一种快速制冷仪的制作方法

1.本实用新型涉及检测柴油检测技术领域，尤其是一种检测过程中用来制冷并维持低温的快速制冷仪。


背景技术：

2.柴油冷滤点是指柴油试样在规定条件下冷却，在1961pa（200mm水柱）压力下抽吸，使冷却的柴油试样通过一个363目的过滤器，测定过滤器被堵塞至不能通过或者流量小于20ml/min时的最低温度。该温度越低，柴油在低温下使用流动性越好，越不易堵塞过滤器。因此冷过滤点是柴油规格中重要指标之一
3.现有的柴油冷滤点测定仪器一般由抽滤装置和制冷装置构成，但是制冷装置多采用压缩机制冷方式，压缩机制冷方式有以下优点：1）压缩机制冷的设备生产制造简单，制造成本较低，设备的使用维护也比较简单，因此其具有超高的“性价比”；2）压缩机制冷维修方便，维修周期也相对较长，能够实现长时间无维修使用的要求；3）压缩机种类很多，可以根据现实需求合理的选用最适用型号的压缩机；4）某些压缩机容易实现高压缩比工作，容易实现大制冷量，同时还可以针对实际需求进行无极调节，易于操控等。但其缺点也十分明显，1）功耗是压缩机制冷最大的缺点，通常情况下，一台大型压缩机的能量损失能够达到5%
‑
20%，虽然小型压缩机的功耗较小，但是由于应用广泛，数量庞大，每年消耗的电力资源依然触目惊心；2）受压缩机结构的限制，许多机型都容易发生工质泄露的问题，对环境容易造成不可逆的伤害，机器自身也因为这个原因不易实现高压缩比；3）压缩机式制冷机在工作时往往伴随较大的振动和噪音，这一点对其本身的使用寿命也有较大的限制；4）许多整机体积和重量都比较大，轻量化生产很难，更不可能实现穿戴化或便携式的要求，因此难以冲击军事应用市场。
4.因此本领域技术人员致力于开发一种结构简单，能够快速制冷的快速制冷仪。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，能够快速制冷的快速制冷仪。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种快速制冷仪，包括斯特林制冷机和冷肼，所述斯特林制冷机电连接有第一主控电路，所述冷肼包括互相垂直设置的第一制冷套管和第二制冷套管，所述第一制冷套管的顶部开口，底部密封；所述第二制冷套管一端开口，另一端密封且焊接连接在所述第一制冷套管的侧壁上，所述斯特林制冷机设置有插入所述第二制冷套管内的导冷头，所述冷肼的表面贴合有与所述第一主控电路电连接的加热片和温度传感器。
7.本快速制冷仪还包括外壳，所述斯特林制冷机安装在所述外壳内后端，所述外壳的顶部还安装有限位凹台，所述冷肼竖直安装在所述限位凹台的下端，所述限位凹台设置有与所述第一制冷套管的顶部开口连通的样品室固定口。
8.所述外壳内还安装有围绕所述冷肼的保温壳；所述外壳内下端前部安装有前支撑架，下端后部安装有后支撑架；所述斯特林制冷机的前端搁置在所述前支撑架上，后端搁置在所述后支撑架上。
9.所述前支撑架上还安装有容置所述第一制冷套管底部的绝热座，所述绝热座的中部设置有向下凹陷的绝热腔，边缘设置有承载所述第一制冷套管边缘的支撑条，所述绝热座的前端设置有与所述绝热腔连通的通风凹口。
10.所述保温壳的外侧安装有与所述第一主控电路电连接的电脑主板和电路板，所述外壳内下端还安装有与所述第一主控电路电连接的适配器、驱动板和充电电源，所述外壳的前端安装有与所述第一主控电路电连接的液晶触摸屏和外接数据传输插头。
