溫度標定儀的製作方法

2023-07-27 19:18:41

溫度標定儀的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種溫度檢測裝置，具體涉及一種溫度標定儀。一種溫度標定儀，主要由依次順序連接的溫度檢測電路、模數轉換電路、控制電路以及人機接口及溫度異常報警電路組成。本發明以儀器內的氣體溫度為被控對象，使之成為其它溫度測試儀的溫度參數校準標準；該設備以鉑熱電阻Pt100為溫度傳感器，用電阻爐絲作為加熱源，並針對設備的非線形誤差從硬體和軟體兩方面進行修正和補償，使之產生的標準溫度的測量精度在0°C-20CTC內可達到±0.rc，控制精度可達±0.5°C。
【專利說明】溫度標定儀

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種溫度檢測裝置，具體涉及一種溫度標定儀。

【背景技術】
[0002] 溫度測試是機電產品電氣安全合格評定的關鍵項目之一，即在正常工作狀態下， 測試產品各個部件的溫升確定其是否在標準規定的範圍內。
[0003] 現有的溫度測試儀只對溫度信號進行記錄，不能對測試結果進行自動判定。國 內開發的多通道溫度測試儀心引，主要將熱電偶數據讀人計算機並進行分析計算，只能 實現多通道溫度採集、顯示，沒有嵌入溫升測試標準。在電氣安全實驗室廣泛使用Et本 YOKOGAWA公司DR 130型溫度儀也只是對溫度信號的採集和記錄。通過讀取溫度測試儀生 成的溫度記錄報告，測試工程師依據溫升標準判斷機電產品是否合格，測試效率較低。


【發明內容】

[0004] 本發明旨在提供一種基於ARM7LPC21XX微控制器系列的高精度溫度標定儀。
[0005] 本發明的技術方案在於： 一種溫度標定儀，主要由依次順序連接的溫度檢測電路、模數轉換電路、控制電路以及 人機接口及溫度異常報警電路組成。
[0006] 優選地，所述人機接口及溫度異常報警電路為溫度異常報警裝置、鍵盤與LED顯 示模塊。
[0007] 優選地，所述溫度檢測電路與模數轉換電路之間還設有前端調理電路。
[0008] 優選地，所述溫度檢測電路由溫度傳感器以及電阻爐絲組成。
[0009] 或者優選地，所述模數轉換電路採用ADC7714型號的的模數轉換晶片。
[0010] 或者優選地，所述控制電路採用了 ARM7LPC2104。
[0011] 更優選地，所述控制電路連接有光電隔離與功放驅動，並通過一固態繼電器連通 溫度檢測電路。
[0012] 本發明的技術效果在於： 本發明以伩器內的氣體溫度為被控對象，使之成為其它溫度測試儀的溫度參數校準標 準；該設備以鉑熱電阻Pt100為溫度傳感器，用電阻爐絲作為加熱源，並針對設備的非線形 誤差從硬體和軟體兩方面進行修正和補償，使之產生的標準溫度的測量精度在〇°C -20(TC 內可達到±0. 1°C，控制精度可達±0. 5°C。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明一種溫度標定儀的結構框圖。

【具體實施方式】
[0014] -種溫度標定儀，主要由依次順序連接的溫度檢測電路、模數轉換電路、控制電路 以及人機接口及溫度異常報警電路組成。其中，所述人機接口及溫度異常報警電路為溫度 異常報警裝置、鍵盤與led顯示模塊。所述溫度檢測電路與模數轉換電路之間還設有前端 調理電路。所述溫度檢測電路由溫度傳感器以及電阻爐絲組成。所述模數轉換電路採用 ADC7714型號的的模數轉換晶片。所述控制電路採用了 ARM7LPC2104。所述控制電路連接 有光電隔離與功放驅動，並通過一固態繼電器連通溫度檢測電路。
[0015]由於金屬鉑在氧化介質或高溫中有較好的物理和化學性質的穩定性，所以溫度檢 測部分選用有A級精度的鉑熱電阻Pt100,採用改進型的三線制熱電阻電橋測量線路。
[0016] 溫度標定儀的模數轉換晶片選用AD7714,它適用於低頻測量，採用轉換技術實現 高達24位的無誤碼轉換；它的三線串行口與微控制器ARM7LPC2104聯接，通過對其軟體編 程可以對增益、信號極性、通道選擇做出設置。由於AD7714具有24位的解析度及4. 096 V的基準電壓，故電壓解析度為4. 096/224=0. 000 000 244140625 V，而溫度標定儀在 0°C -200°C 內的測溫解析度則是 200/224=0· 00001192°C。
[0017] 溫度標定儀的設計充分利用了 ARM7LPC2104內部的PWM輸出功能，通過採集得到 的溫度數據與人為設定的溫度值進行比較，並採用數字積分分離PID算法和最優參數整定 法將得到的溫度偏差值作為調整PWM輸出脈寬的基準，從而利用PWM 口的輸出脈寬大小去 控制固態繼電器SSR開通時間的長短，以達到調節溫度標定儀內氣體溫度的目的；PWM的輸 出要經過光電隔離以避免外界電磁千擾，於是採用4N30光偶。但是PWM的輸出不足以驅動 固態繼電器，因此本模塊外加一個9013的功率三極體作為驅動固態繼電器的驅動電路。
[0018] 電阻爐絲的功率是1000W，ARM7LPC2104的PWM輸出口由32位控制寄存器控制， 並用最後8位控制PWM的輸出，因此在溫度範圍0°C -200°C內，PWM輸出控制精度為〇. 781 25°C ;而通過Matlab仿真的PID算法控制可使得控制精度上升到0. 5?左右。
[0019] 溫度標定儀採用獨立式鍵盤與240*128點陣液晶模塊作為信號的輸入輸出設備， 鍵盤通過優先編碼器 74LS148與ARM7LPC2104相連，其定義了菜單項目（功能）、菜單項上 翻（數據增）、菜單項下翻（數據減）和確認4項功能；液晶模塊顯示控制參數的信息和在 溫度控制中的實時溫度值；溫度異常報警電路的作用則是當溫度標定儀出現溫度異常（溫 度不能正確反映）或者出現電子線路故障，系統自動發出警報聲並切斷電源，使得人為檢 測與排查故障。
【權利要求】
1. 一種溫度標定儀，其特徵在於：主要由依次順序連接的溫度檢測電路、模數轉換電 路、控制電路以及人機接口及溫度異常報警電路組成。
2. 如權利要求1 一種溫度標定儀，其特徵在於：所述人機接口及溫度異常報警電路為 溫度異常報警裝置、鍵盤與LED顯示模塊。
3. 如權利要求1 一種溫度標定儀，其特徵在於：所述溫度檢測電路與模數轉換電路之 間還設有前端調理電路。
4. 如權利要求1 一種溫度標定儀，其特徵在於：所述溫度檢測電路由溫度傳感器以及 電阻爐絲組成。
5. 如權利要求1 一種溫度標定儀，其特徵在於：所述模數轉換電路採用ADC7714型號 的的模數轉換晶片。
6. 如權利要求1 一種溫度標定儀，其特徵在於：所述控制電路採用了 ARM7LPC2104。
7. 如權利要求6 -種溫度標定儀，其特徵在於：所述控制電路連接有光電隔離與功放 驅動，並通過一固態繼電器連通溫度檢測電路。
【文檔編號】G01K15/00GK104215358SQ201410474349
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】王耀斌 申請人:陝西高新實業有限公司