專利名稱：組合式砼及水泥砂漿試塊標準養護箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混凝土試塊標準養護裝置，特別是一種組合式砼及水泥砂漿試塊標準養護箱。
背景技術：
在建筑工程中，混凝土及(水泥)砂漿的強度的準確評定，就能給建筑工程提供可靠的依據，混凝土、砂漿的養護條件對試驗強度有著直接的關系，養護混凝土砂漿的養護條件不同，其試驗強度的離散性就大，準確性就差。所以建筑試驗規范中規定成型的混凝土及水泥砂漿試件(塊)應放在溫度為20±2℃、濕度在90％以上的標準養護室中進行養護，混合砂漿試件應放入溫度為20±2℃、濕度在60～80％的標準養護室中進行養護，而在現實中絕大多數工程施工現場沒有養護裝置，而成型的混凝土、砂漿試塊又不能及時送到試驗室進行標準養護，使混凝土、砂漿的強度評定的準確性大打折扣。而有些施工現場有一些簡易的養護裝置，功能單一，其壓縮機制冷需要大量化學物質，達不到環保要求。目前，還有一些養護裝置，采用單片機控制，其功能仍然單一。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種組合式砼及水泥砂漿試塊標準養護箱，所要解決的技術問題是使該養護箱同時既能養護混凝土試塊，又能養護砂漿試塊、水泥試件，而且養護時對試塊或試件控制精度高。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下一種組合式砼及水泥砂漿試塊標準養護箱，具有主控單元、養護箱總成，養護箱總成具有箱體及設于箱體內的加熱、加濕、制冷裝置，主控單元由計算機系統、鍵盤顯示電路、串行通信接口電平變換電路構成，所述的計算機系統由集成電路U1、U2、U3構成，所述的鍵盤顯示電路由鍵盤掃描和顯示接口電路U4、譯碼電路U5和U6、顯示驅動電路U10和U12、LED顯示器U11構成，所述的串行通信接口電平變換電路由集成電路U9、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7構成，其技術方案是它具有若干個養護箱總成，每個養護箱總成均帶有一個用于測量箱體內的溫、濕度值并與上述主控單元進行串行通信而將采集的數據上傳給主控單元的數據采集模塊，各數據采集模塊的串行通信端口的端子均與主控單元的串行通信端口的端子相連接；以串行通信方式接受主控單元產生的各箱體內加熱、加濕、制冷裝置的控制信號的控制輸出功率接口電路，具有上述控制信號經其功率放大后將各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的工作數據輸出的輸出端子，各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子分別與控制輸出功率接口電路的輸出端子相連接，控制輸出功率接口電路的串行通信端口的端子均與主控單元的串行通信端口的端子相連接。
上述技術方案中，所述的養護箱總成可以為8個。上述的每個養護箱總成帶的數據采集模塊具有設于該養護箱總成中箱體內的溫、濕度探頭和工作電路，所述的工作電路具有與溫、濕度探頭相連接的接線端子J1、單片微型計算機U13、外部存儲器U14、晶體振蕩器OSC1、電容C2、電阻R12和電阻R13、由模塊U15、電阻R8、電阻R9、電阻電阻R10、電阻R11組成的串行通信接口電平變換電路，接線端子J1的1腳接電源Vcc，接線端子J1的2腳接單片微型計算機U13的15腳，接線端子J1的3腳接地，溫、濕度探頭的數據引腳接接線端子J1的2腳，單片微型計算機U13的20腳接電源Vcc，單片微型計算機U13的10腳接地，單片微型計算機U13的4腳、5腳分別接晶體振蕩器OSC1的引腳，單片微型計算機U13的6腳接模塊U15的2腳和3腳并通過下拉電阻R13接地，單片微型計算機U13的2腳接模塊U15的1腳，單片微型計算機U13的3腳接模塊U15的4腳，單片微型計算機U13的1腳接電容C2與電阻R12的公共連接端，電容C2的另一端接電源Vcc，電阻R12的另一端接地，模塊U15的8腳接電源Vcc，模塊U15的5腳接地，模塊U15的6腳通過上拉電阻R8接到電源Vcc，并且與電阻R10串聯后構成串行通信端口的一個端子A′+，模塊U15的7腳通過下拉電阻R9接地，并且與電阻R11串聯后構成串行通信端口的另一個端子B′-，外部存儲器U14的1、2、3、4、7腳接地，外部存儲器U14的8腳接電源Vcc，外部存儲器U14的5腳接單片微型計算機U13的9腳，外部存儲器U14的6腳接單片微型計算機U13的8腳；每個數據采集模塊的串行通信端口的端子A′+、B′-均與主控單元的串行通信端口的端子A+、B-相連接。