组合式数字压力校准仪的制作方法

专利名称：组合式数字压力校准仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是压力校准仪，特别是精度高、量程宽、功能多的组合式数 字压力校准仪器。
技术背景各部门、各单位几乎都需使用压力表，设备的压力涉及到人身及设备'的安 全，压力表的作用显得格外重要，因此规定压力表属于强制检定的计量器具，按规程要求检定一种仪器需用精度高于被检仪器3倍的标准器具进行校验、比 对。对于压力表及压力传感器检定用的标准器具大致为砝码和标准压力表，虽 然砝码精度较高，然而过于笨重，检定过程中反复校核，使用砝码自然就不方 便了，利用砝码检定时观察也不太直观，平时保存也不太方便。标准压力表使 用方便，然而被校表量程不一，需用很多备表，校验中略有疏忽会造成超限而 损坏标准表，标准压力表大都为机械传动，长时间使用会因磨损而精度降低。 无论是砝码还是标准压力表都需与压力试验器配套使用，若到现场校验，搬上 搬下，校验设备的沉重给检定工作又带来一定的难度。目前还没有带有超量程保护，使用起来方便，精度高，量程宽，数据显示 清晰的数字压力标准仪器。发明内容本发明的目的是针对目前还没有精度高，使用方便带有超量程保护的标准 压力校验仪器而提供一种具有超限保护，精度高，压力范围宽，多功能的组合 式数字压力校准仪。采用的技术方案是组合式数字压力校准仪，是由硬件和软件两部分组成。所述硬件包括机箱及装设在机箱内的控制器、导压管、泄压保护电磁阀、 压力模块；所述机箱的前面板上装设有电源开关、液晶显示屏、亮度按钮、压 力超限指示灯、电池电压低指示灯、多个压力接入插头；其中电源开关、液晶 显示屏、亮度按钮、压力超限指示灯、电池电压低指示灯等部件通过导线分别 与控制器对应端连接；多个压力接入插头通过设置在机箱内的导压管与高精度
的标准压力模块连接；用户通过手持式压力泵同时将压力输入到内部压力模块 和被校准设备上，使用户通过液晶屏幕得知所输入压力的大小和被校准设备反 馈回来的电流，从而达到校验设备的目的。机箱后面板上设有一对24V直流电源的输出端子和复位按钮K及电池充电过程指示灯LED3。所述的控制器包括主处理器选择单元、A/D转换单元、显示及报警单元， 多路模拟开关单元，供电单元；所述主处理器选择单元，包括芯片U1、晶振X1，触动开关输入接口P1; 芯片Ul是单片机芯片，触动开关输入接口 Pl的2—8脚分别对应与芯片Ul的 7—1脚连接，芯片Ul的7—1脚分别对应连接标准电阻排RP1的 一端，标准电 阻排RP1的另一端共同连接+5V，芯片Ul的19、 18脚分别连接晶振X1的两 端，电容C1、 C2各一端分别连接在晶振X1的两端，电容C1、 C2各另一端串 接后接地；芯片U1的9脚与电容C3—端连接，电容C3的另一端连接电阻R1 的一端，电阻R1的另一端接地，二极管D1并接在电阻R1的两端，二极管D1 的正极接地，电容C3的两端通过一根双绞线连接到后面板上的复位按钮K上；所述A/D转换单元，包括芯片U2、 U3， U4、 U5 (A)和U5 (B)，晶振 X2、 二极管D2;芯片U2的1脚与芯片U3的5脚相连，芯片U3的1脚连接 +5V，芯片U3的2脚与4脚连接电容C4的两端、芯片U3的3脚接地，芯片 U3的5脚连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地，芯片U2的2脚连接电 位器W1的中间滑动触头端，电位器W1的一个固定阻值端同时连接电容C8、 C9的一端，并连接芯片U4的3脚，芯片U4的1脚与3脚短接，电容C8、 C9 的另一端短接后连接芯片U4的4脚并接地，电位器Wl另一固定阻值端连接芯 片U4的4脚并同时接地；芯片U2的4脚经电阻R5、电容Cll同时与电容C12 和电阻R6的一端连接，电容C12的另一端连接芯片U2的5脚，电阻R6的另 一端连接芯片U2的6脚，芯片U2的3脚接地；芯片U2的4脚经电阻R4连接 二级管的D2的负极，二极管D2的正极连接芯片U2的9脚并同时接地，芯片 U2的9脚经电容C14与芯片U2的10脚连接，芯片U2的7脚经电容C13与芯 片U2的8脚连接。