專利名稱：微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及粘度計(jì)，尤其涉及一種微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)。
運(yùn)動(dòng)粘度是石油產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，幾乎所有的有關(guān)油品標(biāo)準(zhǔn)都將其列為必測(cè)項(xiàng)目。也是鐵路化驗(yàn)部門對(duì)于各類在用油的常規(guī)化驗(yàn)項(xiàng)目。國(guó)家為此確定了專門的標(biāo)準(zhǔn)GB265-88。
由于油品的粘溫特性隨溫度變化量很大，因此在測(cè)定過(guò)程中，必須保持溫場(chǎng)的恒定，GB265-88規(guī)定試驗(yàn)溫度必須保持恒定到±0.1℃，因此，試驗(yàn)對(duì)恒溫浴缸的溫度調(diào)整提出了很高的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，化驗(yàn)部門沿用的是傳統(tǒng)的兩位式控溫技術(shù)，并采用人工目視讀數(shù)輔助控溫，手動(dòng)計(jì)時(shí)，測(cè)定結(jié)果由人工進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，控溫精度差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、測(cè)試精度也比較低。近年來(lái)，雖然在恒溫浴的結(jié)構(gòu)上做了一些改進(jìn)，但測(cè)控技術(shù)方面的改進(jìn)卻不大。國(guó)產(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品大都是簡(jiǎn)單的電氣控制，較好的自動(dòng)粘度計(jì)也僅采用了早期微處理器Z80等，在抗干擾性及可靠性方面均劣于目前的工控型單片機(jī)，而且其操作調(diào)節(jié)較復(fù)雜，因此使用面較窄。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量?jī)?nèi)燃設(shè)備投入使用?；?yàn)部門迫切需要一種在現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定器基礎(chǔ)上升級(jí)換代的新型智能儀器。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有較高的性能價(jià)格比、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理能力，可直接測(cè)出運(yùn)動(dòng)粘度和恩氏粘度值的微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)。
本實(shí)用新型由單片機(jī)及測(cè)量控制電路、高速升溫輔助加熱器、兩組控溫加熱器、攪拌器、照明燈，恒溫浴缸、毛細(xì)管粘度計(jì)、溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、報(bào)警器及開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源組成，由單片機(jī)控制加熱器對(duì)恒溫浴缸自動(dòng)進(jìn)行快速加溫和恒溫控制，數(shù)字顯示溫度和計(jì)時(shí)，自動(dòng)計(jì)算并顯示測(cè)量結(jié)果。
本實(shí)用新型在單片機(jī)內(nèi)增設(shè)了升溫控溫接口電路由74系列驅(qū)動(dòng)器、光電耦合器、三極管、固態(tài)繼電器以及其它阻容元件構(gòu)成。
本實(shí)用新型的單片機(jī)內(nèi)的6個(gè)電子秒表及溫度顯示共用數(shù)碼管顯示器及鍵盤，由單片機(jī)分配次數(shù)和通路。
本實(shí)用新型的溫度測(cè)量電路采用了高精度線性補(bǔ)償運(yùn)算放大器，高精度雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)采用工控型單片微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將主要功能交由軟件實(shí)現(xiàn)，可靠性高，調(diào)試維護(hù)修改簡(jiǎn)單；恒溫、溫度測(cè)量全部控制均由單片機(jī)執(zhí)行，無(wú)需人工干預(yù)，大大減輕了化驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了測(cè)量精度。本實(shí)用新型還具有操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有數(shù)據(jù)處理能力和糾錯(cuò)顯示能力。


圖1為本實(shí)用新型裝置框圖。
圖2為本實(shí)用新型原理流程框圖。
圖3為本實(shí)用新型升溫控溫接口電路的電路圖。
