专利名称：组合式砼及水泥砂浆试块标准养护箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种混凝土试块标准养护装置，特别是一种组合式砼及水泥砂浆试块标准养护箱。
背景技术：
在建筑工程中，混凝土及(水泥)砂浆的强度的准确评定，就能给建筑工程提供可靠的依据，混凝土、砂浆的养护条件对试验强度有着直接的关系，养护混凝土砂浆的养护条件不同，其试验强度的离散性就大，准确性就差。所以建筑试验规范中规定成型的混凝土及水泥砂浆试件(块)应放在温度为20±2℃、湿度在90％以上的标准养护室中进行养护，混合砂浆试件应放入温度为20±2℃、湿度在60～80％的标准养护室中进行养护，而在现实中绝大多数工程施工现场没有养护装置，而成型的混凝土、砂浆试块又不能及时送到试验室进行标准养护，使混凝土、砂浆的强度评定的准确性大打折扣。而有些施工现场有一些简易的养护装置，功能单一，其压缩机制冷需要大量化学物质，达不到环保要求。目前，还有一些养护装置，采用单片机控制，其功能仍然单一。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种组合式砼及水泥砂浆试块标准养护箱，所要解决的技术问题是使该养护箱同时既能养护混凝土试块，又能养护砂浆试块、水泥试件，而且养护时对试块或试件控制精度高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种组合式砼及水泥砂浆试块标准养护箱，具有主控单元、养护箱总成，养护箱总成具有箱体及设于箱体内的加热、加湿、制冷装置，主控单元由计算机系统、键盘显示电路、串行通信接口电平变换电路构成，所述的计算机系统由集成电路U1、U2、U3构成，所述的键盘显示电路由键盘扫描和显示接口电路U4、译码电路U5和U6、显示驱动电路U10和U12、LED显示器U11构成，所述的串行通信接口电平变换电路由集成电路U9、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成，其技术方案是它具有若干个养护箱总成，每个养护箱总成均带有一个用于测量箱体内的温、湿度值并与上述主控单元进行串行通信而将采集的数据上传给主控单元的数据采集模块，各数据采集模块的串行通信端口的端子均与主控单元的串行通信端口的端子相连接；以串行通信方式接受主控单元产生的各箱体内加热、加湿、制冷装置的控制信号的控制输出功率接口电路，具有上述控制信号经其功率放大后将各箱体内的加热、加湿、制冷装置的工作数据输出的输出端子，各箱体内的加热、加湿、制冷装置的接线端子分别与控制输出功率接口电路的输出端子相连接，控制输出功率接口电路的串行通信端口的端子均与主控单元的串行通信端口的端子相连接。
上述技术方案中，所述的养护箱总成可以为8个。上述的每个养护箱总成带的数据采集模块具有设于该养护箱总成中箱体内的温、湿度探头和工作电路，所述的工作电路具有与温、湿度探头相连接的接线端子J1、单片微型计算机U13、外部存储器U14、晶体振荡器OSC1、电容C2、电阻R12和电阻R13、由模块U15、电阻R8、电阻R9、电阻电阻R10、电阻R11组成的串行通信接口电平变换电路，接线端子J1的1脚接电源Vcc，接线端子J1的2脚接单片微型计算机U13的15脚，接线端子J1的3脚接地，温、湿度探头的数据引脚接接线端子J1的2脚，单片微型计算机U13的20脚接电源Vcc，单片微型计算机U13的10脚接地，单片微型计算机U13的4脚、5脚分别接晶体振荡器OSC1的引脚，单片微型计算机U13的6脚接模块U15的2脚和3脚并通过下拉电阻R13接地，单片微型计算机U13的2脚接模块U15的1脚，单片微型计算机U13的3脚接模块U15的4脚，单片微型计算机U13的1脚接电容C2与电阻R12的公共连接端，电容C2的另一端接电源Vcc，电阻R12的另一端接地，模块U15的8脚接电源Vcc，模块U15的5脚接地，模块U15的6脚通过上拉电阻R8接到电源Vcc，并且与电阻R10串联后构成串行通信端口的一个端子A′+，模块U15的7脚通过下拉电阻R9接地，并且与电阻R11串联后构成串行通信端口的另一个端子B′-，外部存储器U14的1、2、3、4、7脚接地，外部存储器U14的8脚接电源Vcc，外部存储器U14的5脚接单片微型计算机U13的9脚，外部存储器U14的6脚接单片微型计算机U13的8脚；每个数据采集模块的串行通信端口的端子A′+、B′-均与主控单元的串行通信端口的端子A+、B-相连接。