芯片U2的11脚与芯片U4的8脚相连并连接到+5V,芯片U2的26脚与 芯片U1的13脚相连接，芯片U2的25脚连接到芯片U1的14脚，芯片U2的 13脚连接到芯片Ul的21脚，芯片U2的14脚连接到芯片Ul的22脚，芯片 U2的15脚连接到芯片Ul的23脚，芯片U2的16脚连接到芯片Ul的24脚； 芯片U2的22脚连接反相器芯片U5 (B)的输出端，反相器芯片U5 (B) 的输入端同时与反相器芯片U5 (A)的输出端、电阻R3的一端、晶振X2的-一 端、电容C6的一端相连接，反相器芯片U5 (A)的输入端、电阻R3的另一端、 晶振X2的另一端、电容C5的一端同时连接在一起，电容C5和C6的另一端相 互连接后接地。所述的显示及报警单元包括芯片U6、两个三级管T4、 T5，两个发光二级 管LED1、 LED2、液晶接口 P0;液晶接口 P0的16—9脚分别对应与芯片Ul的 32—39脚相连接，液晶接口P0的1脚与3脚短接后接地，液晶接口P0的2脚 与4脚短接连接+5V;芯片U6是片内设置有四个两路输入的与非门模块芯片，芯片-U6的内部设 置有四个两路输入的与非门的模块U6 (A)、 U6 (B)、 U6 (C)、 U6 (D)，芯片 U6的1、 2脚短接后接芯片Ul的28脚，芯片U6的4脚、5脚分别对应与芯片 Ul的16脚、17脚连接，芯片U6的与非门模块U6 (A)的输出端3脚和与非 门模块U6 (C)的输入端9脚连接，与非门模块U6 (B)的输出端6脚和与非 门模块U6 (C)的输入端10脚连接，与非门模块U6 (C)的输出端8脚和与非 门模块U6 (D)的输入端12脚、13脚相连接，与非门模块U6 (D)的输出端 11脚与液晶接口 P0的8脚相连接；三级管T4的基极经电阻R8连接到芯片Ul的10脚，三级管T4的发射极 接到+5V，三级管T4的集电极经电阻R9接到发光二极管LED1的正极；发光 二极管LED1的负极与电位器W2的固定阻值端的一端相连并接地，电位器W2 的固定阻值端的另一端连接到+5V，电位器W2的中间滑动触头端连接到液晶接 口 P0的5脚；三极管T5的基极经电阻R10连接到芯片Ul的11脚，三级管T5 的发射极与三极管T4的发射极相连接共同接+5V，三极管T5的集电极经电阻 R11接到发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极与发光二极管LED1 的负极相连接；所述的多路模拟开关单元包括芯片U7，电流输入端接口P2;电流输入端接 口P2的1一8脚分别对应与芯片U7的13、 14、 15、 12、 K 5、 2、 4脚相连接， 同时与标准电阻排RP2 —侧的对应端分别连接，标准电阻排RP2另 -侧的对应 端相互连接后与发光二极管LED1、 LED2的负极相连接共同接地，芯片U7的6 脚、7脚短接后接地；芯片U7的8脚接地，芯片U7的16脚连接到+5V;芯片 U7的9、 10、 11脚分别对应与芯片Ul的12、 15、 25脚相连接，芯片U7的3 脚经电阻R7连接到芯片U2的10脚。
