智能钢包烘烤装置的制作方法

1.本发明涉及烤包器技术领域，具体的，涉及智能钢包烘烤装置。


背景技术：

2.钢包烘烤装置(烤包器)是指钢包在新砌后和盛装钢水前一般都需要烘烤，用来烘烤钢包的装置。传统的钢包烘烤装置以煤气作为燃料，燃烧过程是煤气和空气通过安装在包盖上的烧嘴在其内部进行混合、燃烧，然后将火焰或高温气体喷射到包内进行烘烤、干燥。由于不断向包内喷射大量的火焰或高温气体，所以不能将包盖和包口封闭，造成大量的热量散失，另其加热过程温度不易控制，燃烧的尾气直接排放，对环境污染严重。
3.随着工业技术的发展，新的节能环保型电加热钢包烘烤装置解决了上述技术问题，但现有电加热钢包烘烤装置的加热过程不易控制，导致烘烤温度控制不精准。


技术实现要素：

4.本发明提出智能钢包烘烤装置，解决了现有技术中电加热钢包烘烤装置的烘烤温度控制不精准的问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.智能钢包烘烤装置，包括主控单元和加热烘烤电路，所述加热烘烤电路连接所述主控单元，所述加热烘烤电路包括电阻r5、运放u2、电阻r7、开关管q3、加热装置p1、继电器k1、电阻r10、电阻r13、运放u4、电阻r11、电阻r12和电阻r14，
7.所述电阻r5的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻r5的第二端连接所述运放u2的同相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电阻r7连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端连接所述开关管q3的控制端，所述开关管q3的第一端连接所述加热装置p1的第一端，所述加热装置p1的第二端通过所述继电器k1触点的公共端，所述继电器k1触点的常开端连接380v电源，
8.所述开关管q3的第二端通过所述电阻r10接地，所述开关管q3的第二端通过所述电阻r13连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的反相输入端通过所述电阻r12接地，所述运放u4的输出端通过所述电阻r11连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r14连接所述运放u2的反相输入端。
9.进一步，本发明中所述加热烘烤电路还包括非门u3、电阻r8和电容c3，所述非门u3的输入端连接所述运放u2的输出端，所述非门u3的输出端连接所述电阻r8的第一端，所述电阻r8的第二端连接所述开关管q3的控制端，所述电容c3并联在所述电阻r8两端。
10.进一步，本发明中还包括驱动电路，所述驱动电路包括光耦u1、电阻r2、三极管q1和三极管q2，所述光耦u1的第一输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述光耦u1的第二输入端接地，所述光耦u1的第一输出端连接12v电源，所述光耦u1的第二输出端通过所述电阻r2连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的基极连接所述三极管q2的基极，所述三极管q1的集电极连接12v电源，所述三极管q1的发射极连接所述三极管q2的发射极，所述三
极管q2的发射极连接所述电阻r5的第一端，所述三极管q2的集电极接地。
11.进一步，本发明中还包括加热控制电路，所述加热控制电路包括电阻r15、开关管q4、电阻r16、电阻r17和开关管q5，所述开关管q4的控制端通过所述电阻r15连接所述主控单元的第二输出端，所述开关管q4的第一端连接12v电源，所述开关管q4的第二端通过所述电阻r16接地，所述开关管q4的第二端通过所述电阻r17连接所述开关管q5的控制端，所述开关管q5的第一端连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端连接12v电源，所述开关管q5的第二端接地。
12.进一步，本发明中还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括电流r24、运放u7、电阻r28和电阻r26，所述电阻r24的第一端连接所述开关管q3的第二端，所述电阻r24的第二端连接所述运放u7的同相输入端，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r26接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r28连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端连接所述主控单元的第一输入端。
