一種潤滑油品質的檢測儀的製作方法

2023-06-14 12:03:11

專利名稱：一種潤滑油品質的檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測儀，具體涉及一種潤滑油品質的檢測儀。
背景技術：
目前，可以請專業機構檢測潤滑油在使用一定時間後介電常數的變化，但檢測周 期較長。市場上的同類的檢測技術縮減了使用周期，然而比較落後，精度不高，例如，有一種 是採用恆定電壓通過串聯電阻向被測電容充電並通過555定時器進行調製，得到充放電的 方波波形，然後再濾波獲得一個可進行模擬技術測量的電壓信號的辦法，測量不精確，只能 達到5%的精度，它的缺點有以下幾點1.不是恆流充電，無法得到線性充電曲線，導致檢測結果不精確；2.被測電容很小，大約十幾個pF，故充電很快，充電過程的波形很窄，導致檢測結 果不精確；3.在給被測電容充電的過程中，不可避免的向周圍的雜散電容也同時充了電，導 致所得到的充電波形中含有幹擾的部分；4.計算技術中不考慮溫度參數，沒有消除溫溼度變化的影響，導致誤差大。
實用新型內容本實用新型提供一種潤滑油品質的檢測儀，檢測簡便有效，可得到高精度檢測結
^ ο為實現上述目的，本實用新型提供一種潤滑油品質的檢測儀，該檢測儀包含控制 模塊；分別與控制模塊電路連接的模數轉換模塊、電子開關電路、顯示模塊、按鍵控制模塊； 輸出端與該控制模塊連接的比較電路；分別與該電子開關電路電路連接的轉換模塊、工作 電源和被測電容；連接該模數轉換模塊和比較電路的輸入端的基準電壓電路；該被測電 容，其連接電子開關電路的一端還與比較電路的另一輸入端連接，該被測電容另一端連接 轉換模塊的輸入端；該轉換模塊的輸出端與模數轉換模塊的輸入端連接；所述的轉換模塊包含電荷放大電路和信號調製電路，該電荷放大電路的輸入端與 被測電容連接，該電荷放大電路的輸出端與信號調製電路的輸入端連接，該信號調製電路 的輸出端連接模數轉換模塊的輸入端；所述的工作電源作為被測電容激勵信號，並且為整個系統提供電源；所述的控制 模塊接收所述的按鍵控制模塊的操作輸入，控制電子開關電路對被測電容進行充放電激 勵，所述的轉換模塊將被測電容被激勵產生的電容量轉化為電壓量的變化；所述的基準電 壓電路為比較電路和模數轉換模塊提供參考電壓；所述的比較電路比較被測電容電壓和參 考電壓並由結果觸發控制模塊；所述的控制模塊控制模數轉換模塊對轉換模塊的輸出電壓 進行模數轉換，並傳輸至控制模塊，經處理後，在所述的顯示模塊中顯示運作結果。上述的電荷放大電路包含電荷放大器，以及與電荷放大器並聯的反饋電容。上述的被測電容包含被測電容容器，該被測電容容器內設有梳型金屬絲，被測潤滑油作為電容器介質裝在被測電容容器中，與所述的金屬絲組成被測電容。本實用新型一種潤滑油品質的檢測儀與現有的檢測儀相比，其優點在於，本實用新型檢測儀結構簡單，檢測手段有效快速；本實用新型設有高速模數轉換電路進行同步採樣，高速捕獲有效點電壓，使得電容檢測的分辨達到0. 025pF,且精度達到0. IpF,高於0. 5% ；本實用新型中被測電容連接電荷放大電路的虛地端，消除了被測電容兩端的雜散電容，提高精度；本實用新型設有電子開關分別開通關斷，以及模數轉換電路進行同步採樣，消除了電荷注入的影響，提高了電路信噪比；本實用新型的軟體中設置有校零操作，修正了環境的影響，提高精度。

圖1為本實用新型一種潤滑油品質的檢測儀的電路框圖；圖2為本實用新型一種潤滑油品質的檢測儀的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。請參見圖1所示，本實用新型一種潤滑油品質的檢測儀的電路系統2包含控制模 塊21、分別與控制模塊21連接的模數轉換模塊26、電子開關電路23、顯示模塊11、按鍵控 制模塊12和比較電路28的輸出端；其中電子開關電路23還分別與轉換模塊25、工作電源 24和被測電容22連接；被測電容22，其連接開關電路23的一端還與比較電路28的輸入端 連接，該被測電容22另一端連接轉換模塊25的輸入端；轉換模塊25的輸出端與模數轉換 模塊26的輸入端連接，模數轉換模塊26還連接基準電壓電路27，該基準電壓電路27還連 接比較電路28的另一輸入端。其中工作電源24還分別向各功能模塊提供穩定電源。具體電路原理請參見圖2，其中檢測儀還設有被測電容容器221 ；被測電容容器 221為一圓形槽，其內壁上對插有兩組互相不連接的梳型金屬絲，並在被測電容容器221中 放置潤滑油，梳型金屬絲與被測潤滑油組成電容結構，並作為被測電容22連接在電路系統 2中。