所述的供电单元包括变压器TB、整流桥模块BG1、 BG2、自动稳压器模块 Ql、 Q2、 Q3、电池供电组件及电池充电电路；变压器TB的二次侧设置有8V 绕组Ll和27V绕组L2;绕组Ll两端连接整流桥模块BG1的输入端，整流桥 模块BG1的输出端并接一电解电容C15和高频电容C16，整流桥模块BG1的正 向输出端连接到自动稳压器模块Ql的输入端，自动稳压器模块Ql、 Q2、 Q3 是三端自动稳压器，即一个输入端和一个接地端构成输入回路， 一个输出端和 同-一个接地端构成输出回路；整流桥模块BG1的负向输出端连接自动稳压器模 块Q1的接地端，自动稳压器模块Q1的输出端和接地端并接电容C17、 C18, 输出端输出+5V，接地端接地。绕组L2两端连接整流桥模块BG2的输入端，整流桥模块BG2的输出端并 接一电解电容C19和高频电容C20，整流桥模块BG2的正向输出端连接到自动 稳压器模块Q2的输入端，整流桥模块BG2的负向输出端连接自动稳压器模块 Q2的接地端，自动稳压器模块Q2的输出端和接地端之间并接电容C2K C22， 输出端输出24V ，同时自动稳压器模块Q2的输出端还连接在自动稳压器模块 Q3的输入端，自动稳压器模块Q3的输出端和地之间并接电容C23、 C24，输出 端输出12V,接地端接地。所述的电池供电组件包括芯片U8、 U9，芯片U8的1脚同时连接二极管 D3的正极和电感L3，二极管D3的负极连接到电阻R16与电容C27相互连接的 端点上，并接在+24V电源输出端；电阻R16的另一端同时连接芯片U8的5脚， 芯片U8的5脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另 一端分成两路， 一路经电 容C26与芯片U8的6脚相连接，另一路与芯片U8的4脚相连接地，芯片U8 的3脚经电容C25接地，芯片U8的8脚经电阻R15与芯片U8的7脚相连，芯 片U8的7脚还与电感L3的另一端、电阻R14的一端共同连接，电阻R14的另 一端接到电池电压7.2V;芯片U8的2脚与三极管T6的基极相连接，三极管T6 的基极通过基极电阻R13接地，三极管T6的发射极接地，三极管T6的集电极 连接到芯片U8的1脚；电容C27的另一端接地；芯片U9的1脚连接电阻R19、 R20的一端，同时连接到三极管T7的集电 极和芯片U9的7脚上，电阻R19的另一端连接在电池电压7.2V，电阻R20的 另一端连接在芯片U9的8脚，芯片U9的3脚经过电容C28与地连接，芯片 U9的4脚接地，芯片U9的2脚连接到三极管T7的基极，三极管T7的基极通 过电阻R18接地，三极管T7的发射极连接电感L4和二极管D4的负端，二极 管D4的正端接地，电感L4的另一端接到电阻R21和电容C30相连接的端点上
并连接+5V电源输出端，电容C30的另一端接地，电阻R21的另一端连接到芯 片U9的5脚，芯片U9的5脚经电阻R22接地，芯片U9的6脚通过电容C29 接地。所述的电池充电电路包括恒流二极管D5、 D6、 D7，电位器W3,三极管 T8、 T9，充电过程指示的发光二极管LED3;恒流二极管D5的正极和发光二极 管LED3的正极与电容C31、电阻R12的一端连接在--起，并与由供电单元的 + 12V连接，恒流二极管D5的负端连接到电位器W3固定阻值端的 一端，电位 器W3固定阻值端的另一端接恒流二极管D6的正极，恒流二极管D6的负极接 地，电位器W3的中间滑动触头端连接到三极管T8的基极，三极管T8的集电 极连接发光二极管LED3的负极，同时与电容C31的另一端和三极管T9的基极 相连，三极管T8的发射极与恒流二极管D7的正极相连，恒流二极管D7的负 极连接在电池E的正极，电池E的负极与恒流二极管D6的负极相连并接地， 同时与三极管T9的集电极相连接，三极管T9的发射极连接电阻R12的另一端 上。所述的多个泄压保护电磁阀采用市售成品件，多个泄压保护电磁阀的输入 管口分别对应与多个旁路管相连接，多个旁路管分别装设在多个导压管上，泄 压保护电磁阀的输出管口直接对大气，多个泄压保护电磁阀独立连接，互不相 通，泄压保护电磁阀的控制线圈分别对应与多个三极管的发射极相连接，多个 三极管的基极并接，经电阻R2与单片机芯片Ul的8脚连接，由芯片Ul的8 脚同时控制多路电磁阀的开启与关闭。