上述的控制輸出功率接口電路具有由模塊U17、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18組成的串行通信接口電平變換電路、單片微型計算機U16、分別與8個養護箱總成中的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子相連接的24路功率輸出單元U18，以及晶體振蕩器OSC2、電阻R19和電阻R20，單片微型計算機U16的40腳接電源Vcc，單片微型計算機U16的20腳接地，單片微型計算機U16的18腳、19腳分別接晶體振蕩器OSC2的引腳，單片微型計算機U16的13腳接模塊U17的2腳和3腳并通過下拉電阻R20接地，單片微型計算機U16的10腳接模塊U17的1腳，單片微型計算機U16的11腳接模塊U17的4腳，單片微型計算機U16的9腳接電容C3與電阻R19的公共連接端，電容C3的另一端接電源Vcc，電阻R19的另一端接地，模塊U17的8腳接電源Vcc，模塊U17的5腳接地，模塊U17的6腳通過上拉電阻R15接到電源Vcc，并且與電阻R17串聯后構成串行通信端口的一個端子A″+，模塊U17的7腳通過下拉電阻R16接地，并且與電阻R18串聯后構成串行通信端口的另一個端子B″-，單片微型計算機U16的1腳～8腳、21腳～28腳、32腳～39腳分別接到24路功率輸出單元U18的輸出端子上；控制輸出功率接口電路的串行通信端口的端子A″+、B″-與主控單元的串行通信端口的端子A+、B-相連接。
本實用新型在結構上屬于小型分布式控制系統，采用集中管理、分散控制的上下位機的基本模式多臺并行工作的數據采集模塊分別完成養護箱總成中箱體內的溫、濕度數據采集；并且該數據采集模塊與主控單元進行串行通信，將采集的數據上傳給主控單元。主控單元將各數據采集模塊傳來的數據進行處理、存儲，并經過運算后將對各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的控制信號，以串行通信的方式發送給控制輸出功率接口電路，控制信號經控制輸出功率接口電路功率放大后將各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的工作數據輸出到其輸出端子上。主控單元與各數據采集模塊及控制輸出功率接口電路之間采用RS-485通信，實現它們之間的數據交換。該系統可以實現對多個養護箱總成的智能化控制，每個養護箱總成可單獨設定不同的溫、濕度目標值。
本實用新型由于所述的養護箱具有若干個同時獨立工作的養護箱總成，這樣它能同時控制1～8個養護箱總成，既能養護混凝土試塊，又能養護砂漿試塊、水泥試件，使用方便，自動化程度高，控制精度高，其溫度的控制精度達±1℃，濕度的控制精度達±RH5％。
本實用新型廣泛應用于工程施工現場及試驗室的砼試塊養護，既省去了來回去試驗室的運輸費，又保證了砼、砂漿標準養護，使砼評定的準確性進一步得到了提高。
圖1為本實用新型的方框圖。
圖2為本實用新型的一個養護箱總成及一個數據采集模塊中溫、濕度探頭的結構示意圖。
圖3為本實用新型的主控單元的電路原理圖。
圖4為本實用新型的一個數據采集模塊的電路原理圖。
圖5為本實用新型的控制輸出功率接口電路的原理圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型具有一個主控單元9、8個養護箱總成、8個數據采集模塊、一個控制輸出功率接口電路10。每個養護箱總成具有箱體及設于箱體內的加熱、加濕、制冷裝置。加熱、加濕、制冷裝置為已有技術。每個養護箱總成均帶有一個用于測量箱體內的溫、濕度值并與上述主控單元9進行串行通信而將采集的數據上傳給主控單元9的數據采集模塊，各數據采集模塊的串行通信端口的端子均與主控單元9的串行通信端口的端子相連接。以串行通信方式接受主控單元9產生的各箱體內加熱、加濕、制冷裝置的控制信號的控制輸出功率接口電路10，具有上述控制信號經其功率放大后將各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的工作數據輸出的輸出端子。各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子分別與控制輸出功率接口電路10的輸出端子相連接。控制輸出功率接口電路10的串行通信端口的端子均與主控單元9的串行通信端口的端子相連接。