專利名稱：組合式數(shù)字壓力校準儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是壓力校準儀，特別是精度高、量程寬、功能多的組合式數(shù) 字壓力校準儀器。
技術背景各部門、各單位幾乎都需使用壓力表，設備的壓力涉及到人身及設備'的安 全，壓力表的作用顯得格外重要，因此規(guī)定壓力表屬于強制檢定的計量器具，按規(guī)程要求檢定一種儀器需用精度高于被檢儀器3倍的標準器具進行校驗、比 對。對于壓力表及壓力傳感器檢定用的標準器具大致為砝碼和標準壓力表，雖 然砝碼精度較高，然而過于笨重，檢定過程中反復校核，使用砝碼自然就不方 便了，利用砝碼檢定時觀察也不太直觀，平時保存也不太方便。標準壓力表使 用方便，然而被校表量程不一，需用很多備表，校驗中略有疏忽會造成超限而 損壞標準表，標準壓力表大都為機械傳動，長時間使用會因磨損而精度降低。 無論是砝碼還是標準壓力表都需與壓力試驗器配套使用，若到現(xiàn)場校驗，搬上 搬下，校驗設備的沉重給檢定工作又帶來一定的難度。目前還沒有帶有超量程保護，使用起來方便，精度高，量程寬，數(shù)據(jù)顯示 清晰的數(shù)字壓力標準儀器。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對目前還沒有精度高，使用方便帶有超量程保護的標準 壓力校驗儀器而提供一種具有超限保護，精度高，壓力范圍寬，多功能的組合 式數(shù)字壓力校準儀。采用的技術方案是組合式數(shù)字壓力校準儀，是由硬件和軟件兩部分組成。所述硬件包括機箱及裝設在機箱內的控制器、導壓管、泄壓保護電磁閥、 壓力模塊；所述機箱的前面板上裝設有電源開關、液晶顯示屏、亮度按鈕、壓 力超限指示燈、電池電壓低指示燈、多個壓力接入插頭；其中電源開關、液晶 顯示屏、亮度按鈕、壓力超限指示燈、電池電壓低指示燈等部件通過導線分別 與控制器對應端連接；多個壓力接入插頭通過設置在機箱內的導壓管與高精度
的標準壓力模塊連接；用戶通過手持式壓力泵同時將壓力輸入到內部壓力模塊 和被校準設備上，使用戶通過液晶屏幕得知所輸入壓力的大小和被校準設備反 饋回來的電流，從而達到校驗設備的目的。機箱后面板上設有一對24V直流電源的輸出端子和復位按鈕K及電池充電過程指示燈LED3。所述的控制器包括主處理器選擇單元、A/D轉換單元、顯示及報警單元， 多路模擬開關單元，供電單元；所述主處理器選擇單元，包括芯片U1、晶振X1，觸動開關輸入接口P1; 芯片Ul是單片機芯片，觸動開關輸入接口 Pl的2—8腳分別對應與芯片Ul的 7—1腳連接，芯片Ul的7—1腳分別對應連接標準電阻排RP1的 一端，標準電 阻排RP1的另一端共同連接+5V，芯片Ul的19、 18腳分別連接晶振X1的兩 端，電容C1、 C2各一端分別連接在晶振X1的兩端，電容C1、 C2各另一端串 接后接地；芯片U1的9腳與電容C3—端連接，電容C3的另一端連接電阻R1 的一端，電阻R1的另一端接地，二極管D1并接在電阻R1的兩端，二極管D1 的正極接地，電容C3的兩端通過一根雙絞線連接到后面板上的復位按鈕K上；所述A/D轉換單元，包括芯片U2、 U3， U4、 U5 (A)和U5 (B)，晶振 X2、 二極管D2;芯片U2的1腳與芯片U3的5腳相連，芯片U3的1腳連接 +5V，芯片U3的2腳與4腳連接電容C4的兩端、芯片U3的3腳接地，芯片 U3的5腳連接電容C7的一端，電容C7的另一端接地，芯片U2的2腳連接電 位器W1的中間滑動觸頭端，電位器W1的一個固定阻值端同時連接電容C8、 C9的一端，并連接芯片U4的3腳，芯片U4的1腳與3腳短接，電容C8、 C9 的另一端短接后連接芯片U4的4腳并接地，電位器Wl另一固定阻值端連接芯 片U4的4腳并同時接地；芯片U2的4腳經電阻R5、電容Cll同時與電容C12 和電阻R6的一端連接，電容C12的另一端連接芯片U2的5腳，電阻R6的另 一端連接芯片U2的6腳，芯片U2的3腳接地；芯片U2的4腳經電阻R4連接 二級管的D2的負極，二極管D2的正極連接芯片U2的9腳并同時接地，芯片 U2的9腳經電容C14與芯片U2的10腳連接，芯片U2的7腳經電容C13與芯 片U2的8腳連接。芯片U2的11腳與芯片U4的8腳相連并連接到+5V,芯片U2的26腳與 芯片U1的13腳相連接，芯片U2的25腳連接到芯片U1的14腳，芯片U2的 13腳連接到芯片Ul的21腳，芯片U2的14腳連接到芯片Ul的22腳，芯片 U2的15腳連接到芯片Ul的23腳，芯片U2的16腳連接到芯片Ul的24腳； 芯片U2的22腳連接反相器芯片U5 (B)的輸出端，反相器芯片U5 (B) 的輸入端同時與反相器芯片U5 (A)的輸出端、電阻R3的一端、晶振X2的-一 端、電容C6的一端相連接，反相器芯片U5 (A)的輸入端、電阻R3的另一端、 晶振X2的另一端、電容C5的一端同時連接在一起，電容C5和C6的另一端相 互連接后接地。