電子開關電路23採用intersil公司的晶片ISL84053，本電路中包含電子開關Si、 電子開關S2和電子開關S3 ；電子開關Sl的一端和作為電容傳感器激勵信號源的3. 6V工 作電源24的輸出端連接，同時3. 6V工作電源24也分別向各功能模塊提供穩定電源。而電 子開關Sl的另一端分別和電子開關S2的一端、被測電容22Cx的一端以及比較電路28的 輸入之一連接，其中電子開關S2的另一端接地，比較電路28採用TI公司的LM311電壓比 較器，被測電容Cx的另一端和轉換模塊25的輸入端連接，轉換模塊25包含電荷放大電路 251和信號調整電路252，該電荷放大電路251的輸入端與被測電容22連接，該電荷放大電 路251的輸出端與信號調整電路252的輸入端連接，該信號調製電路252的輸出端連接模 數轉換模塊26的輸入端。電荷放大電路251包含TI公司出品的TLV2462電荷放大器和一 個反饋電容Cf，，信號調整電路252為一反相放大器，TLV2462電荷放大器的負輸入端與被 測電容Cx連接，其正輸入端接地，其輸出端與反相放大器的輸入端連接，被測電容Cx還並 聯連接了反饋電容Cf的一端及電子開關S3的一端，反饋電容Cf的另一端、電子開關S3的另一端和TLV2462電荷放大器的輸出端並聯。反相放大器的輸出端與模數轉換模塊26的輸入端連接，模數轉換模塊26即為一模數轉換器，模數轉換器的電壓參考端還接入2. 5V基準 電壓27，同時該2. 5V基準電壓27連接LM311電壓比較器的另一個輸入。控制模塊21採用 microchip公司的dsPIC33F710單片機晶片，模數轉換器的輸出端和LM311電壓比較器的輸 出端分別接入dsPIC33F710單片機，同時單片機也對模數轉換器進行控制，dsPIC33F710單 片機分別還連接，並控制液晶顯示屏、五個按鍵和電子開關Si、S2和S3。其檢測流程如下檢測前，在被測電容容器221中放置適量被測潤滑油，使被測潤滑油作為電容介 質連接入電路系統2，並且調控電子開關電路23，閉合電子開關S2和電子開關S3，並斷開電 子開關Si，使被測電容Cx充分放電，消除電荷注入影響；開始檢測時，調控電子開關電路23，斷開電子開關S2和電子開關S3，並閉合電子 開關Si，結束電容Cx放電，使工作電源24以幾個uA電流向被測電容22進行充電；轉換模 塊25輸出與被測電容22容值成正比的電壓量信號；按照電荷放大器電荷守恆的工作原理， 反饋電容Cf開始反響充電，電荷放大電路251將被測電容22的容值Cx信號轉化為與之成 正比的電壓量信號Vo，關係式如下formula see original document page 5[0027]其中Vi為被測電容22上的電壓，Cx為被測電容22的容值，Vo為電荷放大器輸出 電壓，Cf為反饋電容的容值；信號調整電路252整理電荷放大電路251輸出的電壓量信號Vo，信號調整電路 252即為反相放大器，信號調整電路252將電荷放大器輸出的負值的電壓反轉為正值信號， 並把該信號傳輸至模數轉換模塊26 ；同時，被測電容22電壓信號被弓丨入高速電壓比較器一輸入端，該比較器另一輸入 端接入2. 5V參考電壓，比較電路28判斷被測電容22電壓是否大於基準電壓27，若否，控 制模塊21控制模數轉換模塊26不工作，並跳轉到步驟4重新判斷被測電容22電壓是否超 過基準電壓27的2. 5V ；若是，比較電路28的LM311高速電壓比較器翻轉，其輸出至控制模 塊dsPIC33F710單片機的I/O外部中斷腳，觸發單片機中斷，單片機進入中斷服務程序，單 片機控制模數轉換模塊26對轉換模塊25輸出的電壓信號進行執行採樣率達IM的同步採 樣模數轉換，得到模數轉換值ADo並輸入單片機，隨後單片機通過電子開關電路23，對被測 電容22放電，完成一次檢驗；控制模塊21利用被測電容22容值Cx與轉換模塊25輸出的電壓信號Vo的關係 式，計算得被測電容22容值。由於被測電容22容值Cx很小，為十幾個pF，故反饋電容Cf 設置為IOOpF ；單片機得到A/D轉換值ADo，而Vi和Vo都可以用A/D轉換值代表，故Vo = ADo ；且由於採用12位A/D轉換器，其最高值為2的12次方，為4096，所以Vi = 4096 ；由關 系式和以上各取值可以計算出Cx ；由於單片機的嵌入式軟體中設置了校零操作，可根據標 準環境下的校零值對計算得出的Cx進行測量值修正，以此來規避溫度溼度變化的影響，最 終所得為被測潤滑油組成的被測電容22的容值Cx ；其校零操作如下「校零」為測量電容器「淨電容」，即被測電容容器221中不加任 何被測油品的值，這個值中包含了當時當地的環境因素，例如溫度、溼度、氣壓等對被測電 容量大小的影響。