在多个压力接入插头上装有多个成品件微动开关，多个微动开关的引线- j 端共同接地，另一端与触动开关输入接口P1的对应端脚相连接，微动开关用以 检测是哪一个压力模块被接入到控制器的电流输入端接口 P2;所述的软件部分由自检子程序、检测子程序、数据处理子程序、显示子程 序等组成，完成外围器件的上电初始化，自检、设置外部中断、定时器，并将 结果显示在液晶屏上等功能。在仪器上电后，通过一个自检程序，来判断仪器 的CPU部分，A/D芯片，液晶显示芯片等是否工作正常，并且在液晶显示屏 上显示检测结果，如果出现故障，在液晶屏上显示出问题的器件；自检程序是 通过一系列的算法逐次验证设备内部芯片。检测子程序是完成对输入压力和被 校准设备电流的自动检测，数据处理子程序完成数据的转换和处理功能，M示 子程序将结果显示在液晶屏上。本发明的工作原理
将需要校验的压力表或是压力传感器通过连接管路与外接手持式压力泵或压力试验器及本校验仪器连接在一起，将本发明机箱后面的24V电源与被校验的压力传感器电源输入端相对应连接，然后同时向被校验设备和本发明的组合 式数字压力校准仪同时输入同 一压力。校验的压力信号通过本发明的组合式数字压力校准仪的压力接入插头、导 压管、微动开关，触动开关输入接口加到压力模块上，同时压力信号还通过压 力接入插头、旁路管输入到泄压保护电磁阀，因每路均设有一微动开关，当遇 有压力信号时微动开关动作，输出开关量信号到触动开关输入接口，再输入芯片Ul，进而判定多个压力接入插头中哪路加入了压力信号。加入了压力信号由压力模块转换成为4一20mA的标准电流模拟信号，电流 模拟信号由电流输入端接口 P2输入，如图5所示，分别通过标准100欧姆的电 阻排RP2被转换成为0.4—2V电压模拟信号输入到芯片U7，多路模拟开关芯片 U7实际上起到一个选择开关的作用，模拟电压信号通过多路模拟开关芯片U7， 并由单片机芯片Ul的25脚、15脚、12脚输出信号控制芯片U7的11脚、10 脚、9脚以准确的选定一路信号输送到A/D转换芯片m中去，如图5所示。模 拟电压信号由芯片U7的3脚和接地端输入到A/D转换芯片U2的10脚、9脚， A/D转换后由芯片U2的16脚、5脚、14脚、13脚输入到单片机芯片Ul的24 脚、23脚、22脚、21脚；为使A/D转换具有高精度务须为A/D转换芯片U2 提供基准电压，芯片U4为高精度基准电压芯片。单片机芯片U1的28脚、17脚、16脚输出到芯片U6的l脚、2脚、4脚、 5脚，经过四个两路输入的与非门模块U6 (A)、 U6 (B)、 U6 (C)、 U6 (D) 输送到液晶接口 PO的8脚，以作液晶屏幕的显示信号。校验的过程中倘若压力超限，芯片Ul的10脚便会输出信号经三极管T4 放大用来驱动报警的发光二极管LED1;在使用电池供电校验的过程中，倘若电 池电压过低，控制芯片Ul的11脚便会输出信号经三极管T5放大用来驱动报警 的发光二极管LED2。在此仪器中，采用了交流供电和电池供电两种供电方式，交流供电将交流 市电通过变压器TB及两个整流桥模块BG1和BG2、三个三端稳压器模块Ql、 Q2、 Q3及一些滤波电容组成，参照附图6，变换为直流5V、直流24V及直流 12V分别供给仪器本身、被校准设备及电池充电使用。电池供电系统采用大容量的镍氢电池并转换出5V和24V两种直流电源， 采用了常用的DC/DC变换技术，芯片U8、 U9是单片式DC/DC变换器，nj 以完成直流升压，降压等功能。