13.进一步，本发明中还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括温度传感器p2、电阻r21、运放u5、电阻r20和运放u6，所述温度传感器p2的第一端连接5v电源，所述温度传感器p2的第二端接地，所述运放u5的同相输入端连接所述温度传感器p2的第一端，所述运放u5的反相输入端通过所述电阻r21接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r20连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的输出端连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端连接所述主控单元的第二输入端。
14.进一步，本发明中所述温度检测电路还包括电阻r22、电容c8、电容c9和电阻r23，所述电阻r22的第一端连接所述运放u6的输出端，所述电阻r22的第二端通过所述电容c8接地，所述电阻r22的第二端连接所述电容c9的第一端，所述电容c9的第二端通过所述电阻r23接地，所述电容c9第二端连接所述主控单元的第二输入端。
15.本发明的工作原理及有益效果为：
16.本发明中，通过加热烘烤电路控制加热装置p1产生高温，钢包烘烤装置工作时，首先控制继电器k1触点的常开端闭合，使加热装置p1与380v电源接通，然后主控单元输出pwm控制信号经电阻r5后加至运放u2的同相输入端，经运放u2放大后送至开关管q3的控制端，当pwm控制信号为低电平时，开关管q3截止，加热装置p1不工作，当pwm控制信号为高电平时，运放u2输出高电平，开关管q3导通，加热装置p1通电产生高温，当pwm控制信号再次变为低电平时，加热装置p1停止工作，依此形成循环。
17.通过改变主控单元输出pwm控制信号的占空比可以调整加热装置p1的加热温度，当加热装置p1所产生的温度不稳定时，对炼钢作业带来影响，为此，本发明加入反馈电路，当加热装置p1处于某一固定温度工作时，电阻r10上产生电压，电阻r10作为采样电阻，电阻r10上的电压经电阻r13加至运放u4的同相输入端，经运放u4放大后送至运放u2的反相输入端，运放u2构成减法电路，如果加热装置p1所产生的温度变低，则流过开关管q3的电流减小，因此电阻r10上的电压减小，运放u4输出的电压减小，开关管q3的控制端电压升高，导致开关管q3的第一端电流变大，从而使加热装置p1所产生的温度升高；反之，加热装置p1所产生的温度降低。
18.本发明中，可以通过改变pwm控制信号的占空比来调节加热装置p1所产生的温度
值，同时，当加热装置p1处于某一固定温度工作时，可以通过反馈电路保证加热装置p1所产生的温度保持稳定不变，从而解决了现有技术中电加热钢包烘烤装置的烘烤温度控制不精准的问题。
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
20.图1为本发明中加热烘烤电路的电路图；
21.图2为本发明中驱动电路的电路图；
22.图3为本发明中加热控制电路的电路图；
23.图4为本发明中电流检测电路的电路图；
24.图5为本发明中温度检测电路的电路图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例提出了智能钢包烘烤装置，包括主控单元和加热烘烤电路，加热烘烤电路连接主控单元，加热烘烤电路包括电阻r5、运放u2、电阻r7、开关管q3、加热装置p1、继电器k1、电阻r10、电阻r13、运放u4、电阻r11、电阻r12和电阻r14，电阻r5的第一端连接主控单元的第一输出端，电阻r5的第二端连接运放u2的同相输入端，运放u2的输出端通过电阻r7连接运放u2的反相输入端，运放u2的输出端连接开关管q3的控制端，开关管q3的第一端连接加热装置p1的第一端，加热装置p1的第二端通过继电器k1触点的公共端，继电器k1触点的常开端连接380v电源，开关管q3的第二端通过电阻r10接地，开关管q3的第二端通过电阻r13连接运放u4的同相输入端，运放u4的反相输入端通过电阻r12接地，运放u4的输出端通过电阻r11连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电阻r14连接运放u2的反相输入端。
28.加热烘烤电路用于控制加热装置p1，钢包烘烤装置工作时，首先控制继电器k1触点的常开端闭合，使加热装置p1与380v电源接通，然后主控单元输出pwm控制信号经电阻r5后加至运放u2的同相输入端，经运放u2放大后送至开关管q3的控制端，当pwm控制信号为低电平时，运放u2输出低电平，开关管q3截止，加热装置p1不工作，当pwm控制信号为高电平时，运放u2输出高电平，开关管q3导通，380v电源依次经加热装置p1、开关管q3和电阻r10后到地形成回路，加热装置p1通电产生高温，当pwm控制信号再次变为低电平时，加热装置p1停止工作，依此形成循环。