所述的顯示及報警單元包括芯片U6、兩個三級管T4、 T5，兩個發(fā)光二級 管LED1、 LED2、液晶接口 P0;液晶接口 P0的16—9腳分別對應與芯片Ul的 32—39腳相連接，液晶接口P0的1腳與3腳短接后接地，液晶接口P0的2腳 與4腳短接連接+5V;芯片U6是片內設置有四個兩路輸入的與非門模塊芯片，芯片-U6的內部設 置有四個兩路輸入的與非門的模塊U6 (A)、 U6 (B)、 U6 (C)、 U6 (D)，芯片 U6的1、 2腳短接后接芯片Ul的28腳，芯片U6的4腳、5腳分別對應與芯片 Ul的16腳、17腳連接，芯片U6的與非門模塊U6 (A)的輸出端3腳和與非 門模塊U6 (C)的輸入端9腳連接，與非門模塊U6 (B)的輸出端6腳和與非 門模塊U6 (C)的輸入端10腳連接，與非門模塊U6 (C)的輸出端8腳和與非 門模塊U6 (D)的輸入端12腳、13腳相連接，與非門模塊U6 (D)的輸出端 11腳與液晶接口 P0的8腳相連接；三級管T4的基極經電阻R8連接到芯片Ul的10腳，三級管T4的發(fā)射極 接到+5V，三級管T4的集電極經電阻R9接到發(fā)光二極管LED1的正極；發(fā)光 二極管LED1的負極與電位器W2的固定阻值端的一端相連并接地，電位器W2 的固定阻值端的另一端連接到+5V，電位器W2的中間滑動觸頭端連接到液晶接 口 P0的5腳；三極管T5的基極經電阻R10連接到芯片Ul的11腳，三級管T5 的發(fā)射極與三極管T4的發(fā)射極相連接共同接+5V，三極管T5的集電極經電阻 R11接到發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā)光二極管LED2的負極與發(fā)光二極管LED1 的負極相連接；所述的多路模擬開關單元包括芯片U7，電流輸入端接口P2;電流輸入端接 口P2的1一8腳分別對應與芯片U7的13、 14、 15、 12、 K 5、 2、 4腳相連接， 同時與標準電阻排RP2 —側的對應端分別連接，標準電阻排RP2另 -側的對應 端相互連接后與發(fā)光二極管LED1、 LED2的負極相連接共同接地，芯片U7的6 腳、7腳短接后接地；芯片U7的8腳接地，芯片U7的16腳連接到+5V;芯片 U7的9、 10、 11腳分別對應與芯片Ul的12、 15、 25腳相連接，芯片U7的3 腳經電阻R7連接到芯片U2的10腳。
所述的供電單元包括變壓器TB、整流橋模塊BG1、 BG2、自動穩(wěn)壓器模塊 Ql、 Q2、 Q3、電池供電組件及電池充電電路；變壓器TB的二次側設置有8V 繞組Ll和27V繞組L2;繞組Ll兩端連接整流橋模塊BG1的輸入端，整流橋 模塊BG1的輸出端并接一電解電容C15和高頻電容C16，整流橋模塊BG1的正 向輸出端連接到自動穩(wěn)壓器模塊Ql的輸入端，自動穩(wěn)壓器模塊Ql、 Q2、 Q3 是三端自動穩(wěn)壓器，即一個輸入端和一個接地端構成輸入回路， 一個輸出端和 同-一個接地端構成輸出回路；整流橋模塊BG1的負向輸出端連接自動穩(wěn)壓器模 塊Q1的接地端，自動穩(wěn)壓器模塊Q1的輸出端和接地端并接電容C17、 C18, 輸出端輸出+5V，接地端接地。繞組L2兩端連接整流橋模塊BG2的輸入端，整流橋模塊BG2的輸出端并 接一電解電容C19和高頻電容C20，整流橋模塊BG2的正向輸出端連接到自動 穩(wěn)壓器模塊Q2的輸入端，整流橋模塊BG2的負向輸出端連接自動穩(wěn)壓器模塊 Q2的接地端，自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸出端和接地端之間并接電容C2K C22， 輸出端輸出24V ，同時自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸出端還連接在自動穩(wěn)壓器模塊 Q3的輸入端，自動穩(wěn)壓器模塊Q3的輸出端和地之間并接電容C23、 C24，輸出 端輸出12V,接地端接地。所述的電池供電組件包括芯片U8、 U9，芯片U8的1腳同時連接二極管 D3的正極和電感L3，二極管D3的負極連接到電阻R16與電容C27相互連接的 端點上，并接在+24V電源輸出端；電阻R16的另一端同時連接芯片U8的5腳， 芯片U8的5腳連接電阻R17的一端，電阻R17的另 一端分成兩路， 一路經電 容C26與芯片U8的6腳相連接，另一路與芯片U8的4腳相連接地，芯片U8 的3腳經電容C25接地，芯片U8的8腳經電阻R15與芯片U8的7腳相連，芯 片U8的7腳還與電感L3的另一端、電阻R14的一端共同連接，電阻R14的另 一端接到電池電壓7.2V;芯片U8的2腳與三極管T6的基極相連接，三極管T6 的基極通過基極電阻R13接地，三極管T6的發(fā)射極接地，三極管T6的集電極 連接到芯片U8的1腳；電容C27的另一端接地；芯片U9的1腳連接電阻R19、 R20的一端，同時連接到三極管T7的集電 極和芯片U9的7腳上，電阻R19的另一端連接在電池電壓7.2V，電阻R20的 另一端連接在芯片U9的8腳，芯片U9的3腳經過電容C28與地連接，芯片 U9的4腳接地，芯片U9的2腳連接到三極管T7的基極，三極管T7的基極通 過電阻R18接地，三極管T7的發(fā)射極連接電感L4和二極管D4的負端，二極 管D4的正端接地，電感L4的另一端接到電阻R21和電容C30相連接的端點上