本发明的主要特点是有七路不同量程的压力输入，几乎适用目前使用的大 部分压力表及压力传感器的检定；精度高，误差及变差极小，校验过程中上下 行的操作对校验数据毫无影响；本发明整体防护严密不受外界电磁干扰，体积 小、具有极高的检定技术性能。维修方便，可直接更换损坏的压力模块，带有 灯光报警提示功能，与同精度等级的其他压力标准器具相比较造价相当低廉， 具有很高的性价比。本发明为了避免因误操作而损坏低量程的压力模块，在本仪器低量程的三 个模块上中特别采用了一种安全保护措施——在压力通道上加入了微小型的保 护泄压保护电磁阀，当输入压力超过模块承受范围时候，电磁阀在单片机的控 制下自动打开，泄压，从而能避免人为的误操作使得输入压力过高而损坏低量 程的压力模块，从根本上解决了计量检测专业中的低量程压力校验中极易超限 而损坏标准器的问题。为了能使本发明适应随时的位置更换，采用了电池和交流两种供电方式， 并且能自动切换。带有电池电压过低报警功能，这样就避免了电池因为长时间 不充电而造成永久性的损坏。本发明采用通用的液晶显示屏，并且增加了LED的白色照度，这样可以适 应在环境较暗的地方或晚间使用。本发明设计科学、合理、富有创意、校验精度高、校验的量程宽、校验过 程具有安全保证环节，整体结构紧凑、严密，耗材少，成本低廉，校验功能齐 全，操作简单直观，校验的效率高，本发明制作简单，性能稳定、可靠，实用 性较强，具有较好的发展前景，本发明适宜作为量值传递的上一级标准器具或 实际工作中的压力表和压力传感器的检定使用。需要说明的是在不改变本发明原理'与构思的前提下，所作出的改变或变 形，均属于本发明的保护范围。


图1是本发明机箱外观结构示意图。图2是本发明中的主处理器选择单元电路图。图3是本发明中的A/D转换单元电路图。图4是本发明中的显示及报警单元电路图。图5是本发明中的多路模拟开关单元电路图。图6是本发明中的供电单元电路图。
图7是本发明中的电池供电电路图。 图8是本发明中的电池充电电路图。 图9是本发明中的压力输入连接示意图。图io是本发明不包括电源的电路总图。
具体实施方式
实施例组合式数字压力校准仪，是由硬件和通用的检测、显示程序所组成。硬件 包括机箱1及装设在机箱1内的控制器、泄压保护电磁阀、电流输入端接口 P2;机箱1的前面板上设置有电源开关4、液晶显示屏2、亮度按钮5、压力超限指 示灯LED1、电池电压低指示灯LED2、七个压力接入插头3，其对应的输入量 程分别为7kpa、 70kpa、 100kpa、 700kpa、 3450 kpa、 7000kpa、 10340 kpa;七个压力接入插头3通过导压管6分别对应与机箱内的七个高精度标准压力模块 U10—U16连接，如图9所示。机箱1的后面板上设有一对24V直流电源的输出端子和复位按钮K及电池 充电指示灯LED3。控制器包括主处理器选择单元、A/D转换单元、显示及报警单元，多路模 拟开关单元，供电单元；主处理器选择单元包括芯片Ul、晶振XI，触动开关 输入接口 Pl;芯片Ul选用了市面上较为通用的8位机51系列的AT89C52单片 机作为主处理器，单片机芯片Ul内部含有8K的flash内存。触动开关输入接口 P,的2—8脚分别对应与芯片"的7—1脚连接，芯片 Ul的7—1脚分别对应连接标准电阻排RP1的一端，标准电阻排RP1的另一端 共同连接+5V，芯片U,的19、 18脚分别连接晶振Xi的两端，电容d、 C2串接 后的另外两端分别并接在晶振X1的两端，电容Q、 C2的连接点接地；芯片U, 的9脚与电容C3—端连接，电容C3的另一端连接电阻R,的一端，电阻R,的另 一端接地，二极管D，并接在电阻R的两端，二极管A的正极接地，电容Q 的两端通过一根双绞线连接到机箱后面板的复位按钮K上。A/D转换单元，包括芯片U2、 U3、 U4、 U5 (A)和U5 (B)，晶振X2; A / D转换芯片U2采用型号为IC7135芯片，它是双积分型A/D转换器，高精度， 分辨率为正负1 / 20000，数字量为-19999—+19999，相当于14位的A/D转换器；芯片U3采用了专用极性变换电路ICL7660芯片，它可以在很少的外接器件 下实现+5V到-5V的转换；芯片U4为基准电压专用芯片，因芯片U2 ICL7135 属于14位A/D转换器，它的基准电压必须非常准确，且温度系数极小，选用型
号为AD584的芯片U4提供基准电压，利用它的2.500V的标准输出通过一个电 位器Wl输出1.0000V作为芯片U2的基准电压；芯片U2的1脚与芯片U3的5脚相连，芯片U3的1脚连接+5V，芯片U3 的2脚与4脚连接电容C4的两端、芯片U3的3脚接地，芯片U3的5脚连接 电容C7的一端，电容C7的另一端接地，芯片U2的2脚连接电位器Wl的中 间滑动触头端，电位器W1的一个固定阻值端同时连接电容C8、 C9的一端，并 连接芯片U4的3脚，芯片U4的3脚与1脚短接，电容C8、 C9的另一端短接 后连接芯片U4的4脚和电位器Wl另一固定阻值端并同时接地；芯片U2的4 脚经电阻R5、电容Cll同时与电容C12和电阻R6的一端连接，电容C12的另 一端连接芯片U2的5脚，电阻R6另一端连接芯片U2的6脚；芯片U2的3 脚接地，芯片U2的4脚经电阻R4连接二级管的D2的负极，二极管D2的正极 连接芯片U2的9脚并同时接地，芯片U2的9脚经电容C14与芯片U2的10 脚连接，芯片U2的7脚经电容C13与芯片U2的8脚连接。芯片U2的11脚与芯片U4的8脚相连并连接到+5V。芯片U2的26脚与 芯片U1的13脚相连接，芯片U2的25脚连接到芯片U1的14脚，芯片U2的 13脚连接到芯片Ul的21脚，芯片U2的14脚连接到芯片Ul的22脚，芯片 U2的15脚连接到芯片Ul的23脚，芯片U2的16脚连接到芯片Ul的24脚。芯片U2的22脚连接反相器U5 (B)的输出端，反相器U5 (B)的输入端 同时与反相器U5 (A)的输出端、电阻R3的一端、晶振管X2的一端、电容 C6的一端相连接，反相器U5 (A)的输入端、电阻R3的另一端、晶振管X2 的另一端、电容C5的一端同时连接在一起，电容C5和C6的另一端相互连接 后接地。反相器U5 (A)和反相器U5 (B)是型号为CD4069的六反相器芯片 中的两个反相器，用来为芯片U2产生振荡时钟，这里的时钟频率为300kHz，显示及报警单元包括芯片U6、两个三级管T4、 T5，两个发光二级管LED1、 LED2、液晶接口 P0;液晶接口 P0的16~~9脚分别对应与芯片Ul的32—39脚 相连接，液晶接口 P0的1脚与3脚短接后接地，液晶接口 P0的2脚与4脚短 接连接+5V。芯片U6的型号为7400，芯片U6内部设置有四个U6 (A)、 U6 (B)、 U6 (C)、 U6 (D)的两路输入的与非门模i央，芯片U6的1、 2脚短接后接芯片U1 的28脚，芯片U6的4脚、5脚分别对应与芯片U1的16脚、17脚连接，芯片 U6的与非门模块U6 (A)的输出端的3脚和与非门模块U6 (C)的输入端的9 脚连接，与非门模块U6 (B)的输出端6脚和与非门模块U6 (C)的输入端的10脚连接，与非门模块U6 (C)的输出端8脚和与非门模块U6 (D)的输入端 的12脚、13脚相连接，与非门模块U6 (D)的输出端11脚与液晶接口 PO的8 脚相连接；三级管T4的基极经电阻R8连接到芯片Ul的10脚，三级管T4的发射极 接到+5V，三级管T4的集电极经电阻R9连接发光二极管LED1的正极，发光 二极管LED1的负极连接电位器W2的固定阻值端的一端并接地，电位器W2 的固定阻值端的另一端连接到+5V，电位器W2的中间滑动触头端连接到液晶接 口 