‘漏斗’RTD传感器64a的温度成正比，从而与漏斗的温度成正比。这个输出电压供给摸拟多路转换器48的第一输入端。该摸拟多路转换器由一集成电路U16形成，它可与市场上由摩托罗拉生产的DG508同样。因此，在线66上第一被测定的输出电压与集成电路U16的插头4连接。

‘软管1’RTD传感器64b与高精密电阻R14串联，使得在参考电压和接地电位之间形成一个电压分压器。RTD传感器64b和电阻R14的接合在线68上形成一第二被测定输出电压，它与‘软管1’RTD传感器64b的温度成正比，从而与‘软管1’的温度成正比。这第二被测定的输出电压供给集成电路U16的插头5。‘头部1’RTD传感器64c与高精密电阻R15串联，使得在参考电压和接地电位之间形成一电压分压器。RTD传感器64c和电阻R15的接合在线70上形成一第三被测定输出电压，它与‘头部1’的温度成正比。

与此同样地，‘软管2’RTD传感器64d和‘头部’RTD传感器64e与相应的电阻R16和R17串联，使得形成另外的电压分压器。RTD传感器64d和电阻R16的接合在线72上形成一第四被测定的输出电压，它与‘软管2’温度成正比。同样，RTD传感器64e和电阻R17的接合在线74上形成一第五被测定的输出电压，它与‘软管2’温度成正比。各个第三，第四，第五被测定输出电压与集成电路U16的相应插头5.6，和12连接。

校准电阻电路46包括三个平行的分支，第一是由串联精密电阻R18和R21形成，第二是由串联精密电阻R19和R22形成，第三是由串联精密电阻R20和R23形成。三个平行分支的每一个形成一个连接在稳定参考电压(+5.0VDC)和接地电位之间的一个电压分压器。精密电阻R18和R21，R19和R22，R20和R23在各自线76，78，和80上的接合与集成电路U16的相应插头11，10和9连接。在这些精密电阻R21，R22和R23两端产生的电压摸拟101.5度，445.5度和125度(华氏)的精确温度。在线76上的电压限定一个与一个低温相应的低校准温度的信号。在线78上的电压限定一个与一高温相应的高校准温度认信号。在线80上的电压一般不用。

通过控制施加到集成电路U16插头1，16和15的信号，由RTD传感器64a-64e来的各个被测定的输出电压和由校准电路46来的校准信号选择地由多路转换器的输入端连接到插头8(Vin)上的输出端。这个电压Vin与工作放大器电路50的输入端连接。工作放大器电路包括：一集成电路U14，电阻R9和R10以及电容C24。集成电路U14按照非倒相方式配置，使得形成11的增益。由多路转换器U16来的电压Vin连接到集成电路U14的插头3，在集成电路U14的插头1上产生一放大电压。集成电路U14可与国家半导体公司生产的在市场上供应的LM358型同样。

该电压-频率转换器52由集成电路U15构成，它与摩托罗拉公司在市场上供应的AD65 4JN型同样。线82的输出电压Vout连接到集成电路U15的插头4。这个摸拟电压被转换成一相应的频率并在它的输出插头1(Fout)上输出。在下列表中示出，由在列A中的温度(度，华氏)到列F中的输出频率(KHz)的全部的转移函数。(A)         (B)         (C)         (D)          (E)         (F)TEMP.       TEMP.       RTD         Vin          Vout        FoutDEG.F       DEG.C       OHMS        Volts        Volts       KHz32          0           100.00      98           1.079       107.950         10           103.90      102          1.120       112.0104        40           115.54      113          1.242       124.2149        65           125.15      122          1.343       134.3203        95           136.60      133          1.463       146.8248        120          146.06      142          1.561       156.1302        150          157.32      153          1.678       165.8356        180          168.47      163          1.793       179.3401        205          177.68      172          1.888       188.8455        235          188.64      182          2.000       200.0500        260          197.69      190          2.092       209.2932        500          280.93      266          2.926       292.6

