專利名稱:便攜式智能測溫儀的制作方法
便攜式智能測溫儀屬于一種溫度測量儀表，可廣泛用于冶金、機械、科研等部門中對鋼、鐵、銅、鋁等金屬液出爐或澆鑄溫度的連續(xù)或瞬時測量。
目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品均系常規(guī)電子線路組成，一種儀表只能配用一種電偶，使用范圍受到局限，性能價格比低，對溫度與熱電勢間的非線性關(guān)系線性化處理的精度低，測量誤差偏大，而且功能也不夠齊全，如不能實現(xiàn)自動調(diào)零、掉電指示、對操作和不允許使用的條件也不能實現(xiàn)自診斷等。
經(jīng)湖南省國際聯(lián)機檢索服務(wù)部從DIALOG系統(tǒng)中《世界專利索引》文檔(F350和F351)檢索后，也未發(fā)現(xiàn)本實用新型。
本實用新型的目的在于提供一種能配用四種不同電偶、高精度測量、高可靠性、功能齊全、性能價格比優(yōu)良的以微機為核心的便攜式智能測溫儀。
本測溫儀由放大器漂移值檢測電路〔1〕、環(huán)境溫度檢測電路〔2〕、鉑銠30——鉑銠6電偶(即電偶B)、輸入電路〔3〕、鉑銠10——鉑電偶(即電偶S)輸入電路〔4〕、鎳鉻——鎳硅電偶(即電偶K)輸入電路〔5〕、鎢錸3——鎢錸25電偶(即電偶W)輸入電路〔6〕、斷偶檢測電路〔7〕、由干電池穩(wěn)壓為5V的單一整機電源電路〔8〕、測量方式選擇〔9〕、輸入通道選擇〔10〕、負電源發(fā)生器〔11〕、由三刀八位波段開關(guān)組成的電偶信息輸入及狀態(tài)識別切換電路〔12〕、由一只型號為LM324四集成運放等器件分別組成的放大器電路〔13〕和掉電指示電路〔22〕、由型號為5G14433的3 1/2 位(相當于二進制十一位)A／D轉(zhuǎn)換器等組成的A／D轉(zhuǎn)換電路〔14〕、由型號為74LS244組成的輸入接口電路〔15〕、〔27〕、型號為Z－80的微處理器〔16〕、型號為74LS273的輸出接口〔17〕、〔18〕、液晶顯示驅(qū)動器〔19〕、3 1/2 位液晶顯示器〔20〕、方波發(fā)生器〔21〕、RAM〔23〕、EPROM〔24〕、譯碼器〔25〕、晶振〔26〕、復(fù)位電路〔28〕等組成。
本測溫儀的工作過程可結(jié)合附圖所示的系統(tǒng)框圖來說明根據(jù)固化在EPROM〔24〕中控制程序的要求，在執(zhí)行測溫程序前先必需執(zhí)行測溫準備程序，并且切換開關(guān)〔12〕應(yīng)先切換到放大器漂移值輸入〔1〕的位置。接通電源開關(guān)，程序自動啟動(或按下復(fù)位按鈕啟動程序)，在執(zhí)行初始化程序后，顯示器顯示相應(yīng)提示符，接著查詢切換開關(guān)〔12〕，若已指〔1〕位置，則將放大器的漂移值ep(平均值)輸入微機，存貯和顯示該值。接著查詢切換開關(guān)〔12〕，若已切換到〔2〕位置，則先將自由端溫度補償電路中銅電阻上隨環(huán)境溫度而變的電平值輸入微機，再求出當前環(huán)境溫度值Tf，存貯并顯示Tf然后將標志單元置1。(Tf值允許在0～50℃范圍內(nèi)變化，當Tf＜0℃或Tf＞50℃時，分別顯示“－050”和“＋050”，并停止程序的執(zhí)行。)接著用戶根據(jù)配用的電偶將切換開關(guān)〔12〕切換到〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕中的任一位置后，按下復(fù)位按鈕，重新啟動程序，程序就自動進入測溫程序。首先將顯示器復(fù)位，然后判斷標志單元是否置“1”，若為“1”，表示測溫準備程序已執(zhí)行過了，需要的數(shù)據(jù)已存入微機(否則就是操作出錯，顯示相應(yīng)重新操作記符，要求用戶按規(guī)定的操作順序重新依次執(zhí)行)。