上述的控制输出功率接口电路具有由模块U17、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18组成的串行通信接口电平变换电路、单片微型计算机U16、分别与8个养护箱总成中的加热、加湿、制冷装置的接线端子相连接的24路功率输出单元U18，以及晶体振荡器OSC2、电阻R19和电阻R20，单片微型计算机U16的40脚接电源Vcc，单片微型计算机U16的20脚接地，单片微型计算机U16的18脚、19脚分别接晶体振荡器OSC2的引脚，单片微型计算机U16的13脚接模块U17的2脚和3脚并通过下拉电阻R20接地，单片微型计算机U16的10脚接模块U17的1脚，单片微型计算机U16的11脚接模块U17的4脚，单片微型计算机U16的9脚接电容C3与电阻R19的公共连接端，电容C3的另一端接电源Vcc，电阻R19的另一端接地，模块U17的8脚接电源Vcc，模块U17的5脚接地，模块U17的6脚通过上拉电阻R15接到电源Vcc，并且与电阻R17串联后构成串行通信端口的一个端子A″+，模块U17的7脚通过下拉电阻R16接地，并且与电阻R18串联后构成串行通信端口的另一个端子B″-，单片微型计算机U16的1脚～8脚、21脚～28脚、32脚～39脚分别接到24路功率输出单元U18的输出端子上；控制输出功率接口电路的串行通信端口的端子A″+、B″-与主控单元的串行通信端口的端子A+、B-相连接。
本实用新型在结构上属于小型分布式控制系统，采用集中管理、分散控制的上下位机的基本模式多台并行工作的数据采集模块分别完成养护箱总成中箱体内的温、湿度数据采集；并且该数据采集模块与主控单元进行串行通信，将采集的数据上传给主控单元。主控单元将各数据采集模块传来的数据进行处理、存储，并经过运算后将对各箱体内的加热、加湿、制冷装置的控制信号，以串行通信的方式发送给控制输出功率接口电路，控制信号经控制输出功率接口电路功率放大后将各箱体内的加热、加湿、制冷装置的工作数据输出到其输出端子上。主控单元与各数据采集模块及控制输出功率接口电路之间采用RS-485通信，实现它们之间的数据交换。该系统可以实现对多个养护箱总成的智能化控制，每个养护箱总成可单独设定不同的温、湿度目标值。
本实用新型由于所述的养护箱具有若干个同时独立工作的养护箱总成，这样它能同时控制1～8个养护箱总成，既能养护混凝土试块，又能养护砂浆试块、水泥试件，使用方便，自动化程度高，控制精度高，其温度的控制精度达±1℃，湿度的控制精度达±RH5％。
本实用新型广泛应用于工程施工现场及试验室的砼试块养护，既省去了来回去试验室的运输费，又保证了砼、砂浆标准养护，使砼评定的准确性进一步得到了提高。


图1为本实用新型的方框图。
图2为本实用新型的一个养护箱总成及一个数据采集模块中温、湿度探头的结构示意图。
图3为本实用新型的主控单元的电路原理图。
图4为本实用新型的一个数据采集模块的电路原理图。
图5为本实用新型的控制输出功率接口电路的原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型具有一个主控单元9、8个养护箱总成、8个数据采集模块、一个控制输出功率接口电路10。每个养护箱总成具有箱体及设于箱体内的加热、加湿、制冷装置。加热、加湿、制冷装置为已有技术。每个养护箱总成均带有一个用于测量箱体内的温、湿度值并与上述主控单元9进行串行通信而将采集的数据上传给主控单元9的数据采集模块，各数据采集模块的串行通信端口的端子均与主控单元9的串行通信端口的端子相连接。以串行通信方式接受主控单元9产生的各箱体内加热、加湿、制冷装置的控制信号的控制输出功率接口电路10，具有上述控制信号经其功率放大后将各箱体内的加热、加湿、制冷装置的工作数据输出的输出端子。各箱体内的加热、加湿、制冷装置的接线端子分别与控制输出功率接口电路10的输出端子相连接。控制输出功率接口电路10的串行通信端口的端子均与主控单元9的串行通信端口的端子相连接。如图1所示，标号13、标号23、标号33、标号43、标号53、标号63、标号73、标号83分别为8个养护箱总成带的数据采集模块；标号12、标号22、标号32、标号42、标号52、标号62、标号72、标号82分别为8个养护箱总成内的温、湿度探头。