P0的5脚；三极管T5的基极经电阻R10连接到芯片Ul的11脚，三级管T5 的发射极与三极管T4的发射极相连接共同接+5V，三极管T5的集电极经电阻 Rll接到发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极与发光二极管LED1 的负极相连接；多路模拟开关单元包括芯片U7，电流输入端接口 P2;电流输入端接口 P2 的1一8脚分别对应与芯片U7的13、 14、 15、 12、 1、 5、 2、 4脚相连接，同吋 与标准电阻排RP2 —侧的对应端分别连接，标准电阻排RP2另- 侧的对应端相 互连接后与发光二极管LED1、 LED2的负极相连接并与电位器W2的固定阻值 端的一端相连，共同接地，芯片U7的6脚、7脚短接后接地；芯片U7的8脚 接地；芯片U7的9、 10、 ll脚分别对应与芯片Ul的12、 15、 25脚相连接，芯 片U7的3脚经电阻R7连接到芯片U2的10脚，芯片U7的16脚连接到+5V。供电单元包括变压器TB、整流桥模块BG1、 BG2、自动稳压器模块Ql、 Q2、 Q3、电池供电组件及电池充电电路；变压器TB的二次侧设置有8V绕组 Ll和27V绕组L2;绕组Ll两端连接整流桥模块BG1的输入端，整流桥模块 BG1的输出端并接一电解电容C15和高频电容C16，整流桥模块BG1的正向输 出端连接到自动稳压器模块Q1的输入端，整流桥模块BG1的负向输出端连接 自动稳压器模块Q1的接地端，自动稳压器模块Q1的输出端和接地端并接电容 C17、 C18，输出端输出5V,接地端接地。绕组L2两端连接整流桥模块BG2的输入端，整流桥模块BG2的输出端并 接一电解电容C19和高频电容C20，整流桥模块BG2的正向输出端连接到自动 稳压器模块Q2的输入端，整流桥模块BG2的负向输出端连接自动稳压器模块 Q2的接地端，自动稳压器模块Q2的输出端和接地端之间并接电容C21、 C22， 输出端输出24V ，同时自动稳压器模块Q2的输出端接在自动稳压器模块Q3 的输入端，自动稳压器模块Q3的输出端和地之间并接电容C23、 C24，输出端 输出12V，接地端接地。
电池供电组件包括芯片U8、U9，电池供电采用大容量3500mAh，电压7.2V 的镍氢电池作为供电电池，转换出两种电源， 一种是本组合式数字压力校准仪 使用的5V直流电源，另一种是被校验设备上的24V直流电源，这样就需要一 个直流一直流升压和降压转换电路，芯片U8采用了常用型号为MC34063的DC / DC变换模块，芯片U8的1脚同时连接二极管D3的正极和电感L3， 二极管 D3的负极连接到电阻R16与电容C27相互连接的端点上，并接在+24V电源输 出端；电阻R16的另一端同时连接芯片U8的5脚，芯片U8的5脚连接电阻 R17的一端，电阻R17的另一端分成两路， 一路经电容C26与芯片U8的6脚 相连接，另一路与芯片U8的4脚相连接地，芯片U8的3脚经龟容C25接地， 芯片U8的8脚经电阻R15与芯片U8的7脚相连，芯片U8的7脚还与电感L3 的另一端、电阻R14的一端共同连接，电阻R14的另一端接到电池电压7.2V; 芯片U8的2脚与三极管T6的基极相连接，三极管T6的基极通过基极电阻R13 接地，三极管T6的发射极接地，三极管T6的集电极连接到芯片U8的1脚； 电容C27的另一端接地；芯片U9的1脚连接电阻R19、 R20的一端，同时连接到三极管T7的集电 极和芯片U9的7脚上，电阻R19的另一端连接在电池电压7.2V，电阻R20的 另一端连接在芯片U9的8脚，芯片U9的3脚经过电容C28与地连接，芯片 U9的4脚接地，芯片U9的2脚连接到三极管T7的基极，三极管T7的基极通 过电阻R18接地，三极管T7的发射极连接电感L4和二极管D4的负端，二极 管D4的正端接地，电感L4的另一端接到电阻R21和电容C30相连接的端点上 并连接+5V电源输出端，电容C30的另一端接地，电阻R21的另一端连接到芯 片U9的5脚，芯片U9的5脚经电阻R22接地，芯片U9的6脚通过电容C29 接地。