11.本实用新型的有益效果是：本实用新型的快速制冷仪，包括斯特林制冷机和冷肼，斯特林制冷机电连接有第一主控电路，冷肼包括互相垂直设置的第一制冷套管和第二制冷套管，第一制冷套管的顶部开口，底部密封；第二制冷套管一端开口，另一端密封且焊接连接在所述第一制冷套管的侧壁上，斯特林制冷机设置有插入第二制冷套管内的导冷头，冷肼的表面贴合有与第一主控电路电连接的加热片和温度传感器，第一主控电路控制斯特林制冷机对冷肼制冷，同时根据位于冷肼处的温度传感器监测的温度来控制加热片的加热效果，从而将冷肼的温度维持在一个较低的温度区间内，结构简单，斯特林制冷机制冷速度快，从而满足柴油冷滤点检测的温度要求。
附图说明
12.图1是本实用新型的结构示意图；
13.图2是本实用新型的部分结构示意图之一；
14.图3是本实用新型的部分结构示意图之二；
15.图4是本实用新型绝热座的结构示意图；
16.图5是本实用新型冷肼的结构示意图；
17.图6是本实用新型冷肼的结构侧视图；
18.图7是图6中a
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a处结构剖视图；
19.图8是本实用新型主芯片电路的电路原理图；
20.图9是本实用新型振荡电路的电路原理图；
21.图10是本实用新型开关复位电路的电路原理图；
22.图11是本实用新型程序烧写电路的电路原理图；
23.图12是本实用新型程序主板连接电路的电路原理图；
24.图13是本实用新型供电降压电路的电路原理图；
25.图14是本实用新型第一感温电路的电路原理图；
26.图15是本实用新型第二感温电路的电路原理图；
27.图16是本实用新型第三感温电路的电路原理图；
28.图17是本实用新型热补偿电路的电路原理图；
29.图18是本实用新型外连接制冷仪电路的电路原理图；
30.图19是本实用新型模拟电压输出电路的电路原理图。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.如图1至图19所示，一种快速制冷仪，包括斯特林制冷机101和冷肼102，斯特林制冷机101电连接有第一主控电路，冷肼102包括互相垂直设置的第一制冷套管1021和第二制冷套管1022，第一制冷套管1021的顶部开口，底部密封；第二制冷套管1022一端开口，另一端密封且焊接连接在第一制冷套管1021的侧壁上，斯特林制冷机101设置有插入第二制冷套管1022内的导冷头103，冷肼102的表面贴合有与第一主控电路电连接的加热片和温度传感器，第一主控电路控制斯特林制冷机101对冷肼102制冷，同时根据位于冷肼102处的温度传感器监测的温度来控制加热片的加热效果，从而将冷肼的温度维持在一个较低的温度区间内，结构简单，斯特林制冷机制冷速度快，从而满足柴油冷滤点检测的温度要求。
33.进一步的，在本实施例中，第二制冷套管1022和第一制冷套管1021之间还设置有实心的马鞍形导热部1023连接；马鞍形导热部1023设置有两个且分别位于第一制冷套管1021的上下两端；进一步的，马鞍形导热部1023的宽度与第二制冷套管1022的直径相等，位于上端的马鞍形导热部1023的顶部与第一制冷套管1021的顶部平齐，位于下端的马鞍形导热部1023的底部与第一制冷套管1021的底部平齐，这样制冷机产生的冷量能够沿第二制冷套管1022另一端、第二制冷套管1022的两侧分别同时传递给第一制冷套管1021中部和上下两端，导冷均匀。
34.本快速制冷仪还包括外壳104，斯特林制冷机101安装在外壳104内后端，外壳104的顶部还安装有限位凹台105，冷肼102竖直安装在限位凹台105的下端，限位凹台105设置有与第一制冷套管1021的顶部开口连通的样品室固定口116；外壳104内还安装有围绕冷肼102的保温壳106；外壳104内下端前部安装有前支撑架107，下端后部安装有后支撑架108；斯特林制冷机101的前端搁置在前支撑架107上，后端搁置在后支撑架108上，结构简单、紧凑，占用空间小，重量轻，从而便于携带。
35.前支撑架107上还安装有容置第一制冷套管1021底部的绝热座109，绝热座109的中部设置有向下凹陷的绝热腔1091，边缘设置有承载第一制冷套管1021边缘的支撑条1092，绝热座109的前端设置有与绝热腔1091连通的通风凹口1093，结构简单，绝热效果好，尽量避免冷肼受外界干扰。
36.保温壳106的外侧安装有与第一主控电路电连接的电脑主板110和电路板，外壳104内下端还安装有与第一主控电路电连接的适配器111、驱动板112和充电电源113，外壳104的前端安装有与第一主控电路电连接的液晶触摸屏114和外接数据传输插头115，充电电源充满电后可提供一端时间内的工作电量，方便移动使用，便携性好，在本实施例中，外接数据传输插头115为usb接口，方便外接电脑或存储器来转移数据。
37.在本实施例中，第一主控电路包括主芯片电路和与主芯片电路连接的振荡电路、开关复位电路、程序烧写电路、主板连接电路、供电降压电路、第一感温电路、第二感温电
路、第三感温电路、热补偿电路、外连接制冷仪电路和模拟电压输出电路；外连接制冷仪电路用于连接斯特林制冷机，其中斯特林制冷机为日照华斯特林科技有限公司生产的cryos50华斯特林自由活塞式斯特林应用模块，其体积小，功效比高，便于控制。
38.主芯片电路采用stm32f103rc作为微控制器，构建起最小系统，最小系统包括振荡电路、开关复位电路、程序烧写电路和主板连接电路等最基本的功能和接口，主芯片电路包括第一主控芯片u2，第一主控芯片u2的左边第14脚电连接有电阻r4的一端，左边第20脚电连接有电阻r6的一端，左边第21脚电连接有电阻r7的一端，左边第22脚电连接有电阻r8的一端，左边第23脚电连接有电阻r9的一端，左边第55脚电连接有电阻r12的一端，左边第56脚电连接有电阻r13的一端，左边第57脚电连接有电阻r14的一端，左边第33脚电连接有电阻r16的一端，左边第34脚电连接有电阻r17的一端，左边第35脚电连接有电阻r18的一端，左边第36脚电连接有电阻r19的一端。
39.第一主控芯片u2的底部第60脚电连接有电阻r22，底部第28脚电连接有电阻r20，电阻r22和电阻r20的一端并联后接地；第一主控芯片u2的右边第1脚并联电连接有电感c9的一端和3.3伏数字供电端，电感c9的另一端接地；
40.第一主控芯片u2的右边第13脚串联连接有电阻r5的一端和3.3伏数字供电端，第一主控芯片u2的右边第12脚并联连接有电感c12的一端和电感c11的一端，电感c12的另一端和电感c11的另一端与电阻r5的一端连接，第一主控芯片u2的右边第12脚、第31脚、第47脚、第63脚和第18脚并联后接地；第一主控芯片u2的右边第32脚、第48脚、第64脚和第19脚并联后电连接3.3伏数字供电端；第一主控芯片u2的右边第54脚电连接电阻r15。
41.振荡电路包括并联连接的电阻r1和两脚晶振y1，电阻r1的一端和两脚晶振y1的一端连接有电感c1的一端，电阻r1的另一端和两脚晶振y1的另一端连接有电感c2的一端，电感c1的另一端和电感c2的另一端连接有接地，电阻r1的一端和两脚晶振y1的一端还连接有第一主控芯片u2的底部第5脚，电阻r1的另一端和两脚晶振y1的另一端还连接有第一主控芯片u2的底部第6脚。
42.开关复位电路包括复位开关reset1、电阻r2和电感c5，复位开关reset1的一端接地，另一端并联连接有电容r2的一端和电感c5的一端后连接第一主控芯片u2的底部第7脚，电容r2的另一端连接3.3伏数字供电端，电感c5的另一端接地。
43.程序烧写电路包括交流电接头p9，交流电接头p9的第1脚接地，第2脚连接第一主控芯片u2的右边的第49脚，第3脚连接第一主控芯片u2的右边的第46脚，第4脚并联连接电感c10的一端和3.3伏数字供电端，电感c10的另一端接地。
44.主板连接电路包括电接头p8，电接头p8的第2脚连接第一主控芯片u2的底部第60脚，第1脚接地。
45.为实现0
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5vdc的模拟电压输出，供电降压电路选用了常用的dac8830芯片来具体实现，能够以此实现精确的控制模拟电压输出，供电降压电路包括调压芯片u5，调压芯片u5的第1脚并联连接有24伏数字供电端和有极性电容c24的正极，有极性电容c24的负极接地；调压芯片u5的第3脚和第5脚接地，调压芯片u5的第2脚并联连接有电感l1的一端和二极管d2的一端，二极管d2的另一端接地，电感l1的另一端同时连接有调压芯片u5的第4脚、5伏数字供电端和无极性电容c25的一端，无极性电容c25的另一端接地。
46.供电降压电路还包括稳压芯片u7，稳压芯片u7的第1脚接地并连接有无极性电容
c31的一端，无极性电容c31的另一端连接稳压芯片u7的第3脚并连接有5伏数字供电端，稳压芯片u7的第2脚和第4脚并联后并联有极性电容c29的正极、无极性电容c30的一端、3.3伏数字供电端和电感l2的一端，电感l2的另一端连接有3v3a供电端，有极性电容c29的负极和无极性电容c30的另一端接地，同时连接有电感l2的一端，电感l2的另一端连接模拟地。
47.供电降压电路还包括电接头p5，电接头p5的第1脚连接24伏数字供电端，第2脚接地。
48.输入输出电路包括收发芯片u6、连接器j1和电接头p6，收发芯片u6的第2脚连接有无极性电容c27的一端，无极性电容c27的另一端连接5伏数字供电端并连接无极性电容c28的一端，收发芯片u6的第16脚连接无极性电容c28的一端，无极性电容c28的另一端接地；收发芯片u6的第11脚连接第一主控芯片u2左边的第43脚，第12脚连接第一主控芯片u2左边的第42脚；收发芯片u6的第6脚连接有无极性电容c26的一端，无极性电容c26的另一端接地，收发芯片u6的第15脚连接无极性电容c26的另一端并接地；收发芯片u6的第14脚连接连接器j1的第2脚，收发芯片u6的第13脚连接连接器j1的第3脚，连接器j1的第5脚接地；收发芯片u6的第4脚和第5脚分别连接一无极性电容c23的两端，收发芯片u6的第1脚和第3脚分别连接一无极性电容c32的两端；电接头p6的第1脚连接5伏数字供电端，第2脚连接第一主控芯片u2左边的第16脚，第3脚连接第一主控芯片u2左边的第17脚，第4脚接地。
49.模拟电压输出电路包括数模转换芯片u8和电接头p7，数模转换芯片u8的第2脚连接模拟地，数模转换芯片u8的第3脚并联连接有无极性电容c35的一端和无极性电容c34的一端后连接5伏数字供电端，无极性电容c35的另一端和无极性电容c34的另一端分别接地，数模转换芯片u8的第4脚连接第一主控芯片u2左边的第10脚，数模转换芯片u8的第8脚连接并联连接5伏数字供电端和一无极性电容c33的一端，无极性电容c33的另一端接地；数模转换芯片u8的第6脚连接第一主控芯片u2左边的第8脚，第5脚连接第一主控芯片u2左边的第5脚；数模转换芯片u8的第7脚接地；电接头p7的第1脚连接数模转换芯片u8的第1脚，第2脚连接模拟地。
50.为了实现较为精确的制冷控制以满足sh/t0248分阶段
±
0.5℃、
±
1.0℃和
±
