基于单片机的实验用台式冻干机控制检测研究

论文摘要

随着社会的发展,控制检测技术变得越来越重要,好的控制检测方法能够带给我们极大的方便,节省我们大量的时间,同时也能够完成一些人们用人工很难完成的问题。现代社会随着医药食品卫生行业的发展,真空冷冻干燥设备已经成为这些行业或者科研单位的必须设备。相对于医疗食品企业使用的大中型冻干设备而言,小型试验用台式冻干机在市场中更为普遍,它具有体积小成本低,试验方便快捷,运行费用低等优点。但是相对于大型机而言,它的控制检测功能更为薄弱,主要是其不能够跟计算机直接连接,不方便对数据进行后期的分析和处理。本文针对此不足之处,对其控制检测方法进行研究。温度和真空度数据是真空冷冻干燥过程中至关重要的数据。不同的温度和压力状态组合下,对于产品冷冻干燥后的质量和其特性有着不可分离的原因,本课题的研究目的在于实现真空冷冻干燥过程中采用低成本的解决方案对温度压力及质量进行采集,从而方便其试验后对数据的分析,为以后提高冷冻干燥后的产品质量进行有效的研究。针对冻干机控制系统现存问题以及冷冻干燥实验研究的需要,本文利用试验室设备,开发适用于小型冻干机的计算机控制系统。系统硬件部分主要由PC机和下位单片机构成,由软件部分采用Visual Basic语言在Windows环境下开发了可视化控制程序。要求系统实现了数据采集、存储自动化,能够选择数据采集周期,绘制冻干曲线,记录加热输出功率变化情况。本文运用现有的理论技术,解决了实验室用冻干机功能无法满足实际使用要求的问题,为冻干工艺及理论的研究创造了实验条件,同时还为大型冻干机控制系统研制积累了经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 课题背景
• 1.2.1 真空低温冷冻干燥技术
• 1.2.2 国内外冻干技术及设备发展
• 1.2.3 真空低温冷冻干燥技术原理
• 1.2.4 冻干技术及设备的发展趋势
• 1.3 冻干机的分类及结构功能
• 1.4 冻干机控制系统
• 1.4.1 冻干机控制检测系统的一般要求
• 1.4.2 实验用冻干机及其控制检测系统
• 1.4.3 实验用小型冻干机控制检测现存问题
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 控制检测方案研究
• 2.1 LGS-2型实验用冻干机主要技术参数
• 2.2 控制系统的主要要求
• 2.3 控制系统方案研究
• 2.3.1 控制系统方案的选择
• 2.3.2 控制系统方案的确定
• 2.4 本章小结
• 第3章 通信总线
• 3.1 通信的种类
• 3.2 串行通信
• 3.2.1 RS-232标准及简介
• 3.2.2 RS-232引脚定义
• 3.2.3 RS-232的电器特性
• 3.2.4 RS-422及RS-485标准及简介
• 3.2.5 RS-422与RS-485串行接口标准
• 3.3 RS-485与RS-232接线方法
• 3.3.1 RS-232接线方式
• 3.3.2 RS-485接线方式
• 3.4 本章小结
• 第4章 下位机硬件实现
• 4.1 控制系统的组成原理
• 4.2 系统硬件组成及其特点
• 4.2.1 复位线路的设计
• 4.2.2 晶振电路的设计
• 4.2.3 AD转换滤波线路的设计
• 4.2.4 弱信号简介
• 4.2.5 TLC2652的内部结构
• 4.2.6 斩波稳零的工作原理
• 4.2.7 放大电路设计
• 4.2.8 温度补偿的方法
• 4.2.9 开关控制电路
• 4.3 系统的抗干扰措施
• 4.4 本章小结
• 第5章 上位机软件及二次供热模型
• 5.1 软件平台的选择
• 5.2 系统的总体结构
• 5.2.1 系统功能
• 5.2.2 系统结构设计
• 5.3 软件程序设计
• 5.3.1 系统的设计思想
• 5.3.2 控制部分软件设计
• 5.3.3 数据采集与存储
• 5.3.4 冻干曲线图形显示
• 5.3.5 采样周期的选择
• 5.4 二次供热的温度模型
• 5.5 本章小结
• 第6章 样品制作及性能检测
• 6.1 热电偶试验电路连接
• 6.2 质量传感器试验电路连接
• 6.3 继电器试验连接
• 6.4 真空度传感器
• 6.5 运行程序在开发板上的模拟
• 6.6 实验结果分析
• 6.7 实验中出现的问题及改进措施
• 6.8 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