接著當用戶將電偶置入金屬液內(nèi)，電偶產(chǎn)生的熱電勢值經(jīng)切換開關(guān)〔12〕引入放大器〔13〕，按一固定放大倍數(shù)放大后，送A／D轉(zhuǎn)換器〔14〕轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)輸入接口〔15〕輸入微機。若測量方式選擇開關(guān)〔9〕在Ⅱ檔時，則先將本次輸入的熱電勢值eo本與上次輸入的熱電勢值eo上相比較，取其大者作為eo本(若測量開關(guān)在Ⅰ檔時，則不進行上述比較)，然后將eo本與eP相減，得到輸入熱電勢的真實值eop，在判別用戶使用的電偶是哪一種后，根據(jù)Tf值求出對應(yīng)電偶自由端溫度補償值eb，再將eb與eop相加或相減，求出對應(yīng)于零度時的熱電勢值es，然后將es與測溫下限對應(yīng)的熱電勢值emin相比較，若es＜emin，表示被測溫度還低于測溫下限，顯示器在顯示低于測溫下限的相應(yīng)記符后，又返回入口，重新執(zhí)行上述過程，直至es＞emin后，再判斷es是在整個測溫范圍內(nèi)的哪一段(每百度為一段)，根據(jù)每段線性化系數(shù)求出溫度值Tx，若Tx大于測溫上限，則顯示高于測溫上限的相應(yīng)記符，并停止程序的執(zhí)行；若Tx高于測溫下限低于測溫上限時，則將Tx值經(jīng)輸出接口〔17〕、〔18〕輸出至驅(qū)動器〔19〕，在顯示器〔20〕上顯示出來。然后程序又返回入口進行下一個循環(huán)，直至測出金屬液的最高溫度值。本測溫儀對溫度的響應(yīng)速度為0.25秒，在幾秒鐘內(nèi)，被測溫度值就穩(wěn)定下來，即可得到峰值(選擇測量Ⅱ檔時)，只要不關(guān)閉電源，即使電偶脫離金屬液，峰值也能始終保持在顯示器〔20〕上；或得到當前金屬液溫度值(選擇測量Ⅰ檔時)，此值不能保持；當發(fā)生斷偶時，斷偶檢測電路立即檢測出來，并在顯示器〔20〕上顯示出斷偶記符，隨后停止程序的執(zhí)行。當電池使用日久，電壓下降到低于額定值時，掉電指示〔22〕電路立即驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光，請求用戶更換新電池，從而保證了電源的質(zhì)量。
本測溫儀與已有的便攜式測溫儀相比，有以下特點
1.能配用四種不同電偶，大大地擴大了應(yīng)用范圍，降低了硬件材料的消耗，一臺測溫儀實現(xiàn)了四臺同類產(chǎn)品的測溫功能，具有優(yōu)良的性能價格比。
2.對溫度與熱電勢間非線性關(guān)系的線性化，常規(guī)測溫儀共同的特點是在整個測溫范圍內(nèi)用一條直線關(guān)系近似取代曲線關(guān)系，線性化精度低，本測溫儀用軟件實現(xiàn)分段(每百度分段)線性化，線性化精度高而軟件占用的存貯容量又少。
3.用軟件實現(xiàn)自由端溫度補償，補償精度高。
4.對放大器漂移，無論是以精心匹配元器件的參數(shù)，還是選擇高精度低漂移組件，常規(guī)電子器件均不可能完全消除漂移，而嚴格器件的參數(shù)以達到匹配，必然增加調(diào)試工作的困難，選用高質(zhì)量的器件，又無疑要大大提高費用，而本儀器應(yīng)用軟件消除了放大器漂移對測量精度的影響。
5.常規(guī)便攜式測溫儀需用手動調(diào)零，而本測溫儀實現(xiàn)了自動調(diào)零。
6.采用的3 1/2 位A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高達±0.05％，而價格又遠低于常用的12位或8位A／D轉(zhuǎn)換器。
7.自動實現(xiàn)峰值保持，簡化了操作。