2.0℃的精确控温，防止温度过冲，设计了冷阱热补偿加热功能，热补偿电路包括n沟道增强型mos管q1和电接头p4，电接头p4的第1脚连接有24伏数字供电端；n沟道增强型mos管q1的第1脚连接有电阻r25的一端，第2脚并联连接有一二极管d3的一端和电接头p4的第2脚，二极管d3的另一端与n沟道增强型mos管q1的第3脚并联后接地；电阻r25的另一端并联连接有npn型三极管的集电极和电阻r23的一端，npn型三极管的发射极接地，电阻r23的另一端连接24伏数字供电端，npn型三极管的基极与第一主控芯片u2左边的第61脚和一电阻r24的一端连接，电阻r24的另一端连接有3.3伏数字供电端。
51.温度传感器设置有三个，其分别由第一感温电路、第二感温电路和第三感温电路控制，均采用热电阻pt100作为温度传感器，采用max31865作为热电阻温度传感器信号调理芯片。
52.第一感温电路包括感温芯片u1和电接头p1，感温芯片u1左边的第2脚并联连接有电容c4的一端和电容c3的一端后连接3.3伏数字供电端，第18脚并联连接电容c4的另一端和电容c3的另一端后接地，第1脚连接电阻r4的另一端，第16脚连接电阻r6的另一端，第15脚连接电阻r7的另一端，第14脚连接电阻r9的另一端，第17脚连接电阻r8的另一端，第3脚
并联连接有电容c7的一端和电容c8的一端后连接3.3伏3安供电端，第19脚和第13脚并联连接电容c7的另一端和电容c8的另一端后连接模拟地；感温芯片u1右边的第4脚和第5脚并联后连接有电阻r3的一端，第6脚和第7脚并联后连接电阻r3的另一端，第8脚和第10脚并联后连接电接头p1的第1脚，第11脚和第12脚并联后连接电接头p1的第4脚，电接头p1的第1脚和第4脚之间还并联有电容c6，感温芯片u1右边的第9脚连接模拟地。
53.第二感温电路包括感温芯片u3和电接头p2，感温芯片u3左边的第2脚并联连接有电容c14的一端和电容c13的一端后连接3.3伏数字供电端，第18脚并联连接电容c14的另一端和电容c13的另一端后接地，第1脚连接电阻r4的另一端，第16脚连接电阻r16的另一端，第15脚连接电阻r17的另一端，第14脚连接电阻r19的另一端，第17脚连接电阻r18的另一端，第3脚并联连接有电容c16的一端和电容c17的一端后连接3.3伏3安供电端，第19脚和第13脚并联连接电容c16的另一端和电容c17的另一端后连接模拟地；感温芯片u3右边的第4脚和第5脚并联后连接有电阻r11的一端，第6脚和第7脚并联后连接电阻r11的另一端，第8脚和第10脚并联后连接电接头p2的第1脚，第11脚和第12脚并联后连接电接头p2的第4脚，电接头p2的第1脚和第4脚之间还并联有电容c15，感温芯片u3右边的第9脚连接模拟地。
54.第三感温电路包括感温芯片u3和电接头p3，感温芯片u3左边的第2脚并联连接有电容c19的一端和电容c18的一端后连接3.3伏数字供电端，第18脚并联连接电容c19的另一端和电容c18的另一端后接地，第1脚连接电阻r4的另一端，第16脚连接电阻r15的另一端，第15脚连接电阻r12的另一端，第14脚连接电阻r14的另一端，第17脚连接电阻r13的另一端，第3脚并联连接有电容c21的一端和电容c22的一端后连接3.3伏3安供电端，第19脚和第13脚并联连接电容c21的另一端和电容c22的另一端后连接模拟地；感温芯片u3右边的第4脚和第5脚并联后连接有电阻r21的一端，第6脚和第7脚并联后连接电阻r21的另一端，第8脚和第10脚并联后连接电接头p3的第1脚，第11脚和第12脚并联后连接电接头p2的第4脚，电接头p2的第1脚和第4脚之间还并联有电容c20，感温芯片u3右边的第9脚连接模拟地。
55.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。