并連接+5V電源輸出端，電容C30的另一端接地，電阻R21的另一端連接到芯 片U9的5腳，芯片U9的5腳經電阻R22接地，芯片U9的6腳通過電容C29 接地。所述的電池充電電路包括恒流二極管D5、 D6、 D7，電位器W3,三極管 T8、 T9，充電過程指示的發(fā)光二極管LED3;恒流二極管D5的正極和發(fā)光二極 管LED3的正極與電容C31、電阻R12的一端連接在--起，并與由供電單元的 + 12V連接，恒流二極管D5的負端連接到電位器W3固定阻值端的 一端，電位 器W3固定阻值端的另一端接恒流二極管D6的正極，恒流二極管D6的負極接 地，電位器W3的中間滑動觸頭端連接到三極管T8的基極，三極管T8的集電 極連接發(fā)光二極管LED3的負極，同時與電容C31的另一端和三極管T9的基極 相連，三極管T8的發(fā)射極與恒流二極管D7的正極相連，恒流二極管D7的負 極連接在電池E的正極，電池E的負極與恒流二極管D6的負極相連并接地， 同時與三極管T9的集電極相連接，三極管T9的發(fā)射極連接電阻R12的另一端 上。所述的多個泄壓保護電磁閥采用市售成品件，多個泄壓保護電磁閥的輸入 管口分別對應與多個旁路管相連接，多個旁路管分別裝設在多個導壓管上，泄 壓保護電磁閥的輸出管口直接對大氣，多個泄壓保護電磁閥獨立連接，互不相 通，泄壓保護電磁閥的控制線圈分別對應與多個三極管的發(fā)射極相連接，多個 三極管的基極并接，經電阻R2與單片機芯片Ul的8腳連接，由芯片Ul的8 腳同時控制多路電磁閥的開啟與關閉。在多個壓力接入插頭上裝有多個成品件微動開關，多個微動開關的引線- j 端共同接地，另一端與觸動開關輸入接口P1的對應端腳相連接，微動開關用以 檢測是哪一個壓力模塊被接入到控制器的電流輸入端接口 P2;所述的軟件部分由自檢子程序、檢測子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程 序等組成，完成外圍器件的上電初始化，自檢、設置外部中斷、定時器，并將 結果顯示在液晶屏上等功能。在儀器上電后，通過一個自檢程序，來判斷儀器 的CPU部分，A/D芯片，液晶顯示芯片等是否工作正常，并且在液晶顯示屏 上顯示檢測結果，如果出現(xiàn)故障，在液晶屏上顯示出問題的器件；自檢程序是 通過一系列的算法逐次驗證設備內部芯片。檢測子程序是完成對輸入壓力和被 校準設備電流的自動檢測，數(shù)據(jù)處理子程序完成數(shù)據(jù)的轉換和處理功能，M示 子程序將結果顯示在液晶屏上。本發(fā)明的工作原理
將需要校驗的壓力表或是壓力傳感器通過連接管路與外接手持式壓力泵或壓力試驗器及本校驗儀器連接在一起，將本發(fā)明機箱后面的24V電源與被校驗的壓力傳感器電源輸入端相對應連接，然后同時向被校驗設備和本發(fā)明的組合 式數(shù)字壓力校準儀同時輸入同 一壓力。校驗的壓力信號通過本發(fā)明的組合式數(shù)字壓力校準儀的壓力接入插頭、導 壓管、微動開關，觸動開關輸入接口加到壓力模塊上，同時壓力信號還通過壓 力接入插頭、旁路管輸入到泄壓保護電磁閥，因每路均設有一微動開關，當遇 有壓力信號時微動開關動作，輸出開關量信號到觸動開關輸入接口，再輸入芯片Ul，進而判定多個壓力接入插頭中哪路加入了壓力信號。加入了壓力信號由壓力模塊轉換成為4一20mA的標準電流模擬信號，電流 模擬信號由電流輸入端接口 P2輸入，如圖5所示，分別通過標準100歐姆的電 阻排RP2被轉換成為0.4—2V電壓模擬信號輸入到芯片U7，多路模擬開關芯片 U7實際上起到一個選擇開關的作用，模擬電壓信號通過多路模擬開關芯片U7， 并由單片機芯片Ul的25腳、15腳、12腳輸出信號控制芯片U7的11腳、10 腳、9腳以準確的選定一路信號輸送到A/D轉換芯片m中去，如圖5所示。模 擬電壓信號由芯片U7的3腳和接地端輸入到A/D轉換芯片U2的10腳、9腳， A/D轉換后由芯片U2的16腳、5腳、14腳、13腳輸入到單片機芯片Ul的24 腳、23腳、22腳、21腳；為使A/D轉換具有高精度務須為A/D轉換芯片U2 提供基準電壓，芯片U4為高精度基準電壓芯片。單片機芯片U1的28腳、17腳、16腳輸出到芯片U6的l腳、2腳、4腳、 5腳，經過四個兩路輸入的與非門模塊U6 (A)、 U6 (B)、 U6 (C)、 U6 (D) 輸送到液晶接口 PO的8腳，以作液晶屏幕的顯示信號。校驗的過程中倘若壓力超限，芯片Ul的10腳便會輸出信號經三極管T4 放大用來驅動報警的發(fā)光二極管LED1;在使用電池供電校驗的過程中，倘若電 池電壓過低，控制芯片Ul的11腳便會輸出信號經三極管T5放大用來驅動報警 的發(fā)光二極管LED2。在此儀器中，采用了交流供電和電池供電兩種供電方式，交流供電將交流 市電通過變壓器TB及兩個整流橋模塊BG1和BG2、三個三端穩(wěn)壓器模塊Ql、 Q2、 Q3及一些濾波電容組成，參照附圖6，變換為直流5V、直流24V及直流 12V分別供給儀器本身、被校準設備及電池充電使用。電池供電系統(tǒng)采用大容量的鎳氫電池并轉換出5V和24V兩種直流電源， 采用了常用的DC/DC變換技術，芯片U8、 U9是單片式DC/DC變換器，nj 以完成直流升壓，降壓等功能。