圖4為本實(shí)用新型溫度測(cè)量電路的電路圖。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型由微機(jī)及測(cè)量控制電路1、輔助加熱器(100W)2、控溫加熱器(600W、300W)3、4、攪拌器5、照明燈6、恒溫浴缸7，溫度傳感器8、數(shù)碼管顯示器9、報(bào)警器10、毛細(xì)管粘度計(jì)11、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源12及鍵盤13組成。由微機(jī)控制加熱器2、3、4對(duì)恒溫浴缸7自動(dòng)進(jìn)行快速加溫和恒溫控制、數(shù)字顯示溫度和計(jì)時(shí)，自動(dòng)計(jì)算并顯示測(cè)量結(jié)果。
本實(shí)用新型在單片微機(jī)內(nèi)增設(shè)了一個(gè)由微機(jī)控制的高速輔助升溫及控溫接口以實(shí)現(xiàn)高精度控溫。該升溫及控溫接口電路由74系列同相(如7407)驅(qū)動(dòng)器、光電耦合器GD、三極管T1、固態(tài)繼電器GJ5及電阻R1、R2、R3、R4組成。單片微機(jī)的中央處理器8031的P15、P1.1、P1.0分別控制三個(gè)加熱器2、3、4，它們分別接同相驅(qū)動(dòng)器的輸入1、11、13腳，驅(qū)動(dòng)器輸出腳2或10接至光電耦合器GD控制觸發(fā)端，光電耦合器GD輸出經(jīng)電阻R3至三極管T1基極，三極管T1的集電極接固態(tài)繼電器GJ5負(fù)端，固態(tài)繼電器控制加熱器3、4與220伏電源的通斷，其原理如下控制300W和600W加熱器為兩組相同電路，以300W為例，加熱時(shí)P1.5輸出高電位，使同相驅(qū)動(dòng)器7407腳2為高電位，光電耦合器GD截止，三極管T1導(dǎo)通，使固態(tài)繼電器GJ5過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通，220V交流電加在300W加熱器上，使300W加熱器工作。300W和600W加熱器的工作方成為間歇式通斷方式，以便進(jìn)行PID調(diào)節(jié)和恒溫控制。固態(tài)繼電器GJ5采用無(wú)觸點(diǎn)固態(tài)繼電器，而且是過(guò)零觸發(fā)模式。1000W加熱器只是在快升溫時(shí)投入工作，每次測(cè)量只動(dòng)作一次，因此采用前級(jí)工作原理與另二加熱器相似，為了防止控制電路對(duì)單片微機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，單片微機(jī)電源和控制電路的電源是分開(kāi)的，并通過(guò)光電耦合器進(jìn)行隔離。圖中D+5V為單片機(jī)電源，A+5V為控制電路電源， 為控制電路地。
本實(shí)用新型溫度測(cè)量電路由溫度傳感器8、運(yùn)算放大器IC、電容C1、C2及電阻R5、R6、R7組成。溫度傳感器Rt采用精密鉑電阻溫度傳感器(Pt100)、運(yùn)算放大器IC采用高精度低漂移運(yùn)算放大器OP07，其7腳接+5V、4腳接-5V，電阻R5一端接2.5V基準(zhǔn)電壓，另一端接溫度傳感器Rt。本實(shí)用新型A/D轉(zhuǎn)換器為41/2位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135，這是一種低速A/D轉(zhuǎn)換器，其速率均為每秒2-3次至10次，但轉(zhuǎn)換分辨率高，線性好，抗工頻干擾能力強(qiáng)，易與微機(jī)接口。本實(shí)用新型的恒溫浴缸采用雙層保溫裝置，其恒溫控制采用微機(jī)高速輔助升溫加PID調(diào)節(jié)的控制模式，即在高設(shè)定的恒溫點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，開(kāi)啟全部加熱器，當(dāng)接近設(shè)定的恒溫點(diǎn)時(shí)，再由微機(jī)根據(jù)室溫與設(shè)定恒溫點(diǎn)的差值決定選用控溫加熱器3或4，或兩組一齊調(diào)控。
本實(shí)用新型的單片機(jī)內(nèi)的6個(gè)電子秒表及溫度顯示共用數(shù)碼管顯示器及鍵盤，并由單片機(jī)分配次數(shù)和通路。
本實(shí)用新型采用手動(dòng)秒表計(jì)時(shí)，充分利用單片機(jī)定時(shí)器資源，通過(guò)調(diào)整定時(shí)常數(shù)，使計(jì)時(shí)精度優(yōu)于0.05秒，并可實(shí)現(xiàn)測(cè)定計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)直接讀入。本實(shí)用新型還設(shè)置了校時(shí)輸出接口，可直接輸出計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)，由標(biāo)準(zhǔn)計(jì)或校表儀校核。為提高手控計(jì)時(shí)精度，計(jì)時(shí)按鍵采用短行程高靈敏度按鍵，并在軟件處理上取消防抖延時(shí)，采用直接跳轉(zhuǎn)方式，有效提高了計(jì)時(shí)精度。