图4A-C中，微机54是由集成电路U11构成的，它可与摩托罗拉公司在市场上供应的80C32型相同。计时电路56包括电容C28，C29和一个晶体Y1，它连接到集成电路U11的插头18和19上。计时电路用于建立微机U11的采样和计数运算。在本优选实施例中计时电路是通过晶体Y1被设定到大约11.0592MHz频率的。电容C28和C29的功能是稳定晶体Y1。由电压-频率转换器U14出来的输出频率Fout连接到微机U11的插头1。微机根据由晶体Y1确定的精确时间计算这输出频率Fout。这个计算值现在是由微机U16选择的输入电压之一的温度值的数字表示。

根据在各自线84，86和88上的终端MUX0，MUX1和MUX2的值，选择在多路转换器的插头4-7和9-12上的输入电压，这由微机通过解码器58和门闩电路60控制。解码器58由一个集成电路U9构成，它与74HC373型相同。门闩电路U60由集成电路U5构成，它与74LS259型相同。微处理器也经由驱动器U1-U3驱动数字显示电路62，以显示五个区的实际温度。温度显示电路62包括七段LED显示装置DISP1-DISP3。

本发明自动自校准温度控制器10是在已知现有温度测定电路技术上的多方面的重大改进。首先，相应于五个区域的被测定的电压被转换成一频率值。这个测定技术提供提高的性能和准确度，因为它固有地产生被测定电压读数的时间平均值，并具有高的抗电噪声性。而且，温度控制器提供一在连续基础上的自动自校准步骤，使得补偿在RTD传感器64a-64e值中的公差以及在框48-52中的电路元件公差变化。其结果，免除了人工校准的必要，并消除时间上的漂移变化。

为了自动自校准，微处理器连续地扫描由精密电阻R21和R22获得的‘计数’。如前已指出的，在线76上精密电阻R21两端的电压具有与RTD传感器温度范围内想要的低限(即，100度，华氏)相应的精确电压值。同样，在线78上的精密电阻R22两端的电压具有与RTD传感器温度范围内想要的高限(即，450度，华氏)相应的精确的电压值。微机U11存储由精密电阻R21和R22获得的‘计数’，并用一种算法将整个温度范围的转移函数线性化。换言之，来自RTD传感器的与它的电阻成比例的任何被测定的输出电压会正确地数字化，从而与在华氏100度和450度之间的一温度相一致。

进一步，应注意到，虽然铂RTD传感器相当线性，但它并不是完全线性的。为了补偿这非线性，就把上述的检查表存储在一非易失性存储器中，如微机的ROM或是EEPROM中，并且微机将变换该被测量的温度使不会存在大的误差。

在正常操作中，起初在图1的键盘配置12上用按键18和20输入相应于五个区域中每一个的温度设定点。用相应的RTD传感器64a-64e测量或测定每个区域的温度。在对一具体区域进行温度测量后，在微机U11中的软件利用PID(比例积分微分)算法将相关的设定点信号与由相应的RTD传感器产生的温度信号比较，并且对于需要保持希望的设定点的区域，计算适当的加热器输出功率。这是通过开关位于区域中的加热器的AC电流以达到该加热量来完成的。换言之，如果微处理器U11由软件确定，需要热量，则提高加到加热器的AC电流的负载因数。另一方面，如果微处理器确定，热量太大，那就降低加到加热器AC电流的负载因数。这个程序对每个其余区域连续重复地进行。

在此方式中，本发明温度控制器10的微机U11，通过对用RTD传感器测定的温度连续地采样并将其与希望要的设定点相比较，调节由加热器加到各区域中的热量。应该了解到，为了进行自动校准步骤以消除漂移，微处理器也对来自精密电阻R21和R22的‘温度’连续地采样，并利用在检查表中的RTD值补偿它的非线性。

通过以上的说明可见，本发明提供了一改进的温度控制器，它适合用于精密地控制由粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂温度。该温度控制器包括一按照存储程序运行的微机，用于进行自动自校准。RTD值作为检查表而存储在一非易失存储器中，用以补偿它的非线性。

虽然上面所图示和说明的是本发明的优选实施例，但应看到，明了本技术的人士可进行种种改变和修改，并且其元件可用相当的元件加以替换，而不偏离本发明的真正范围。另外，为了使本发明的原理适用于某一具体情况或具体材料，可以作很多改变而不偏离本发明的中心范围。因此本发明不是限于公开的被认为是实施本发明最好的方式的特殊实施例，而是包括在后附权利要求范围内的的有实施方式。

Claims (17)

1.一种自动自校准的温度控制器，所述控制器适合用于精密地控制由一粘结剂供给装置施加的热熔粘结剂的温度，所述温度控制器包括：

用于在所述粘结剂的供给装置的多个区域中设定一希望要的温度的装置；

温度测量装置，用于测量所述粘结剂供给装置的多个区域中的温度，并产生与所述被测的温度相应的摸拟电压信号；

用于将相应于所述被测温度的所述摸拟电压转换成频率信号的转换装置；

微机装置，用于将所述的频率信号与希望要的温度相比较，根据所述比较，生成温度控制信号，以调节供给加热器的电流量，该加热器设置在各区域中；

自动自校准装置，用于相应于一低的温度生成一低的校准温度信号，且相应于一高的温度生成一高的温度校准信号；和

所述微机按照一存储的程序工作，以便连续地扫描所述低的和高的温度信号，并调节所述被测定的温度以消除漂移。

2.根据权利要求1所述的自动自校准温度控制器，其中，所述温度测定装置包括多个RTD传感器。

3.根据权利要求2所述的自动自校准温度控制器，其中，用于转换所述摸拟电压的所述装置包括一电压-频率转换器。

4.根据权利要求3所述的自动自校准温度控制器，其中，所述自动校准装置包括一第一精密电阻，它具有与该低温相应的值，和一第二精密电阻，它具有与该高温相应的值。

5.根据权利要求4所述的自动自校准温度控制器，还包括存储在一非易失存储器中的一个检查表，并且所述微机利用所述检查表补偿在所述RTD中的非线性。

6.根据权利要求1所述的自动自校准温度控制器，其中，所述多个区域包括：一漏斗，一第一软管，一第一头部，一第二软管，和一第二头部。

7.根据权利要求4所述的自动自校准温度控制器，其中，所述低温是大约华氏100度，所述高温是大约华氏450度。

8.根据权利要求1所述的自动自校准温度控制器，还包括响应所述温度控制信号的显示装置，用于指示所述诸区域的温度。

9.根据权利要求1所述的自动自校准温度控制器，其中，用于设定所述希望要的温度的所述装置包括位于键盘配置上的按键。

10.一种自动自校准的温度控制器包括：

用于设定至少一个希望要的温度的装置；

温度测量装置，用于测量温度，并产生与所述被测的温度相应的摸拟电压信号；

用于将相应于所述被测温度的所述的摸拟电压转换成频率信号的转换装置；

数据处理装置，用于将所述的频率信号与希望要的温度相比较，根据所述比较，生成温度控制信号，以调节供给加热器的电流量；

自动自校准装置，用于生成一低的校准温度信号，和高的校准温度信号；

所述数据处理装置按照一存储的程序工作，以便连续地扫描所述低的和高的校正温度信号，并调节所述被测定的温度以消除漂移。

11.根据权利要求10所述的自动自校准温度控制器，其中，所述温度测定装置包括多个RTD传感器。

12.根据权利要求11所述的自动自校准温度控制器，其中，用于转换所述摸拟电压的所述装置包括一电压-频率转换器。

13.根据权利要求12所述的自动自校准温度控制器，其中，所述自动校准装置包括一第一精密电阻，它具有与该低温相应的值，和一第二精密电阻，它具有与该高温相应的值。

14.根据权利要求13所述的自动自校准温度控制器，还包括存储在一非易失存储器中的一个检查表，并且所述数据处理装置利用所述检查表补偿在所述RTD中的非线性。

15.根据权利要求13所述的自动自校准温度控制器，其中，所述低温是大约华氏100度，所述高温是大约华氏450度。

16.根据权利要求10所述的自动自校准温度控制器，还包括响应所述温度控制信号的显示装置，用于指示所述诸区域的温度。

17.根据权利要求10所述的自动自校准温度控制器，其中，用于设定所述希望要的温度的所述装置包括位于键盘配置上的按键。

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