本發(fā)明的主要特點是有七路不同量程的壓力輸入，幾乎適用目前使用的大 部分壓力表及壓力傳感器的檢定；精度高，誤差及變差極小，校驗過程中上下 行的操作對校驗數(shù)據(jù)毫無影響；本發(fā)明整體防護嚴密不受外界電磁干擾，體積 小、具有極高的檢定技術性能。維修方便，可直接更換損壞的壓力模塊，帶有 燈光報警提示功能，與同精度等級的其他壓力標準器具相比較造價相當?shù)土?具有很高的性價比。本發(fā)明為了避免因誤操作而損壞低量程的壓力模塊，在本儀器低量程的三 個模塊上中特別采用了一種安全保護措施——在壓力通道上加入了微小型的保 護泄壓保護電磁閥，當輸入壓力超過模塊承受范圍時候，電磁閥在單片機的控 制下自動打開，泄壓，從而能避免人為的誤操作使得輸入壓力過高而損壞低量 程的壓力模塊，從根本上解決了計量檢測專業(yè)中的低量程壓力校驗中極易超限 而損壞標準器的問題。為了能使本發(fā)明適應隨時的位置更換，采用了電池和交流兩種供電方式， 并且能自動切換。帶有電池電壓過低報警功能，這樣就避免了電池因為長時間 不充電而造成永久性的損壞。本發(fā)明采用通用的液晶顯示屏，并且增加了LED的白色照度，這樣可以適 應在環(huán)境較暗的地方或晚間使用。本發(fā)明設計科學、合理、富有創(chuàng)意、校驗精度高、校驗的量程寬、校驗過 程具有安全保證環(huán)節(jié)，整體結構緊湊、嚴密，耗材少，成本低廉，校驗功能齊 全，操作簡單直觀，校驗的效率高，本發(fā)明制作簡單，性能穩(wěn)定、可靠，實用 性較強，具有較好的發(fā)展前景，本發(fā)明適宜作為量值傳遞的上一級標準器具或 實際工作中的壓力表和壓力傳感器的檢定使用。需要說明的是在不改變本發(fā)明原理'與構思的前提下，所作出的改變或變 形，均屬于本發(fā)明的保護范圍。


圖1是本發(fā)明機箱外觀結構示意圖。圖2是本發(fā)明中的主處理器選擇單元電路圖。圖3是本發(fā)明中的A/D轉換單元電路圖。圖4是本發(fā)明中的顯示及報警單元電路圖。圖5是本發(fā)明中的多路模擬開關單元電路圖。圖6是本發(fā)明中的供電單元電路圖。
圖7是本發(fā)明中的電池供電電路圖。 圖8是本發(fā)明中的電池充電電路圖。 圖9是本發(fā)明中的壓力輸入連接示意圖。圖io是本發(fā)明不包括電源的電路總圖。
具體實施方式
實施例組合式數(shù)字壓力校準儀，是由硬件和通用的檢測、顯示程序所組成。硬件 包括機箱1及裝設在機箱1內的控制器、泄壓保護電磁閥、電流輸入端接口 P2;機箱1的前面板上設置有電源開關4、液晶顯示屏2、亮度按鈕5、壓力超限指 示燈LED1、電池電壓低指示燈LED2、七個壓力接入插頭3，其對應的輸入量 程分別為7kpa、 70kpa、 100kpa、 700kpa、 3450 kpa、 7000kpa、 10340 kpa;七個壓力接入插頭3通過導壓管6分別對應與機箱內的七個高精度標準壓力模塊 U10—U16連接，如圖9所示。機箱1的后面板上設有一對24V直流電源的輸出端子和復位按鈕K及電池 充電指示燈LED3?？刂破靼ㄖ魈幚砥鬟x擇單元、A/D轉換單元、顯示及報警單元，多路模 擬開關單元，供電單元；主處理器選擇單元包括芯片Ul、晶振XI，觸動開關 輸入接口 Pl;芯片Ul選用了市面上較為通用的8位機51系列的AT89C52單片 機作為主處理器，單片機芯片Ul內部含有8K的flash內存。觸動開關輸入接口 P,的2—8腳分別對應與芯片"的7—1腳連接，芯片 Ul的7—1腳分別對應連接標準電阻排RP1的一端，標準電阻排RP1的另一端 共同連接+5V，芯片U,的19、 18腳分別連接晶振Xi的兩端，電容d、 C2串接 后的另外兩端分別并接在晶振X1的兩端，電容Q、 C2的連接點接地；芯片U, 的9腳與電容C3—端連接，電容C3的另一端連接電阻R,的一端，電阻R,的另 一端接地，二極管D，并接在電阻R的兩端，二極管A的正極接地，電容Q 的兩端通過一根雙絞線連接到機箱后面板的復位按鈕K上。A/D轉換單元，包括芯片U2、 U3、 U4、 U5 (A)和U5 (B)，晶振X2; A / D轉換芯片U2采用型號為IC7135芯片，它是雙積分型A/D轉換器，高精度， 分辨率為正負1 / 20000，數(shù)字量為-19999—+19999，相當于14位的A/D轉換器；芯片U3采用了專用極性變換電路ICL7660芯片，它可以在很少的外接器件 下實現(xiàn)+5V到-5V的轉換；芯片U4為基準電壓專用芯片，因芯片U2 ICL7135 屬于14位A/D轉換器，它的基準電壓必須非常準確，且溫度系數(shù)極小，選用型
號為AD584的芯片U4提供基準電壓，利用它的2.500V的標準輸出通過一個電 位器Wl輸出1.0000V作為芯片U2的基準電壓；芯片U2的1腳與芯片U3的5腳相連，芯片U3的1腳連接+5V，芯片U3 的2腳與4腳連接電容C4的兩端、芯片U3的3腳接地，芯片U3的5腳連接 電容C7的一端，電容C7的另一端接地，芯片U2的2腳連接電位器Wl的中 間滑動觸頭端，電位器W1的一個固定阻值端同時連接電容C8、 C9的一端，并 連接芯片U4的3腳，芯片U4的3腳與1腳短接，電容C8、 C9的另一端短接 后連接芯片U4的4腳和電位器Wl另一固定阻值端并同時接地；芯片U2的4 腳經電阻R5、電容Cll同時與電容C12和電阻R6的一端連接，電容C12的另 一端連接芯片U2的5腳，電阻R6另一端連接芯片U2的6腳；芯片U2的3 腳接地，芯片U2的4腳經電阻R4連接二級管的D2的負極，二極管D2的正極 連接芯片U2的9腳并同時接地，芯片U2的9腳經電容C14與芯片U2的10 腳連接，芯片U2的7腳經電容C13與芯片U2的8腳連接。芯片U2的11腳與芯片U4的8腳相連并連接到+5V。芯片U2的26腳與 芯片U1的13腳相連接，芯片U2的25腳連接到芯片U1的14腳，芯片U2的 13腳連接到芯片Ul的21腳，芯片U2的14腳連接到芯片Ul的22腳，芯片 U2的15腳連接到芯片Ul的23腳，芯片U2的16腳連接到芯片Ul的24腳。芯片U2的22腳連接反相器U5 (B)的輸出端，反相器U5 (B)的輸入端 同時與反相器U5 (A)的輸出端、電阻R3的一端、晶振管X2的一端、電容 C6的一端相連接，反相器U5 (A)的輸入端、電阻R3的另一端、晶振管X2 的另一端、電容C5的一端同時連接在一起，電容C5和C6的另一端相互連接 后接地。反相器U5 (A)和反相器U5 (B)是型號為CD4069的六反相器芯片 中的兩個反相器，用來為芯片U2產生振蕩時鐘，這里的時鐘頻率為300kHz，顯示及報警單元包括芯片U6、兩個三級管T4、 T5，兩個發(fā)光二級管LED1、 LED2、液晶接口 P0;液晶接口 P0的16~~9腳分別對應與芯片Ul的32—39腳 相連接，液晶接口 P0的1腳與3腳短接后接地，液晶接口 P0的2腳與4腳短 接連接+5V。芯片U6的型號為7400，芯片U6內部設置有四個U6 (A)、 U6 (B)、 U6 (C)、 U6 (D)的兩路輸入的與非門模i央，芯片U6的1、 2腳短接后接芯片U1 的28腳，芯片U6的4腳、5腳分別對應與芯片U1的16腳、17腳連接，芯片 U6的與非門模塊U6 (A)的輸出端的3腳和與非門模塊U6 (C)的輸入端的9 腳連接，與非門模塊U6 (B)的輸出端6腳和與非門模塊U6 (C)的輸入端的10腳連接，與非門模塊U6 (C)的輸出端8腳和與非門模塊U6 (D)的輸入端 的12腳、13腳相連接，與非門模塊U6 (D)的輸出端11腳與液晶接口 PO的8 腳相連接；三級管T4的基極經電阻R8連接到芯片Ul的10腳，三級管T4的發(fā)射極 接到+5V，三級管T4的集電極經電阻R9連接發(fā)光二極管LED1的正極，發(fā)光 二極管LED1的負極連接電位器W2的固定阻值端的一端并接地，電位器W2 的固定阻值端的另一端連接到+5V，電位器W2的中間滑動觸頭端連接到液晶接 口 P0的5腳；三極管T5的基極經電阻R10連接到芯片Ul的11腳，三級管T5 的發(fā)射極與三極管T4的發(fā)射極相連接共同接+5V，三極管T5的集電極經電阻 Rll接到發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā)光二極管LED2的負極與發(fā)光二極管LED1 的負極相連接；多路模擬開關單元包括芯片U7，電流輸入端接口 P2;電流輸入端接口 P2 的1一8腳分別對應與芯片U7的13、 14、 15、 12、 1、 5、 2、 4腳相連接，同吋 與標準電阻排RP2 —側的對應端分別連接，標準電阻排RP2另- 側的對應端相 互連接后與發(fā)光二極管LED1、 LED2的負極相連接并與電位器W2的固定阻值 端的一端相連，共同接地，芯片U7的6腳、7腳短接后接地；芯片U7的8腳 接地；芯片U7的9、 10、 ll腳分別對應與芯片Ul的12、 15、 25腳相連接，芯 片U7的3腳經電阻R7連接到芯片U2的10腳，芯片U7的16腳連接到+5V。供電單元包括變壓器TB、整流橋模塊BG1、 BG2、自動穩(wěn)壓器模塊Ql、 Q2、 Q3、電池供電組件及電池充電電路；變壓器TB的二次側設置有8V繞組 Ll和27V繞組L2;繞組Ll兩端連接整流橋模塊BG1的輸入端，整流橋模塊 BG1的輸出端并接一電解電容C15和高頻電容C16，整流橋模塊BG1的正向輸 出端連接到自動穩(wěn)壓器模塊Q1的輸入端，整流橋模塊BG1的負向輸出端連接 自動穩(wěn)壓器模塊Q1的接地端，自動穩(wěn)壓器模塊Q1的輸出端和接地端并接電容 C17、 C18，輸出端輸出5V,接地端接地。繞組L2兩端連接整流橋模塊BG2的輸入端，整流橋模塊BG2的輸出端并 接一電解電容C19和高頻電容C20，整流橋模塊BG2的正向輸出端連接到自動 穩(wěn)壓器模塊Q2的輸入端，整流橋模塊BG2的負向輸出端連接自動穩(wěn)壓器模塊 Q2的接地端，自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸出端和接地端之間并接電容C21、 C22， 輸出端輸出24V ，同時自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸出端接在自動穩(wěn)壓器模塊Q3 的輸入端，自動穩(wěn)壓器模塊Q3的輸出端和地之間并接電容C23、 C24，輸出端 輸出12V，接地端接地。
電池供電組件包括芯片U8、U9，電池供電采用大容量3500mAh，電壓7.2V 的鎳氫電池作為供電電池，轉換出兩種電源， 一種是本組合式數(shù)字壓力校準儀 使用的5V直流電源，另一種是被校驗設備上的24V直流電源，這樣就需要一 個直流一直流升壓和降壓轉換電路，芯片U8采用了常用型號為MC34063的DC / DC變換模塊，芯片U8的1腳同時連接二極管D3的正極和電感L3， 二極管 D3的負極連接到電阻R16與電容C27相互連接的端點上，并接在+24V電源輸 出端；電阻R16的另一端同時連接芯片U8的5腳，芯片U8的5腳連接電阻 R17的一端，電阻R17的另一端分成兩路， 一路經電容C26與芯片U8的6腳 相連接，另一路與芯片U8的4腳相連接地，芯片U8的3腳經龜容C25接地， 芯片U8的8腳經電阻R15與芯片U8的7腳相連，芯片U8的7腳還與電感L3 的另一端、電阻R14的一端共同連接，電阻R14的另一端接到電池電壓7.2V; 芯片U8的2腳與三極管T6的基極相連接，三極管T6的基極通過基極電阻R13 接地，三極管T6的發(fā)射極接地，三極管T6的集電極連接到芯片U8的1腳； 電容C27的另一端接地；芯片U9的1腳連接電阻R19、 R20的一端，同時連接到三極管T7的集電 極和芯片U9的7腳上，電阻R19的另一端連接在電池電壓7.2V，電阻R20的 另一端連接在芯片U9的8腳，芯片U9的3腳經過電容C28與地連接，芯片 U9的4腳接地，芯片U9的2腳連接到三極管T7的基極，三極管T7的基極通 過電阻R18接地，三極管T7的發(fā)射極連接電感L4和二極管D4的負端，二極 管D4的正端接地，電感L4的另一端接到電阻R21和電容C30相連接的端點上 并連接+5V電源輸出端，電容C30的另一端接地，電阻R21的另一端連接到芯 片U9的5腳，芯片U9的5腳經電阻R22接地，芯片U9的6腳通過電容C29 接地。電池充電電路包括恒流二極管D5、 D6、 D7，電位器W3，三極管T8、 T9， 充電過程指示的發(fā)光二極管LED3;恒流二極管D5的正極和發(fā)光二極管LED3 的正極與電容C31、電阻R12的一端連接在一起，并與由供電單元的+ 12V連 接，恒流二極管D5的負端連接到電位器W3固定阻值端的一端，電位器W3固 定阻值端的另一端接恒流二極管D6的正極，恒流二極管D6的負極接地，電位 器W3的中間滑動觸頭端連接到三極管T8的基極，三極管T8的集電極連接發(fā) 光二極管LED3的負極，同時與電容C31的另一端和三極管T9的基極相連，三 極管T8的發(fā)射極與恒流二極管D7的正極相連，恒流二極管D7的負極連接在 電池E的正極，電池E的負極與恒流二極管D6的負極相連并接地，同時與三 極管T9的集電極相連接，三極管T9的發(fā)射極連接電阻R12的另一端上。泄壓保護電磁閥Fl、 F2、 F3采用市售成品件，三個泄壓保護電磁閥Fl、 F2、 F3的輸入管口 8分別連接在三個旁路管7上，三個泄壓保護電磁閥Fl、 F2、 F3的輸出管口 9直接對大氣，三個旁路管7分別通過導壓管6與三個低量程7、 70、 100 Kpa的壓力接入插頭3相連接，三個泄壓保護電磁閥Fl、 F2、 F3獨立 連接，互不相通，三個泄壓保護電磁閥F1、 F2、 F3的控制線圈分別對應與三個 三極管T1、 T2、 T3的發(fā)射極相連接，三極管T1、 T2、 T3的集電極連接在一起 并接在+5V上，三極管T1、 T2、 T3的基極并接在一起，經電阻R2與單片機芯 片Ul的8腳連接，由芯片Ul的8腳同時控制三路電磁閥Tl、 T2、 T3的開啟 與關閉。在七個壓力接入插頭3上分別裝有七個微動開關K1 K7，微動開關K1 K7 的引線一端共同接地，另一端與觸動開關輸入接口 Pl的對應端腳8 2相連接。七個微動開關K1 K7安裝在機箱1的前面板后面，分別與七個壓力接入插 頭3固定連接，當外部的壓力連接插件插入壓力接入插頭3時就會頂?shù)轿娱_ 關了。軟件部分由自檢子程序、檢測子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序等組 成，完成外圍器件的上電初始化，自檢、設置外部中斷、定時器，并將結果在 液晶屏上等功能。在儀器上電后，通過一個自檢程序，來判斷儀器的CPU部分， A / D芯片，液晶顯示芯片等是否工作正常，并且在液晶顯示屏上顯示檢測結果， 如果出現(xiàn)故障，在液晶屏上顯示出問題的器件；自檢程序是通過一系列的算法 逐次驗證設備內部芯片，檢測子程序是完成對輸入壓力和被校準設備電流的自 動檢測，數(shù)據(jù)處理子程序完成數(shù)據(jù)的轉換和處理功能，顯示子程序將結果顯示 在液晶屏上。
權利要求
1、組合式數(shù)字壓力校準儀，是由硬件和通用檢測、顯示程序組成，所述硬件包括機箱(1)及裝設在機箱(1)內的控制器、導壓管(6)、泄壓保護電磁閥、壓力模塊；機箱(1)的前面板上設有電源開關(4)、液晶顯示屏(2)、亮度按鈕(5)、壓力超限指示燈LED1、電池電壓低指示燈ED2、多個壓力接入插頭(3)；多個壓力接入插頭(3)通過導壓管(6)分別對應與多個壓力模塊相連接，其特征在于所述控制器包括主處理器選擇單元、A/D轉換單元、顯示及報警單元，多路模擬開關單元，供電單元；所述主處理器選擇單元，包括芯片U1、晶振X1，觸動開關輸入接口P1；觸動開關輸入接口P1的2-8腳分別對應與芯片U1的7-1腳連接，芯片U1的7-1腳分別對應連接標準電阻排RP1的一端，標準電阻排RP1的另一端共同連接+5V，芯片U1的19、18腳分別連接晶振X1的兩端，電容C1、C2各一端分別連接在晶振X1的兩端，電容C1和C2的各另一端串接后接地；芯片U1的9腳與電容C3一端連接，電容C3的另一端連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端接地，二極管D1并接在電阻R1的兩端，二極管D1的正極接地，電容C3的兩端并接一復位按鈕K；所述A/D轉換單元，包括芯片U2、U3，U4、U5(A)、U5(B)、晶振X2、二極管D2；芯片U2的1腳與芯片U3的5腳相連，芯片U3的1腳連接+5V，芯片U3的2腳與4腳連接電容C4的兩端、芯片U3的3腳接地，芯片U3的5腳連接電容C7的一端，電容C7的另一端接地，芯片U2的2腳連接電位器W1的中間滑動觸頭端，電位器W1的一個固定阻值端同時連接電容C8、C9的一端，并連接芯片U4的3腳，芯片U4的3腳接地，芯片U4的1腳與3腳短接，電容C8、C9的另一端短接后連接芯片U4的4腳并接地，電位器W1另一固定阻值端連接芯片U4的4腳并同時接地；芯片U2的4腳經電阻R5、電容C11同時與電容C12和電阻R6的一端連接，電容C12的另一端連接芯片U2的5腳，電阻R6的另一端連接芯片U2的6腳，芯片U2的4腳經電阻R4連接二級管的D2的負極，二極管D2的正極連接芯片U2的9腳并同時接地，芯片U2的9腳經電容C14與芯片U2的10腳連接，芯片U2的7腳經電容C13與芯片U2的8腳連接；芯片U2的11腳與芯片U4的8腳相連并連接到+5V；芯片U2的26腳與芯片U1的13腳相連接，芯片U2的25腳連接到芯片U1的14腳，芯片U2的13腳連接到芯片U1的21腳，芯片U2的14腳連接到芯片U1的22腳，芯片U2的15腳連接到芯片U1的23腳，芯片U2的16腳連接到芯片U1的24腳；芯片U2的22腳連接反相器芯片U5(B)的輸出端，反相器芯片U5(B)的輸入端同時與反相器芯片U5(A)的輸出端、電阻R3的一端、晶振X2的一端、電容C6的一端相連接，反相器芯片U5(A)的輸入端、電阻R3的另一端、晶振X2的另一端、電容C5的一端同時連接在一起，電容C5和C6的另一端相互連接后接地；所述的顯示及報警單元包括芯片U6、兩個三級管T4、T5，兩個發(fā)光二級管LED1、LED2、液晶接口P0；液晶接口P0的16-9腳分別對應與芯片U1的32-39腳相連接，液晶接口P0的1腳與3腳短接后接地，液晶接口P0的2腳與4腳短接連接+5V；芯片U6的1、2腳短接后接芯片U1的28腳，芯片U6的4腳、5腳分別對應與芯片U1的16腳、17腳連接，芯片U6的與非門模塊U6(A)的輸出端的3腳和與非門模塊U6(C)的輸入端9腳連接，與非門模塊U6(B)的輸出端的6腳和與非門模塊U6(C)的輸入端的10腳連接，與非門模塊U6(C)的輸出端8腳和與非門模塊U6(D)的輸入端的12腳、13腳相連接，與非門模塊U6(D)的輸出端11腳與液晶接口P0的8腳相連接；三級管T4的基極經電阻R8連接到芯片U1的10腳，三級管T4的發(fā)射極接到+5V，三級管T4的集電極經電阻R9連接發(fā)光二極管LED1的正極，發(fā)光二極管LED1的負極與電位器W2的固定阻值端的一端連接并接地，電位器W2的固定阻值端的另一端連接到+5V，電位器W2的中間滑動觸頭端連接到液晶接口P0的5腳，三極管T5的基極經電阻R10連接到芯片U1的11腳，三級管T5的發(fā)射極與三極管T4的發(fā)射極相連接共同接+5V，三極管T5的集電極經電阻R11接到發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā)光二極管LED2的負極與發(fā)光二極管LED1的負極相連接；所述的多路模擬開關單元包括芯片U7，電流輸入端接口P2；電流輸入端接口P2的1-8腳分別對應與芯片U7的13、14、15、12、1、5、2、4腳相連接，同時與標準電阻排RP2一側的對應端分別連接，標準電阻排RP2另一側的對應端相互連接后與發(fā)光二極管LED1、LED2的負極相連接共同接地，芯片U7的6腳、7腳短接后接地；芯片U7的8腳接地，芯片U7的16腳接到+5V；芯片U7的9、10、11腳分別對應與芯片U1的12、15、25腳相連接，芯片U7的3腳經電阻R7連接到芯片U2的10腳；所述的供電單元包括變壓器TB、整流橋模塊BG1、BG2、自動穩(wěn)壓器模塊Q1、Q2、Q3、電池供電組件及電池充電電路；變壓器TB的二次側設置有8V繞組L1和27V繞組L2；繞組L1兩端連接整流橋模塊BG1的輸入端，整流橋模塊BG1的輸出端并接一電解電容C15和高頻電容C16，整流橋模塊BG1的正向輸出端連接到自動穩(wěn)壓器模塊Q1的輸入端，整流橋模塊BG1的負向輸出端連接自動穩(wěn)壓器模塊Q1的接地端并接地，自動穩(wěn)壓器模塊Q1的輸出端和接地端并接電容C17、C18，輸出端輸出+5V；繞組L2兩端連接整流橋模塊BG2的輸