本儀器在使用過程中，事先在標準環境下對儀器進行「校零」操作，獲得標準環境下的值；然後在接下來的每次檢測之前，在所處的環境下，進行儀器的「校零」操 作，此操作可由儀器屏幕提示自動進行，這樣可以得到兩個校零值，一個是在標準環境條件 下的值，一個是在檢測時環境條件下的值，可得出兩值的偏差率，這兩個值的偏差率即可用 來對後面的檢測結果進行適當修正，將檢測結果乘以該偏差率，即可得到被測潤滑油在標準環境下的電容值；最終，比較被測電容22中被測潤滑油的容值Cx與事先採用標準油樣對該型號油 品的標準值進行「定標」所得的潤滑油標準容值，以此來判斷被測潤滑油的品質，該潤滑油標準容值事先檢測並保存在儀器內部。儘管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上 述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護範圍應由所附 的權利要求來限定。
權利要求一種潤滑油品質的檢測儀，其特徵在於，該檢測儀包含控制模塊(21)；分別與控制模塊(21)電路連接的模數轉換模塊(26)、電子開關電路(23)、顯示模塊(11)、按鍵控制模塊(12)；輸出端與所述的控制模塊(21)連接的比較電路(28)；分別與所述的電子開關電路(23)電路連接的轉換模塊(25)、工作電源(24)和被測電容(22)；連接所述模數轉換模塊(26)和比較電路(28)的輸入端的基準電壓電路(27)；所述的被測電容(22)，其連接電子開關電路(23)的一端還與比較電路(28)的另一輸入端連接，該被測電容(22)另一端連接轉換模塊(25)的輸入端；所述的轉換模塊(25)的輸出端與模數轉換模塊(26)的輸入端連接；所述的轉換模塊(25)包含電荷放大電路(251)和信號調製電路(252)，該電荷放大電路(251)的輸入端與被測電容(22)連接，該電荷放大電路(251)的輸出端與信號調製電路(252)的輸入端連接，該信號調製電路(252)的輸出端連接模數轉換模塊(26)的輸入端；所述的工作電源(24)作為被測電容(22)激勵信號，並且為整個系統提供電源；所述的控制模塊(21)接收所述的按鍵控制模塊(12)的操作輸入，控制電子開關電路(23)對被測電容進行充放電激勵，所述的轉換模塊(25)將被測電容(22)被激勵產生的電容量轉化為電壓量的變化；所述的基準電壓電路(27)為比較電路(28)和模數轉換模塊(26)提供參考電壓；所述的比較電路(28)比較被測電容(22)電壓和參考電壓並由結果觸發控制模塊(21)；所述的控制模塊(21)控制模數轉換模塊(26)對轉換模塊(25)的輸出電壓進行模數轉換，並傳輸至控制模塊(21)，經處理後，在所述的顯示模塊(11)中顯示運作結果。
2.如權利要求1所述的潤滑油品質的檢測儀，其特徵在於，所述的電荷放大電路(251) 包含電荷放大器，以及與電荷放大器並聯的反饋電容(Cf)。
3.如權利要求1所述的潤滑油品質的檢測儀，其特徵在於，所述的被測電容(22)包含 被測電容容器(221)，該被測電容容器(221)內設有梳型金屬絲，被測潤滑油作為電容器介 質裝在被測電容容器(221)中，與所述的金屬絲組成被測電容(22)。
專利摘要本實用新型涉及一種潤滑油品質的檢測儀，該檢測儀包含控制模塊；與控制模塊連接的模數轉換模塊、電子開關電路、顯示模塊、按鍵控制模塊；輸出端與控制模塊連接的比較電路；與電子開關電路連接的轉換模塊、工作電源和被測電容；連接模數轉換模塊和比較電路的輸入端的基準電壓；被測電容連接電子開關電路的還與比較電路的輸入端連接，該被測電容一端連接轉換模塊；轉換模塊的輸出端與模數轉換模塊連接。本實用新型檢測儀結構簡單，檢測手段快速；被測電容連接電荷放大電路的虛地端，消除了被測電容兩端的雜散電容；設有電子開關分別開通關斷，消除了電荷注入的影響，軟體中修正環境影響，獲得高精度。
文檔編號G01N27/22GK201555822SQ20092021319
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者畢海峰, 沈亞光 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油儀器有限公司