29.当需要调整加热装置p1的加热温度时，可以改变流过开关管q3第一端的电流，流过开关管q3第一端的电流越大，加热装置p1所输出的功率也就越大，因此加热装置p1所产生的温度也就越高，开关管q3的第一端电流可通过改变主控单元输出pwm控制信号的占空比来实现，pwm控制信号的占空比越大开关管q3的导通时间越长，流过开关管q3第一端的平
均电流也就越高，从而提高加热装置p1的加热温度，当加热装置p1的加热温度需要降低时可减小pwm控制信号的占空比来实现。
30.钢包烘烤是炼钢生产工序中的主要环节之一，钢包烘烤温度的高低对协调整个生产有重要作用，对连铸生产的意义更加重大。炼钢生产环境复杂，电加热钢包烘烤装置在工作的过程中，可能会因一些不可控因素导致加热装置p1所产生的温度出现或高或低的情况，使钢包烘烤温度不稳定，从而对炼钢作业带来影响，为此，本实施例加入反馈电路，反馈电路由运放u4构成，当需要加热装置p1处于某一固定温度工作时，电阻r10上产生电压，电阻r10作为采样电阻，电阻r10上的电压经电阻r13加至运放u4的同相输入端，经运放u4放大后送至运放u2的反相输入端，运放u2构成减法电路，如果加热装置p1所产生的温度变低，则流过开关管q3的电流减小，因此电阻r10上的电压减小，运放u4输出的电压减小，运放u2的反相输入端电压减小，因此运放u2的输出电压升高，开关管q3的控制端电压升高，导致开关管q3的第一端电流变大，从而使加热装置p1所产生的温度升高；同理，当加热装置p1所产生的温度升高时，导致开关管q3的控制端电压减小，从而使开关管q3的第一端电流减小，加热装置p1所产生的温度降低。停止工作时，控制继电器k1触点的常开端断开。
31.本实施例中，采用n沟道增强型场效应管作为开关管q3，开关管q3控制端为n沟道增强型场效应管栅极，开关管q3的第一端为n沟道增强型场效应管的漏极，开关管q3的第二端为n沟道增强型场效应管的源极。
32.因此，本实施例中，可以通过改变pwm控制信号的占空比来调节加热装置p1所产生的温度值，同时，当加热装置p1处于某一固定温度工作时，可以通过反馈电路保证加热装置p1所产生的温度保持稳定不变。
33.如图1所示，本实施例中加热烘烤电路还包括非门u3、电阻r8和电容c3，非门u3的输入端连接运放u2的输出端，非门u3的输出端连接电阻r8的第一端，电阻r8的第二端连接开关管q3的控制端，电容c3并联在电阻r8两端。
34.本实施例中，经运放u2输出的pwm控制信号可能出现不稳定的情况，容易导致加热装置p1所产生的温度发生变化，为此，在运放u3和开关管q3之间加入非门u3，非门u3用于对pwm控制信号进行整形处理，非门u3输出的pwm控制信号的相位与主控单元输出的pwm控制信号相反，其中电阻r8起到限流的作用，保护开关管q3的控制端，电容c3为高速电容，提高了开关管q3的开关速度。
35.如图2所示，本实施例中还包括驱动电路，驱动电路包括光耦u1、电阻r2、三极管q1和三极管q2，光耦u1的第一输入端连接主控单元的第一输出端，光耦u1的第二输入端接地，光耦u1的第一输出端连接12v电源，光耦u1的第二输出端通过电阻r2连接三极管q1的基极，三极管q1的基极连接三极管q2的基极，三极管q1的集电极连接12v电源，三极管q1的发射极连接三极管q2的发射极，三极管q2的发射极连接电阻r5的第一端，三极管q2的集电极接地。
36.本实施例中，主控单元输出的pwm控制信号的驱动能力较弱，直接加至运放u2的输入端的话，运放u2的放大倍数将会很高，这样会引入大量误差信号，影响电路正常工作，因此，本实施例在主控单元和运放u2的输入端之间加入驱动电路，提高pwm控制信号的驱动能力。
37.主控单元输出的pwm控制信号加至光耦u1的第一输入端，当pwm信号为高电平时，光耦u1导通，三极管q1和三极管q2的基极为高电平，三极管q1导通，三极管q2截止，三极管
q2的发射极输出高电平信号，当pwm控制信号为低电平时，光耦u1截止，三极管q2的发射极输出端低电平信号，三极管q2的发射极输出的信号送至电阻r5的第一端。
38.其中，三极管q1和三极管q2构成推挽电路，用于提高pwm控制信号的驱动能力，光耦u1构成隔离电路，防止信号相互干扰。
39.如图3所示，本实施例还包括加热控制电路，加热控制电路包括电阻r15、开关管q4、电阻r16、电阻r17和开关管q5，开关管q4的控制端通过电阻r15连接主控单元的第二输出端，开关管q4的第一端连接12v电源，开关管q4的第二端通过电阻r16接地，开关管q4的第二端通过电阻r17连接开关管q5的控制端，开关管q5的第一端连接继电器k1的第一输入端，继电器k1的第二输入端连接12v电源，开关管q5的第二端接地。
40.本实施例，当加热装置p1需要工作时，首先闭合继电器k1的常开触点，加热装置p1接通电源，当烘烤结束时，继电器k1的常开触点断开，以免加热装置p1在停止工作时主控单元出现误操作，导致加热装置p1通电产生高温，因此，加热控制电路起到了一定保护作用。