标号11、标号21、标号31、标号41、标号51、标号61、标号71、标号81分别为养护箱总成1、养护箱总成2、养护箱总成3、养护箱总成4、养护箱总成5、养护箱总成6、箱养护总成7、养护箱总成8中的加热、加湿、制冷装置。如图1、图2所示，以养护箱总成1为例，养护箱总成1具有箱体16(含保温层)及设于该箱体内的加热、加湿、制冷装置11。加热、加湿、制冷装置11包括加热装置(电加热管)18、加湿装置(加湿器)19、制冷装置(半导体制冷器)20。标号17为水槽。温、湿度探头12为两个数字式温度探头，其中一个为干式的，用以测温度；另一个为湿式的，用以测湿度，它由纱布14包裹，纱布14设于小水箱15内，为一块湿布。温、湿度探头12和数据采集模块13实现对养护箱总成1中箱体内的温、湿度值采集，其余依次类推。
如图1、图3所示，主控单元9具有主控单元由计算机系统、键盘显示电路、串行通信接口电平变换电路构成。所述的计算机系统由集成电路U1、U2、U3构成，所述的键盘显示电路由键盘扫描和显示接口电路U4、译码电路U5和U6、显示驱动电路U10和U12、LED显示器U11构成，所述的串行通信接口电平变换电路由集成电路U9、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成。计算机系统通过软件编程实现对各箱体内的温、湿度的测量及控制，使各箱体内的温度、湿度稳定在设定范围内。通过键盘可输入每个养护箱总成的设定参数。主控单元其串行通信端口的端子A+、B-为它与8个数据采集模块及控制输出功率接口电路10进行串行通信的接线端子，通过该通信端口实现主控单元与其它电路之间的数据交换。标号U8为串行通信的接收、发送控制端，当P17为高电平时通信端口处于接收状态，当P17为低电平时通信端口处于发送状态。
如图1、图4所示，上述的每个养护箱总成带的数据采集模块具有设于该养护箱总成中箱体内的温、湿度探头和工作电路。所述的工作电路具有与温、湿度探头相连接的接线端子J1、单片微型计算机U13、外部存储器U14、晶体振荡器OSC1、电容C2、电阻R12和电阻R13、由模块U15、电阻R8、电阻R9、电阻电阻R10、电阻R11组成的串行通信接口电平变换电路。本实施例是在接线端子J1处并联连接2个数字式温度探头，单片微型计算机U13定时采集2个温度探头(1个干式、1个湿式)的数据，再依据干湿球温度计计算相对湿度的原理，计算出相对湿度值，并将温度值及计算出的湿度值，暂时储存在其内部RAM中，当系统主控单元对其查询时，再将数据上报给主控单元。外部存储器U14用于存储数据采集电路的编号。上述串行通信电平变换电路用于将单片微型计算机的TTL电平变为RS485标准电平。接线端子J1的1脚接电源Vcc，接线端子J1的2脚接单片微型计算机U13的15脚，接线端子J1的3脚接地，温、湿度探头的数据引脚接接线端子J1的2脚。单片微型计算机U13的20脚接电源Vcc，单片微型计算机U13的10脚接地，单片微型计算机U13的4脚、5脚分别接晶体振荡器OSC1的引脚，单片微型计算机U13的6脚接模块U15的2脚和3脚并通过下拉电阻R13接地，单片微型计算机U13的2脚接模块U15的1脚，单片微型计算机U13的3脚接模块U15的4脚，单片微型计算机U13的1脚接电容C2与电阻R12的公共连接端，电容C2的另一端接电源Vcc，电阻R12的另一端接地。模块U15的8脚接电源Vcc，模块U15的5脚接地，模块U15的6脚通过上拉电阻R8接到电源Vcc，并且与电阻R10串联后构成串行通信端口的一个端子A′+，模块U15的7脚通过下拉电阻R9接地，并且与电阻R11串联后构成串行通信端口的另一个端子B′-。外部存储器U14的1、2、3、4、7脚接地，外部存储器U14的8脚接电源Vcc，外部存储器U14的5脚接单片微型计算机U13的9脚，外部存储器U14的6脚接单片微型计算机U13的8脚。每个数据采集模块的串行通信端口的端子A′+、B′-均与主控单元的串行通信端口的端子A+、B-相连接。
如图1、图5所示，上述的控制输出功率接口电路10具有由模块U17、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18组成的串行通信接口电平变换电路、单片微型计算机U16、分别与8个养护箱总成中的加热、加湿、制冷装置的接线端子相连接的24路功率输出单元U18，以及晶体振荡器OSC2、电阻R19和电阻R20。该串行通信接口电平变换电路用于实现TTL电平与RS485标准电平之间的相互转换。单片微型计算机U16的40脚接电源Vcc，单片微型计算机U16的20脚接地，单片微型计算机U16的18脚、19脚分别接晶体振荡器OSC2的引脚，单片微型计算机U16的13脚接模块U17的2脚和3脚并通过下拉电阻R20接地，单片微型计算机U16的10脚接模块U17的1脚，单片微型计算机U16的11脚接模块U17的4脚，单片微型计算机U16的9脚接电容C3与电阻R19的公共连接端，电容C3的另一端接电源Vcc，电阻R19的另一端接地。模块U17的8脚接电源Vcc，模块U17的5脚接地，模块U17的6脚通过上拉电阻R15接到电源Vcc，并且与电阻R17串联后构成串行通信端口的一个端子A″+。模块U17的7脚通过下拉电阻R16接地，并且与电阻R18串联后构成串行通信端口的另一个端子B″-。单片微型计算机U16的1脚～8脚、21脚～28脚、32脚～39脚分别接到24路功率输出单元U18的的输出端子上。控制输出功率接口电路10的串行通信端口的端子A″+、B″-与主控单元的串行通信端口的端子A+、B-相连接。这样，控制输出功率接口电路10通过其串行通信端口端子A″+、B″-接收主控单元9传来的数据，经单片微型计算机U16处理后，通过其本身的24个I/O(Input、Output)线输出到24路功率输出单元U18，分别对8个养护箱总成中箱体内的加热、加湿、制冷装置进行控制，实现每个养护箱总成的恒温、恒湿控制。
上述数据采集模块13、23、33、43、53、63、73、83分别通过其串行通信端口的端子A′+、B′-连接到主控单元9的串行通信端口的端子A+、B-上；控制输出功率接口电路10通过其串行通信端口的端子A″+、B″-连接到主控单元9的串行通信端口的端子A+、B-上。它们通过电缆构成测控系统的通信链路。上述各数据采集模块及控制输出功率接口电路所用的电源Vcc均为5V直流电。
以养护箱总成1为例，温、湿度探头12通过接线端子J1连接到数据采集模块13的输入端(即温、湿度探头的数据引脚接接线端子J1的2脚)，数据采集模块以串行通信方式对温、湿度探头12发送控制指令，使温、湿度探头12检测到养护箱总成1中箱体内的干式、湿式温度值传送到数据采集模块13；经过数据采集模块13对数据进行处理后，得到养护箱总成1中箱体内的温、湿度值。再经过串行通信端口传送到主控单元9，主控单元9通过与养护箱总成1的设定值比较，并进行逻辑处理后，决定养护箱总成1中箱体内的加热、加湿、制冷装置的运行状态；并通过其串行通信端口将数据发送给控制输出功率接口电路10，控制输出功率接口电路10接收到数据后，通过对数据进行解析，对养护箱总成1的加热、加湿、制冷装置进行控制。
对其它养护箱总成的测控与养护箱总成1的相同。
权利要求1.一种组合式砼及水泥砂浆试块标准养护箱，具有主控单元、养护箱总成，养护箱总成具有箱体及设于箱体内的加热、加湿、制冷装置，主控单元由计算机系统、键盘显示电路、串行通信接口电平变换电路构成，所述的计算机系统由集成电路U1、U2、U3构成，所述的键盘显示电路由键盘扫描和显示接口电路U4、译码电路U5和U6、显示驱动电路U10和U12、LED显示器U11构成，所述的串行通信接口电平变换电路由集成电路U9、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成，其特征在于它具有若干个养护箱总成，每个养护箱总成均带有一个用于测量箱体内的温、湿度值并与上述主控单元(9)进行串行通信而将采集的数据上传给主控单元(9)的数据采集模块，各数据采集模块的串行通信端口的端子均与主控单元(9)的串行通信端口的端子相连接；以串行通信方式接受主控单元(9)产生的各箱体内加热、加湿、制冷装置的控制信号的控制输出功率接口电路(10)，具有上述控制信号经其功率放大后将各箱体内的加热、加湿、制冷装置的工作数据输出的输出端子，各箱体内的加热、加湿、制冷装置的接线端子分别与控制输出功率接口电路(10)的输出端子相连接，控制输出功率接口电路(10)的串行通信端口的端子均与主控单元(9)的串行通信端口的端子相连接。
2.根据权利要求1所述的养护箱，其特征在于上述的养护箱总成为8个。
3.根据权利要求2所述的养护箱，其特征在于上述的每个养护箱总成带的数据采集模块具有设于该养护箱总成中箱体内的温、湿度探头和工作电路，所述的工作电路具有与温、湿度探头相连接的接线端子J1、单片微型计算机U13、外部存储器U14、晶体振荡器OSC1、电容C2、电阻R12和电阻R13、由模块U15、电阻R8、电阻R9、电阻电阻R10、电阻R11组成的串行通信接口电平变换电路，接线端子J1的1脚接电源Vcc，接线端子J1的2脚接单片微型计算机U13的15脚，接线端子J1的3脚接地，温、湿度探头的数据引脚接接线端子J1的2脚，单片微型计算机U13的20脚接电源Vcc，单片微型计算机U13的10脚接地，单片微型计算机U13的4脚、5脚分别接晶体振荡器OSC1的引脚，单片微型计算机U13的6脚接模块U15的2脚和3脚并通过下拉电阻R13接地，单片微型计算机U13的2脚接模块U15的1脚，单片微型计算机U13的3脚接模块U15的4脚，单片微型计算机U13的1脚接电容C2与电阻R12的公共连接端，电容C2的另一端接电源Vcc，电阻R12的另一端接地，模块U15的8脚接电源Vcc，模块U15的5脚接地，模块U15的6脚通过上拉电阻R8接到电源Vcc，并且与电阻R10串联后构成串行通信端口的一个端子(A′+)，模块U15的7脚通过下拉电阻R9接地，并且与电阻R11串联后构成串行通信端口的另一个端子(B′-)，外部存储器U14的1、2、3、4、7脚接地，外部存储器U14的8脚接电源Vcc，外部存储器U14的5脚接单片微型计算机U13的9脚，外部存储器U14的6脚接单片微型计算机U13的8脚；每个数据采集模块的串行通信端口的端子(A′+、B′-)均与主控单元的串行通信端口的端子(A+、B-)相连接。
4.根据权利要求2所述的养护箱，其特征在于上述的控制输出功率接口电路(10)具有由模块U17、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18组成的串行通信接口电平变换电路、单片微型计算机U16、分别与8个养护箱总成中的加热、加湿、制冷装置的接线端子相连接的24路功率输出单元U18，以及晶体振荡器OSC2、电阻R19和电阻R20，单片微型计算机U16的40脚接电源Vcc，单片微型计算机U16的20脚接地，单片微型计算机U16的18脚、19脚分别接晶体振荡器OSC2的引脚，单片微型计算机U16的13脚接模块U17的2脚和3脚并通过下拉电阻R20接地，单片微型计算机U16的10脚接模块U17的1脚，单片微型计算机U16的11脚接模块U17的4脚，单片微型计算机U16的9脚接电容C3与电阻R19的公共连接端，电容C3的另一端接电源Vcc，电阻R19的另一端接地，模块U17的8脚接电源Vcc，模块U17的5脚接地，模块U17的6脚通过上拉电阻R15接到电源Vcc，并且与电阻R17串联后构成串行通信端口的一个端子(A″+)，模块U17的7脚通过下拉电阻R16接地，并且与电阻R18串联后构成串行通信端口的另一个端子(B″-)，单片微型计算机U16的1脚～8脚、21脚～28脚、32脚～39脚分别接到24路功率输出单元U18的输出端子上；控制输出功率接口电路(10)的串行通信端口的端子(A″+、B″-)与主控单元的串行通信端口的端子(A+、B-)相连接。
专利摘要一种组合式砼及水泥砂浆试块标准养护箱，其特点是它具有若干个养护箱总成，每个养护箱总成均带有一个用于测量箱体内的温、湿度值并与主控单元进行串行通信而将采集的数据上传给主控单元的数据采集模块；以串行通信方式接受主控单元产生的各箱体内加热、加湿、制冷装置的控制信号的控制输出功率接口电路，具有上述控制信号经其功率放大后将各箱体内的加热、加湿、制冷装置的工作数据输出的输出端子，各箱体内的加热、加湿、制冷装置的接线端子分别与控制输出功率接口电路的输出端子相连接。它能同时控制1～8个养护箱总成，既能养护混凝土试块，又能养护砂浆试块、水泥试件，使用方便，自动化程度高，控制精度高。
文档编号G01N1/00GK2662229SQ200320129218
公开日2004年12月8日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者王彦平, 刘俊伏, 韩刚, 刘福战, 康建奎 申请人:石家庄晶石建筑工程技术有限公司