本實(shí)用新型的測(cè)量過(guò)程如下當(dāng)開(kāi)啟本儀器時(shí)，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源12供給各部分所需電源，照明燈6點(diǎn)亮，將恒溫浴缸7照明，攪拌器5不斷攪拌恒溫浴缸7內(nèi)的加熱液體，溫度傳感器8感受待加熱液體的溫度，經(jīng)單片微機(jī)及測(cè)量控制電路1根據(jù)所確定的試驗(yàn)溫度決定三個(gè)加熱器2、3、4是否都投入工作，在加熱到接近其試驗(yàn)溫度時(shí)，關(guān)閉輔助加熱器2，由控溫加熱器3或4或兩者共同工作進(jìn)行比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)。使其恒溫在試驗(yàn)溫度上，當(dāng)恒溫時(shí)間到，報(bào)警器10報(bào)訊，提醒操作人員可開(kāi)始對(duì)一直浸在恒溫浴缸7中的毛細(xì)管粘度計(jì)11進(jìn)行測(cè)量，恒溫浴缸7內(nèi)一般放入四支毛細(xì)管粘度計(jì)，均對(duì)其內(nèi)的油樣由一點(diǎn)流動(dòng)到另一點(diǎn)進(jìn)行計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示器9計(jì)時(shí)，自動(dòng)計(jì)算并顯示運(yùn)動(dòng)粘度或恩氏粘度。
權(quán)利要求1.一種微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)，包括單片微機(jī)及測(cè)量控制電路(1)、控溫加熱器(3、4)、攪拌器(5)、照明燈(6)、恒溫浴缸(7)、溫度傳感器(8)，毛細(xì)管粘度計(jì)(11)，鍵盤(13)及電源(12)，其特征在于還包括輔助加熱器(2)，數(shù)碼管顯示器(9)，報(bào)警器(10)，電源(12)采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，由單片微機(jī)控制加熱器(2、3、4)對(duì)恒溫浴缸(7)自動(dòng)進(jìn)行快速和恒溫控制，數(shù)字顯示溫度和計(jì)時(shí)，自動(dòng)計(jì)算并顯示測(cè)量結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)、其特征在于微機(jī)及測(cè)量控制電路(1)中設(shè)有升溫及控溫接口電路，由74系列同相驅(qū)動(dòng)器，光電耦合器(GD)、三極管(T1)、固態(tài)繼電器(GJ5)及電阻(R1-R4)組成；單片微機(jī)的中央處理器8031的P1.5、P1.1、P1.0分別控制三個(gè)加熱器(2、3、4)，并分別接同相驅(qū)動(dòng)器的輸入1、11、13腳，同相驅(qū)動(dòng)器輸出腳2或10接至光電耦合器(GD)控制觸發(fā)端，光電耦合器(GD)輸出經(jīng)電阻(R3)至三極管(T1)基極，其集電極接至繼電器(GJ5)，由繼電器(GJ5)控制加熱器的通斯電。
3.根據(jù)要求1或2所述的微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)，其特征在于單片機(jī)內(nèi)的6個(gè)電子秒表及溫度顯示共用數(shù)碼管顯示端(9)及鍵盤(13)，并由單片機(jī)分配次數(shù)和通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)，其特征在于微機(jī)及測(cè)量控制電路(1)中的溫度測(cè)量電路由溫度傳感器(8)、運(yùn)算放大器(IC)，抗干擾電容(C1、C2)及電阻(R5-R7)，溫度傳感器(2)采用精密鉑電阻溫度傳感器，運(yùn)算放大器(IC)用高精度低漂移運(yùn)算放大器；A/D轉(zhuǎn)換器為4 1/2位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。
專利摘要一種微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)，由單片微機(jī)及測(cè)量控制電路，輔助加熱器、控溫加熱器、攪拌器、照明燈、恒溫浴缸、毛細(xì)管粘度計(jì)、溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、報(bào)警器、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源及鍵盤組成，由單片微機(jī)對(duì)恒溫浴缸自動(dòng)進(jìn)行加溫和恒溫控制，數(shù)字顯示溫度，并由微機(jī)計(jì)時(shí)，自動(dòng)計(jì)算，顯示所測(cè)油樣運(yùn)動(dòng)粘度和恩氏粘度。它具有操作，維護(hù)簡(jiǎn)便、測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需人工干預(yù)，大大減輕了化驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01N11/00GK2242458SQ9521182
公開(kāi)日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1995年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月15日
發(fā)明者吳順生, 胡永河 申請(qǐng)人:上海鐵路局南昌科學(xué)技術(shù)研究所