41.具体的，加热控制电路的工作原理为：当加热装置p1不工作时，主控单元输出高电平信号至开关管q4的控制端，开关管q4截止，开关管q4的第二端为低电平，开关管q5截止，继电器k1的不动作，当加热装置p1工作时，主控单元输出低电平信号至开关管q4的控制端，开关管q4的第二端为高电平，开关管q5导通，继电器k1线圈得电，继电器k1的常开触点闭合。
42.如图4所示，本实施例中还包括电流检测电路，电流检测电路包括电流r24、运放u7、电阻r28和电阻r26，电阻r24的第一端连接开关管q3的第二端，电阻r24的第二端连接运放u7的同相输入端，运放u7的反相输入端通过电阻r26接地，运放u7的输出端通过电阻r28连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端连接主控单元的第一输入端。
43.本实施例中，加热装置p1在工作的过程中，通过开关管q3的导通和截止控制流过开关管q3第一端的平均电流，从而控制加热装置p1产生温度的高低，当流过开关管q3的第一端电流过高将会击穿开关管q3，从而导致加热烘烤电路无法工作，因此需要对流过开关管q3的第一端电流进行检测，电流检测电路同样以电阻r10为采样电阻，通过电阻r10两端电压即可判断出流过开关管q3第一端电流的大小，电阻r10两端电压经电阻r24和电阻r25分压后送至运放u7的同相输入端，运放u7构成放大电路，运放u7放大后的电压信号送至主控单元，电阻r27和电容c10构成低通滤波电路，用于滤除运放u7输出信号中的高频杂波信号，稳压管vd1起保护作用，防止进入主控单元的电压过高。
44.当主控单元接收到的电压信号超过设定值，主控单元将输出高电平信号至开关管q4的控制端，使继电器k1的常开触点断电，保护开关管q3。
45.如图5所示，本实施例中还包括温度检测电路，温度检测电路包括温度传感器p2、电阻r21、运放u5、电阻r20和运放u6，温度传感器p2的第一端连接5v电源，温度传感器p2的第二端接地，运放u5的同相输入端连接温度传感器p2的第一端，运放u5的反相输入端通过电阻r21接地，运放u5的输出端通过电阻r20连接运放u5的反相输入端，运放u5的输出端连接运放u6的同相输入端，运放u6的输出端连接运放u6的反相输入端，运放u6的输出端连接主控单元的第二输入端。
46.本实施例中，还包括温度检测电路，温度检测电路用于检测加热装置p1的烘烤温度，并将检测到的温度信号转为电信号送至主控单元。判断加热装置p1的烘烤温度是否达
到设定温度值，若没有达到提议通过改变pwm控制信号的占空比使其达到设定温度值。
47.具体的，温度检测电路的工作原理为：温度传感器p2用于检测加热装置p1的烘烤温度，并将温度信号转为电信号送至运放u5的同相输入端，运放u5构成放大电路，由于温度传感器p2输出的电信号比较微弱，因此需要经过运放u5对其进行放大，放大后的信号经由运放u6构成的跟随器后送至主控单元，跟随器起到信号隔离的作用。
48.如图5所示，本实施例中温度检测电路还包括电阻r22、电容c8、电容c9和电阻r23，电阻r22的第一端连接运放u6的输出端，电阻r22的第二端通过电容c8接地，电阻r22的第二端连接电容c9的第一端，电容c9的第二端通过电阻r23接地，电容c9第二端连接主控单元的第二输入端。
49.温度传感器p2在对加热装置p1的烘烤温度检测的过程中，会引入一些干扰信号，如果不对这些干扰信号进行滤除，将会严重影响温度检测的精度，为此，本实施例中，在运放u6和主控单元之间加入滤波电路，电阻r22和电容c8构成低通滤波电路，用于滤除信号中的高频杂波，电容c9和电阻r23构成高通滤波电路，用于滤除信号中的噪声信号，最终将滤波后的电信号送至主控单元。
50.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.智能钢包烘烤装置，其特征在于，包括主控单元和加热烘烤电路，所述加热烘烤电路连接所述主控单元，所述加热烘烤电路包括电阻r5、运放u2、电阻r7、开关管q3、加热装置p1、继电器k1、电阻r10、电阻r13、运放u4、电阻r11、电阻r12和电阻r14，所述电阻r5的第一端连接所述主控单元的第一输出端，所述电阻r5的第二端连接所述运放u2的同相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电阻r7连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端连接所述开关管q3的控制端，所述开关管q3的第一端连接所述加热装置p1的第一端，所述加热装置p1的第二端通过所述继电器k1触点的公共端，所述继电器k1触点的常开端连接380v电源，所述开关管q3的第二端通过所述电阻r10接地，所述开关管q3的第二端通过所述电阻r13连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的反相输入端通过所述电阻r12接地，所述运放u4的输出端通过所述电阻r11连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端通过所述电阻r14连接所述运放u2的反相输入端。