8.采用掉電比較電路，在工作電壓低于額定值時自動實現(xiàn)掉電指示，保證了工作電源的質(zhì)量。
9.對溫度響應(yīng)的速度比常規(guī)便攜式測溫儀快。
10.對操作錯誤及不允許使用的條件實現(xiàn)自動診斷。
實施例我們用便攜式智能測溫儀，在某廠鑄造車間現(xiàn)場對鐵水進行測溫考察，其結(jié)果如下配鉑銠10——鉑熱電偶頭，在出鐵槽中測得出鐵溫度1489℃，響應(yīng)時間7秒；隨后在0.8T鐵水包(實際鐵水量約0.5T冷包)中測得鐵水溫度1435℃，響應(yīng)時間6秒；手端包測溫二次，一次1363℃，響應(yīng)時間5秒；另一次1347℃，響應(yīng)時間7秒。
配鉑銠30——鉑銠6熱電偶頭，在出鐵槽中測得出鐵溫度1491℃，響應(yīng)時間5秒；隨后在0.8T鐵水包(實際鐵水量約0.5T，冷包)中測得鐵水溫度1431℃，響應(yīng)時間4秒；澆鑄過程中，在包中測得鐵水溫度1369℃，響應(yīng)時間5秒。
配鎢錸3——鎢錸25熱電偶頭，在0.8T鐵水包(實際鐵水量約0.7T，冷包)中測得鐵水溫度1417℃，響應(yīng)時間17秒；澆鑄過程中，在小抬包(容量約60kg)測溫二次，一次1362℃，響應(yīng)時間19秒；另一次1304℃，響應(yīng)時間22秒。
便攜式測溫儀，測溫精度高，響應(yīng)時間快，使用方便，操作簡單，性能可靠，符合鑄造工藝和現(xiàn)場測試要求。
注響應(yīng)時間指測溫槍偶頭扦入鐵水中開始至出現(xiàn)溫度峰值穩(wěn)定止的時間(即包括電偶頭反應(yīng)時間)。
權(quán)利要求
1.一種用微機控制的便攜式智能測溫儀，由放大器漂移值輸入[1]、環(huán)境溫度值輸入[2]、電偶輸入電路、斷偶檢測[7]、穩(wěn)壓器[8]、測量方式選擇[9]、輸入通道選擇[10]、負電源發(fā)生器[11]、切換電路[12]、放大器[13]、A/D轉(zhuǎn)換器[14]、輸入接口[15]、[27]、微處理器[16]、輸出接口[17]、[18]、液晶顯示驅(qū)動器[19]、液晶顯示器[20]、方波發(fā)生器[21]、掉電指示[22]、RAM[23]、EPROM[24]、譯碼器[25]、晶振[26]、復(fù)位[28]、等電路組成，其特征為a、微處理器型號為Z-80；b、A/D轉(zhuǎn)換器采用3 1/2 位(相當二進制十一位)A/D轉(zhuǎn)換器，其型號為5G14433(或?qū)?yīng)國外型號)；c、整機電源是由干電池穩(wěn)壓為5V的單一電源；d、不同電偶信號輸入及狀態(tài)的識別是由三刀八位波段開關(guān)切換完成的；e、由一只型號為LM324的四層集成運放分別組成所需的放大器和掉電指示電路；f、顯示器采用3 1/2 位液晶顯示器；g、可配用四種電偶的型號為鉑銠30-鉑銠6、鉑銠10-鉑、鎳鉻-鎳硅、鎢錸3-鎢錸25。
專利摘要
便攜式智能測溫儀屬于溫度測量儀表，它針對目前同類產(chǎn)品配用電偶單一、測量誤差偏大、功能不夠齊全等不足，采用微機技術(shù)實現(xiàn)能配用四種不同電偶對溫度進行高精度測量，具有自動調(diào)零、補償、診斷、峰值保持、斷偶指示、掉電指示、連續(xù)或瞬時測量等功能。并且攜帶方便、操作簡單、性能穩(wěn)定、工作可靠，對溫度響應(yīng)快速直觀?？蓮V泛用于冶金、機械、科研等部門中對鋼、鐵、銅、鋁等金屬液出爐或澆鑄溫度的測量。
文檔編號G01K7/02GK86201219SQ86201219
公開日1986年10月29日 申請日期1986年3月4日
發(fā)明者劉自盛, 趙翰章 申請人:湖南省機械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan