一种气体轴承斯特林制冷机控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种气体轴承斯特林制冷机控制系统。该控制系统包括微处理器、用于采集制冷机制冷温度的制冷温度采集电路、用于采集制冷机工作环境温度的环境温度采集电路、用于采集制冷机工作电压及电流的电压电流采集电路和用于调整制冷机功率的功率控制电路。由以上技术方案可知，该制冷机控制系统能够解决现有技术中制冷机启动撞缸和低温工作撞缸的问题，不仅能够保证制冷机在低温下可靠运行，满足斯特林制冷机高效稳定的输出能力和温控精度要求，还能够解决各种工况下的启动撞缸问题，保证斯特林制冷机能够成功开机。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体轴承斯特林制冷机
，具体涉及一种气体轴承斯特林制冷机控制系统。
技术介绍
气体轴承斯特林制冷机的结构决定了制冷机的活塞处于自由状态。制冷机处于停机状态时，活塞可能处于行程中的任意位置。当制冷机垂直放置时，受重力作用的影响，活塞会跌至行程的端部。此时启动制冷机，活塞会以行程端部为平衡点往复运动，必然会产生启动撞缸问题。传统的气体轴承斯特林制冷机控制器采用小幅值脉冲定位的方法进行启动，这种启动方法在制冷机水平放置时，一定程度上能够缓解启动撞缸的问题。但是当制冷机垂直放置时，仍然无法解决启动撞缸的问题，严重影响了制冷机的正常工作，甚至使制冷机无法启动。因此，为了保证斯特林制冷机的可靠运行，必须设计一种控制系统既能满足斯特林制冷机高效稳定的输出能力和温控精度要求，又能解决各种工况下的启动撞缸问题，保证斯特林制冷机能够成功开机。另外，当制冷机在低温状态下工作时，由于机械结构间隙的增大，传统的控制器工作时会出现撞缸的问题。因此，为了保证制冷机低温下可靠运行，必须设计一种控制器保证制冷机低温状态下，能够可靠运行。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种气体轴承斯特林制冷机控制系统，该制冷机控制系统能够解决现有技术中制冷机启动撞缸和低温工作撞缸的问题，不仅能够保证制冷机在低温下可靠运行，满足斯特林制冷机高效稳定的输出能力和温控精度要求，还能够解决各种工况下的启动撞缸问题，保证斯特林制冷机能够成功开机。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案:一种气体轴承斯特林制冷机控制系统，包括微处理器、用于采集制冷机制冷温度的制冷温度采集电路、用于采集制冷机工作环境温度的环境温度采集电路、用于采集制冷机工作电压及电流的电压电流采集电路和用于调整制冷机功率的功率控制电路。所述制冷温度采集电路、环境温度采集电路的输出端分别与微处理器的输入端相连；所述微处理器的输出端与功率控制电路的输入端相连；所述功率控制电路的输出端分别与电压电流采集电路的输入端、制冷机的功率输入端相连。进一步的，所述微处器采用微软公司的DSPIC30F6015芯片。进一步的，所述制冷温度采集电路包括安装在制冷机冷头上的第一温度传感器和信号调理电路。所述信号调理电路包括第一运算放大器Ul、滤波电容Cl、第二运算放大器U2和第一A/D转换器。所述第一运算放大器，其同相输入端经电阻Rl接电源，其反向输入端经电阻R2接地，其输出端依次经电阻R5、R6、R7接第二运算放大器U2的同相输入端。所述第一运算放大器，其同相输入端还经电阻R3连接到电阻R5与R6之间，其反相输入端与输出端之间设有第一 RC滤波电路。所述第二运算放大器，其同相输入端经并联连接的电阻R6与电容C3接地，其反相输入端依次经电阻R8、R9接地，其输出端依次经电阻R12、第一 A/D转换器接微处理器的输入端。所述第二运算放大器，其反相输入端与输出端之间设有第二 RC滤波电路；所述滤波电容，其正极连接到电阻R6与R7之间，其负极连接到电阻R8与R9之间。所述第一温度传感器并联在滤波电容两端。所述第一 RC滤波电路包括并联连接的电阻R4和电容C2。所述第二 RC滤波电路包括并联连接的电阻Rll和电容C4。进一步的，所述的环境温度采集电路包括安装在制冷机表面的第二温度传感器。所述第二温度传感器连接在电源与微处理器之间。进一步的，所述电压电流采集电路包括电流传感器、第二 A/D转换器和输出分压电路。所述输出分压电路包括串联连接的电阻Rl3与R14，该输出分压电路一端接制冷机的输入端或功率控制电路的输出端，另一端接地。所述电流传感器串联在功率控制电路输出端与制冷机输入端之间。所述第二 A/D转换器，其输入端接电流传感器的输出端，其输入端还连接到电阻R13与R14之间的节点上，其输出端接微处理器的输入端。进一步的，所述功率控制电路包括第一场效应管V1、第二场效应管V2、第三场效应管V3、第四场效应管V4和预驱动芯片。所述第一场效应管V1、第二场效应管V2、第三场效应管V3、第四场效应管V4的栅极分别与预驱动芯片的输出端相连。所述预驱动芯片的输入端接微处理器的输出端；所述第一场效应管VI，其漏极接电源，其源极接第二场效应管V2的漏极；所述第二场效应管V2的源极接地。所述第三场效应管V3，其漏极接电源，其源极接第四场效应管V4的漏极。所述第四场效应管V4的源极接地。所述第一场效应管Vl的源极与第二场效应管V2的漏极之间的节点连接到制冷机的功率输入端。所述第二场效应管V3的源极与第四场效应管V4的漏极之间的节点连接到电压电流采集电路的输入端。和现有技术相比，本技术的有益效果为:本技术适用于气体轴承斯特林制冷机、气体轴承斯特林发电机以及气体轴承直线压缩机等基于气体轴承支承技术产品的启动和控制。该制冷机控制系统能够解决现有技术中制冷机启动撞缸和低温工作撞缸的问题，不仅能够保证制冷机在低温下可靠运行，满足斯特林制冷机高效稳定的输出能力和温控精度要求，还能够解决各种工况下的启动撞缸问题，保证斯特林制冷机能够成功开机。【附图说明】图1是气体轴承斯特林制冷机控制系统的原理图；图2是制冷温度采集电路和环境温度采集电路的电路原理图；图3是电压电流采集电路和功率控制电路的电路原理图。其中:1、制冷温度采集电路，2、环境温度采集电路，3、电压电流采集电路，4、功率控制电路，5、制冷机，6、微处理器。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做进一步说明:如图1所示的一种气体轴承斯特林制冷机控制系统，包括微处理器6、制冷温度采集电路1、环境温度采集电路2、电压电流采集电3路和功率控制电路4。所述制冷温度采集电路1、环境温度采集电路2的输出端分别与微处理器6的输入端相连；所述微处理器6的输出端与功率控制电路4的输入端相连；所述功率控制电路4的输出端分别与电压电流采集电路3的输入端、制冷机5的功率输入端相连。优选的，所述微处器采用微软公司的DSPIC30F6015 芯片。如图2所示，所述制冷温度采集电路I包括安装在制冷机5冷头上的第一温度传感器和信号调理电路。优选的，所述第一温度传感器的型号为SMBT2222。所述信号调理电路包括第一运算放大器Ul、滤波电容Cl、第二运算放大器U2和第一 A/D转换器。所述第一运算放大器，其同相输入端经电阻Rl接电源，其反向输入端经电阻R2接地，其输出端依次经电阻R5、R6、R7接第二运算放大器U2的同相输入端。所当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体轴承斯特林制冷机控制系统，其特征在于：包括微处理器、用于采集制冷机制冷温度的制冷温度采集电路、用于采集制冷机工作环境温度的环境温度采集电路、用于采集制冷机工作电压及电流的电压电流采集电路和用于调整制冷机功率的功率控制电路；所述制冷温度采集电路、环境温度采集电路的输出端分别与微处理器的输入端相连；所述微处理器的输出端与功率控制电路的输入端相连；所述功率控制电路的输出端分别与电压电流采集电路的输入端、制冷机的功率输入端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯光泽，杨玉玲，刘昊，胥春茜，王波，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十六研究所，
类型：新型
国别省市：安徽;34