入端，整流橋模塊BG2的輸出端并接一電解電容C19和高頻電容C20，整流橋模塊BG2的正向輸出端連接到自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸入端，整流橋模塊BG2的負向輸出端連接自動穩(wěn)壓器模塊Q2的接地端并接地，自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸出端和接地端之間并接電容C21、C22，輸出端輸出24V，同時自動穩(wěn)壓器模塊Q2的輸出端還連接自動穩(wěn)壓器模塊Q3的輸入端，自動穩(wěn)壓器模塊Q3的輸出端和地之間并接電容C23、C24，輸出端輸出12V；所述的電池供電組件包括芯片U8、U9，芯片U8的1腳同時連接二極管D3的正極和電感L3，二極管D3的負極連接到電阻R16與電容C27相互連接的端點上，并接在+24V電源輸出端；電阻R16的另一端同時連接芯片U8的5腳，芯片U8的5腳連接電阻R17的一端，電阻R17的另一端分成兩路，一路經電容C26與芯片U8的6腳相連接，另一路與芯片U8的4腳相連接地，芯片U8的3腳經電容C25接地，芯片U8的8腳經電阻R15與芯片U8的7腳相連，芯片U8的7腳還與電感L3的另一端、電阻R14的一端共同連接，電阻R14的另一端接到電池電壓7.2V；芯片U8的2腳與三極管T6的基極相連接，三極管T6的基極通過基極電阻R13接地，三極管T6的發(fā)射極接地，三極管T6的集電極連接到芯片U8的1腳；電容C27的另一端接地；芯片U9的1腳連接電阻R19、R20的一端，同時連接到三極管T7的集電極和芯片U9的7腳上，電阻R19的另一端連接在電池電壓7.2V，電阻R20的另一端連接在芯片U9的8腳，芯片U9的3腳經過電容C28與地連接，芯片U9的4腳接地，芯片U9的2腳連接到三極管T7的基極，三極管T7的基極通過電阻R18接地，三極管T7的發(fā)射極連接電感L4和二極管D4的負端，二極管D4的正端接地，電感L4的另一端接到電阻R21和電容C30相連接的端點上并連接+5V電源輸出端，電容C30的另一端接地，電阻R21的另一端連接到芯片U9的5腳，芯片U9的5腳經電阻R22接地，芯片U9的6腳通過電容C29接地；所述的電池充電電路包括恒流二極管D5、D6、D7，電位器W3，三極管T8、T9，充電過程指示的發(fā)光二極管LED3；恒流二極管D5的正極和發(fā)光二極管LED3的正極與電容C31、電阻R12的一端連接在一起，并與由供電單元的+12V連接，恒流二極管D5的負端連接到電位器W3固定阻值端的一端，電位器W3固定阻值端的另一端接恒流二極管D6的正極，恒流二極管D6的負極接地，電位器W3的中間滑動觸頭端連接到三極管T8的基極，三極管T8的集電極連接發(fā)光二極管LED3的負極，同時與電容C31的另一端和三極管T9的基極相連，三極管T8的發(fā)射極與恒流二極管D7的正極相連，恒流二極管D7的負極連接在電池E的正極，電池E的負極與恒流二極管D6的負極相連并接地，同時與三極管T9的集電極相連接，三極管T9的發(fā)射極連接電阻R12的另一端上；所述多個泄壓保護電磁閥的輸入管口(8)分別對應與多個旁路管(7)相連接，多個旁路管(7)分別通過多個導壓管(6)與多個壓力接入插頭(3)對應連接，泄壓保護電磁閥的輸出管口(9)直接連通大氣，多個泄壓保護電磁閥獨立連接，互不相通，泄壓保護電磁閥的控制線圈分別對應與多個三極管的發(fā)射極相連接，多個三極管的基極并接，經電阻R2與單片機芯片U1的8腳連接；多個壓力接入插頭3上分別裝有多個微動開關，微動開關的引線一端共同接地，另一端與觸動開關輸入接口P1的對應端腳相連接。
2、根據(jù)權利要求1所述的組合式數(shù)字壓力校準儀，其特征在于h述多 個泄壓保護電磁閥或設置成三個，分別裝設在與量程為7kpa、 70kpa、 100kap 的三個壓力接入插頭(3)相連接的旁路管(7)上。
全文摘要
組合式數(shù)字壓力校準儀分為硬件和軟件兩個部分，硬件包括控制器、自控泄壓保護電磁閥，軟件由自檢子程序、檢測子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序等組成；控制器包括主處理器單元、A/D轉換單元、顯示及報警單元、多路模擬開關單元、供電單元等部分組成；壓力模塊的輸出信號經電流輸入端接口P2送入多路模擬開關芯片U6，芯片U6的輸出送入A/D轉換芯片U2，隨后送到單片機芯片U1進行處理和顯示，并且芯片U1能控制超壓泄壓保護電磁閥的開啟和關閉，本發(fā)明設計科學、富有創(chuàng)意、校驗精度高、量程寬、校驗過程具有安全保證環(huán)節(jié)，整體結構緊湊、功能齊全，操作簡單，性能穩(wěn)定、實用性較強，本發(fā)明適宜作量值傳遞的標準器或壓力表、壓力傳感器檢定使用。
文檔編號G01L25/00GK101149305SQ20071015789
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權日2007年11月2日
發(fā)明者劉茂臣, 張愛國, 曹力剛, 偉 李, 晶 李, 寰 羅 申請人:渤海船舶重工有限責任公司