2.根据权利要求1所述的智能钢包烘烤装置，其特征在于，所述加热烘烤电路还包括非门u3、电阻r8和电容c3，所述非门u3的输入端连接所述运放u2的输出端，所述非门u3的输出端连接所述电阻r8的第一端，所述电阻r8的第二端连接所述开关管q3的控制端，所述电容c3并联在所述电阻r8两端。3.根据权利要求1所述的智能钢包烘烤装置，其特征在于，还包括驱动电路，所述驱动电路包括光耦u1、电阻r2、三极管q1和三极管q2，所述光耦u1的第一输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述光耦u1的第二输入端接地，所述光耦u1的第一输出端连接12v电源，所述光耦u1的第二输出端通过所述电阻r2连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的基极连接所述三极管q2的基极，所述三极管q1的集电极连接12v电源，所述三极管q1的发射极连接所述三极管q2的发射极，所述三极管q2的发射极连接所述电阻r5的第一端，所述三极管q2的集电极接地。4.根据权利要求1所述的智能钢包烘烤装置，其特征在于，还包括加热控制电路，所述加热控制电路包括电阻r15、开关管q4、电阻r16、电阻r17和开关管q5，所述开关管q4的控制端通过所述电阻r15连接所述主控单元的第二输出端，所述开关管q4的第一端连接12v电源，所述开关管q4的第二端通过所述电阻r16接地，所述开关管q4的第二端通过所述电阻r17连接所述开关管q5的控制端，所述开关管q5的第一端连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端连接12v电源，所述开关管q5的第二端接地。5.根据权利要求1所述的智能钢包烘烤装置，其特征在于，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括电流r24、运放u7、电阻r28和电阻r26，所述电阻r24的第一端连接所述开关管q3的第二端，所述电阻r24的第二端连接所述运放u7的同相输入端，所述运放u7的反相输入端通过所述电阻r26接地，所述运放u7的输出端通过所述电阻r28连接所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端连接所述主控单元的第一输入端。6.根据权利要求1所述的智能钢包烘烤装置，其特征在于，还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括温度传感器p2、电阻r21、运放u5、电阻r20和运放u6，所述温度传感器p2的第一端连接5v电源，所述温度传感器p2的第二端接地，所述运放u5的同相输入端连接所述温度传感器p2的第一端，所述运放u5的反相输入端通过所述电阻r21接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r20连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述运
放u6的同相输入端，所述运放u6的输出端连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端连接所述主控单元的第二输入端。7.根据权利要求6所述的智能钢包烘烤装置，其特征在于，所述温度检测电路还包括电阻r22、电容c8、电容c9和电阻r23，所述电阻r22的第一端连接所述运放u6的输出端，所述电阻r22的第二端通过所述电容c8接地，所述电阻r22的第二端连接所述电容c9的第一端，所述电容c9的第二端通过所述电阻r23接地，所述电容c9第二端连接所述主控单元的第二输入端。

技术总结
本发明涉及烤包器技术领域，提出了智能钢包烘烤装置，包括主控单元和加热烘烤电路，加热烘烤电路连接主控单元，加热烘烤电路包括运放U2、电阻R7、开关管Q3、加热装置P1、电阻R10、运放U4和电阻R11，运放U2的同相输入端连接主控单元的第一输出端，运放U2的输出端连接开关管Q3的控制端，开关管Q3的第一端通过加热装置P1连接380V电源，开关管Q3的第二端通过电阻R10接地，开关管Q3的第二端连接运放U4的同相输入端，运放U4的反相输入端接地，运放U4的输出端通过电阻R11连接运放U4的反相输入端，运放U4的输出端连接运放U2的反相输入端。通过上述技术方案，解决了现有技术中电加热钢包烘烤装置的烘烤温度控制不精准的问题。装置的烘烤温度控制不精准的问题。装置的烘烤温度控制不精准的问题。


技术研发人员：刘志刚 杨会刚 赵素先 徐红霞 郭亮 李海清 杜超
受保护的技术使用者：河北恒一检测科技集团有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/4