如圖1所示，標號13、標號23、標號33、標號43、標號53、標號63、標號73、標號83分別為8個養護箱總成帶的數據采集模塊；標號12、標號22、標號32、標號42、標號52、標號62、標號72、標號82分別為8個養護箱總成內的溫、濕度探頭。標號11、標號21、標號31、標號41、標號51、標號61、標號71、標號81分別為養護箱總成1、養護箱總成2、養護箱總成3、養護箱總成4、養護箱總成5、養護箱總成6、箱養護總成7、養護箱總成8中的加熱、加濕、制冷裝置。如圖1、圖2所示，以養護箱總成1為例，養護箱總成1具有箱體16(含保溫層)及設于該箱體內的加熱、加濕、制冷裝置11。加熱、加濕、制冷裝置11包括加熱裝置(電加熱管)18、加濕裝置(加濕器)19、制冷裝置(半導體制冷器)20。標號17為水槽。溫、濕度探頭12為兩個數字式溫度探頭，其中一個為干式的，用以測溫度；另一個為濕式的，用以測濕度，它由紗布14包裹，紗布14設于小水箱15內，為一塊濕布。溫、濕度探頭12和數據采集模塊13實現對養護箱總成1中箱體內的溫、濕度值采集，其余依次類推。
如圖1、圖3所示，主控單元9具有主控單元由計算機系統、鍵盤顯示電路、串行通信接口電平變換電路構成。所述的計算機系統由集成電路U1、U2、U3構成，所述的鍵盤顯示電路由鍵盤掃描和顯示接口電路U4、譯碼電路U5和U6、顯示驅動電路U10和U12、LED顯示器U11構成，所述的串行通信接口電平變換電路由集成電路U9、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7構成。計算機系統通過軟件編程實現對各箱體內的溫、濕度的測量及控制，使各箱體內的溫度、濕度穩定在設定范圍內。通過鍵盤可輸入每個養護箱總成的設定參數。主控單元其串行通信端口的端子A+、B-為它與8個數據采集模塊及控制輸出功率接口電路10進行串行通信的接線端子，通過該通信端口實現主控單元與其它電路之間的數據交換。標號U8為串行通信的接收、發送控制端，當P17為高電平時通信端口處于接收狀態，當P17為低電平時通信端口處于發送狀態。
如圖1、圖4所示，上述的每個養護箱總成帶的數據采集模塊具有設于該養護箱總成中箱體內的溫、濕度探頭和工作電路。所述的工作電路具有與溫、濕度探頭相連接的接線端子J1、單片微型計算機U13、外部存儲器U14、晶體振蕩器OSC1、電容C2、電阻R12和電阻R13、由模塊U15、電阻R8、電阻R9、電阻電阻R10、電阻R11組成的串行通信接口電平變換電路。本實施例是在接線端子J1處并聯連接2個數字式溫度探頭，單片微型計算機U13定時采集2個溫度探頭(1個干式、1個濕式)的數據，再依據干濕球溫度計計算相對濕度的原理，計算出相對濕度值，并將溫度值及計算出的濕度值，暫時儲存在其內部RAM中，當系統主控單元對其查詢時，再將數據上報給主控單元。外部存儲器U14用于存儲數據采集電路的編號。上述串行通信電平變換電路用于將單片微型計算機的TTL電平變為RS485標準電平。接線端子J1的1腳接電源Vcc，接線端子J1的2腳接單片微型計算機U13的15腳，接線端子J1的3腳接地，溫、濕度探頭的數據引腳接接線端子J1的2腳。單片微型計算機U13的20腳接電源Vcc，單片微型計算機U13的10腳接地，單片微型計算機U13的4腳、5腳分別接晶體振蕩器OSC1的引腳，單片微型計算機U13的6腳接模塊U15的2腳和3腳并通過下拉電阻R13接地，單片微型計算機U13的2腳接模塊U15的1腳，單片微型計算機U13的3腳接模塊U15的4腳，單片微型計算機U13的1腳接電容C2與電阻R12的公共連接端，電容C2的另一端接電源Vcc，電阻R12的另一端接地。模塊U15的8腳接電源Vcc，模塊U15的5腳接地，模塊U15的6腳通過上拉電阻R8接到電源Vcc，并且與電阻R10串聯后構成串行通信端口的一個端子A′+，模塊U15的7腳通過下拉電阻R9接地，并且與電阻R11串聯后構成串行通信端口的另一個端子B′-。外部存儲器U14的1、2、3、4、7腳接地，外部存儲器U14的8腳接電源Vcc，外部存儲器U14的5腳接單片微型計算機U13的9腳，外部存儲器U14的6腳接單片微型計算機U13的8腳。每個數據采集模塊的串行通信端口的端子A′+、B′-均與主控單元的串行通信端口的端子A+、B-相連接。
如圖1、圖5所示，上述的控制輸出功率接口電路10具有由模塊U17、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18組成的串行通信接口電平變換電路、單片微型計算機U16、分別與8個養護箱總成中的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子相連接的24路功率輸出單元U18，以及晶體振蕩器OSC2、電阻R19和電阻R20。該串行通信接口電平變換電路用于實現TTL電平與RS485標準電平之間的相互轉換。單片微型計算機U16的40腳接電源Vcc，單片微型計算機U16的20腳接地，單片微型計算機U16的18腳、19腳分別接晶體振蕩器OSC2的引腳，單片微型計算機U16的13腳接模塊U17的2腳和3腳并通過下拉電阻R20接地，單片微型計算機U16的10腳接模塊U17的1腳，單片微型計算機U16的11腳接模塊U17的4腳，單片微型計算機U16的9腳接電容C3與電阻R19的公共連接端，電容C3的另一端接電源Vcc，電阻R19的另一端接地。模塊U17的8腳接電源Vcc，模塊U17的5腳接地，模塊U17的6腳通過上拉電阻R15接到電源Vcc，并且與電阻R17串聯后構成串行通信端口的一個端子A″+。模塊U17的7腳通過下拉電阻R16接地，并且與電阻R18串聯后構成串行通信端口的另一個端子B″-。單片微型計算機U16的1腳～8腳、21腳～28腳、32腳～39腳分別接到24路功率輸出單元U18的的輸出端子上。控制輸出功率接口電路10的串行通信端口的端子A″+、B″-與主控單元的串行通信端口的端子A+、B-相連接。這樣，控制輸出功率接口電路10通過其串行通信端口端子A″+、B″-接收主控單元9傳來的數據，經單片微型計算機U16處理后，通過其本身的24個I/O(Input、Output)線輸出到24路功率輸出單元U18，分別對8個養護箱總成中箱體內的加熱、加濕、制冷裝置進行控制，實現每個養護箱總成的恒溫、恒濕控制。
上述數據采集模塊13、23、33、43、53、63、73、83分別通過其串行通信端口的端子A′+、B′-連接到主控單元9的串行通信端口的端子A+、B-上；控制輸出功率接口電路10通過其串行通信端口的端子A″+、B″-連接到主控單元9的串行通信端口的端子A+、B-上。它們通過電纜構成測控系統的通信鏈路。上述各數據采集模塊及控制輸出功率接口電路所用的電源Vcc均為5V直流電。
以養護箱總成1為例，溫、濕度探頭12通過接線端子J1連接到數據采集模塊13的輸入端(即溫、濕度探頭的數據引腳接接線端子J1的2腳)，數據采集模塊以串行通信方式對溫、濕度探頭12發送控制指令，使溫、濕度探頭12檢測到養護箱總成1中箱體內的干式、濕式溫度值傳送到數據采集模塊13；經過數據采集模塊13對數據進行處理后，得到養護箱總成1中箱體內的溫、濕度值。再經過串行通信端口傳送到主控單元9，主控單元9通過與養護箱總成1的設定值比較，并進行邏輯處理后，決定養護箱總成1中箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的運行狀態；并通過其串行通信端口將數據發送給控制輸出功率接口電路10，控制輸出功率接口電路10接收到數據后，通過對數據進行解析，對養護箱總成1的加熱、加濕、制冷裝置進行控制。
對其它養護箱總成的測控與養護箱總成1的相同。
權利要求1.一種組合式砼及水泥砂漿試塊標準養護箱，具有主控單元、養護箱總成，養護箱總成具有箱體及設于箱體內的加熱、加濕、制冷裝置，主控單元由計算機系統、鍵盤顯示電路、串行通信接口電平變換電路構成，所述的計算機系統由集成電路U1、U2、U3構成，所述的鍵盤顯示電路由鍵盤掃描和顯示接口電路U4、譯碼電路U5和U6、顯示驅動電路U10和U12、LED顯示器U11構成，所述的串行通信接口電平變換電路由集成電路U9、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7構成，其特征在于它具有若干個養護箱總成，每個養護箱總成均帶有一個用于測量箱體內的溫、濕度值并與上述主控單元(9)進行串行通信而將采集的數據上傳給主控單元(9)的數據采集模塊，各數據采集模塊的串行通信端口的端子均與主控單元(9)的串行通信端口的端子相連接；以串行通信方式接受主控單元(9)產生的各箱體內加熱、加濕、制冷裝置的控制信號的控制輸出功率接口電路(10)，具有上述控制信號經其功率放大后將各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的工作數據輸出的輸出端子，各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子分別與控制輸出功率接口電路(10)的輸出端子相連接，控制輸出功率接口電路(10)的串行通信端口的端子均與主控單元(9)的串行通信端口的端子相連接。
2.根據權利要求1所述的養護箱，其特征在于上述的養護箱總成為8個。
3.根據權利要求2所述的養護箱，其特征在于上述的每個養護箱總成帶的數據采集模塊具有設于該養護箱總成中箱體內的溫、濕度探頭和工作電路，所述的工作電路具有與溫、濕度探頭相連接的接線端子J1、單片微型計算機U13、外部存儲器U14、晶體振蕩器OSC1、電容C2、電阻R12和電阻R13、由模塊U15、電阻R8、電阻R9、電阻電阻R10、電阻R11組成的串行通信接口電平變換電路，接線端子J1的1腳接電源Vcc，接線端子J1的2腳接單片微型計算機U13的15腳，接線端子J1的3腳接地，溫、濕度探頭的數據引腳接接線端子J1的2腳，單片微型計算機U13的20腳接電源Vcc，單片微型計算機U13的10腳接地，單片微型計算機U13的4腳、5腳分別接晶體振蕩器OSC1的引腳，單片微型計算機U13的6腳接模塊U15的2腳和3腳并通過下拉電阻R13接地，單片微型計算機U13的2腳接模塊U15的1腳，單片微型計算機U13的3腳接模塊U15的4腳，單片微型計算機U13的1腳接電容C2與電阻R12的公共連接端，電容C2的另一端接電源Vcc，電阻R12的另一端接地，模塊U15的8腳接電源Vcc，模塊U15的5腳接地，模塊U15的6腳通過上拉電阻R8接到電源Vcc，并且與電阻R10串聯后構成串行通信端口的一個端子(A′+)，模塊U15的7腳通過下拉電阻R9接地，并且與電阻R11串聯后構成串行通信端口的另一個端子(B′-)，外部存儲器U14的1、2、3、4、7腳接地，外部存儲器U14的8腳接電源Vcc，外部存儲器U14的5腳接單片微型計算機U13的9腳，外部存儲器U14的6腳接單片微型計算機U13的8腳；每個數據采集模塊的串行通信端口的端子(A′+、B′-)均與主控單元的串行通信端口的端子(A+、B-)相連接。
4.根據權利要求2所述的養護箱，其特征在于上述的控制輸出功率接口電路(10)具有由模塊U17、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18組成的串行通信接口電平變換電路、單片微型計算機U16、分別與8個養護箱總成中的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子相連接的24路功率輸出單元U18，以及晶體振蕩器OSC2、電阻R19和電阻R20，單片微型計算機U16的40腳接電源Vcc，單片微型計算機U16的20腳接地，單片微型計算機U16的18腳、19腳分別接晶體振蕩器OSC2的引腳，單片微型計算機U16的13腳接模塊U17的2腳和3腳并通過下拉電阻R20接地，單片微型計算機U16的10腳接模塊U17的1腳，單片微型計算機U16的11腳接模塊U17的4腳，單片微型計算機U16的9腳接電容C3與電阻R19的公共連接端，電容C3的另一端接電源Vcc，電阻R19的另一端接地，模塊U17的8腳接電源Vcc，模塊U17的5腳接地，模塊U17的6腳通過上拉電阻R15接到電源Vcc，并且與電阻R17串聯后構成串行通信端口的一個端子(A″+)，模塊U17的7腳通過下拉電阻R16接地，并且與電阻R18串聯后構成串行通信端口的另一個端子(B″-)，單片微型計算機U16的1腳～8腳、21腳～28腳、32腳～39腳分別接到24路功率輸出單元U18的輸出端子上；控制輸出功率接口電路(10)的串行通信端口的端子(A″+、B″-)與主控單元的串行通信端口的端子(A+、B-)相連接。
專利摘要一種組合式砼及水泥砂漿試塊標準養護箱，其特點是它具有若干個養護箱總成，每個養護箱總成均帶有一個用于測量箱體內的溫、濕度值并與主控單元進行串行通信而將采集的數據上傳給主控單元的數據采集模塊；以串行通信方式接受主控單元產生的各箱體內加熱、加濕、制冷裝置的控制信號的控制輸出功率接口電路，具有上述控制信號經其功率放大后將各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的工作數據輸出的輸出端子，各箱體內的加熱、加濕、制冷裝置的接線端子分別與控制輸出功率接口電路的輸出端子相連接。它能同時控制1～8個養護箱總成，既能養護混凝土試塊，又能養護砂漿試塊、水泥試件，使用方便，自動化程度高，控制精度高。
文檔編號G01N1/00GK2662229SQ200320129218
公開日2004年12月8日 申請日期2003年12月24日 優先權日2003年12月24日
發明者王彥平, 劉俊伏, 韓剛, 劉福戰, 康建奎 申請人:石家莊晶石建筑工程技術有限公司