电池充电电路包括恒流二极管D5、 D6、 D7，电位器W3，三极管T8、 T9， 充电过程指示的发光二极管LED3;恒流二极管D5的正极和发光二极管LED3 的正极与电容C31、电阻R12的一端连接在一起，并与由供电单元的+ 12V连 接，恒流二极管D5的负端连接到电位器W3固定阻值端的一端，电位器W3固 定阻值端的另一端接恒流二极管D6的正极，恒流二极管D6的负极接地，电位 器W3的中间滑动触头端连接到三极管T8的基极，三极管T8的集电极连接发 光二极管LED3的负极，同时与电容C31的另一端和三极管T9的基极相连，三 极管T8的发射极与恒流二极管D7的正极相连，恒流二极管D7的负极连接在 电池E的正极，电池E的负极与恒流二极管D6的负极相连并接地，同时与三 极管T9的集电极相连接，三极管T9的发射极连接电阻R12的另一端上。泄压保护电磁阀Fl、 F2、 F3采用市售成品件，三个泄压保护电磁阀Fl、 F2、 F3的输入管口 8分别连接在三个旁路管7上，三个泄压保护电磁阀Fl、 F2、 F3的输出管口 9直接对大气，三个旁路管7分别通过导压管6与三个低量程7、 70、 100 Kpa的压力接入插头3相连接，三个泄压保护电磁阀Fl、 F2、 F3独立 连接，互不相通，三个泄压保护电磁阀F1、 F2、 F3的控制线圈分别对应与三个 三极管T1、 T2、 T3的发射极相连接，三极管T1、 T2、 T3的集电极连接在一起 并接在+5V上，三极管T1、 T2、 T3的基极并接在一起，经电阻R2与单片机芯 片Ul的8脚连接，由芯片Ul的8脚同时控制三路电磁阀Tl、 T2、 T3的开启 与关闭。在七个压力接入插头3上分别装有七个微动开关K1 K7，微动开关K1 K7 的引线一端共同接地，另一端与触动开关输入接口 Pl的对应端脚8 2相连接。七个微动开关K1 K7安装在机箱1的前面板后面，分别与七个压力接入插 头3固定连接，当外部的压力连接插件插入压力接入插头3时就会顶到微动开 关了。软件部分由自检子程序、检测子程序、数据处理子程序、显示子程序等组 成，完成外围器件的上电初始化，自检、设置外部中断、定时器，并将结果在 液晶屏上等功能。在仪器上电后，通过一个自检程序，来判断仪器的CPU部分， A / D芯片，液晶显示芯片等是否工作正常，并且在液晶显示屏上显示检测结果， 如果出现故障，在液晶屏上显示出问题的器件；自检程序是通过一系列的算法 逐次验证设备内部芯片，检测子程序是完成对输入压力和被校准设备电流的自 动检测，数据处理子程序完成数据的转换和处理功能，显示子程序将结果显示 在液晶屏上。
权利要求
1、组合式数字压力校准仪，是由硬件和通用检测、显示程序组成，所述硬件包括机箱(1)及装设在机箱(1)内的控制器、导压管(6)、泄压保护电磁阀、压力模块；机箱(1)的前面板上设有电源开关(4)、液晶显示屏(2)、亮度按钮(5)、压力超限指示灯LED1、电池电压低指示灯ED2、多个压力接入插头(3)；多个压力接入插头(3)通过导压管(6)分别对应与多个压力模块相连接，其特征在于所述控制器包括主处理器选择单元、A/D转换单元、显示及报警单元，多路模拟开关单元，供电单元；所述主处理器选择单元，包括芯片U1、晶振X1，触动开关输入接口P1；触动开关输入接口P1的2-8脚分别对应与芯片U1的7-1脚连接，芯片U1的7-1脚分别对应连接标准电阻排RP1的一端，标准电阻排RP1的另一端共同连接+5V，芯片U1的19、18脚分别连接晶振X1的两端，电容C1、C2各一端分别连接在晶振X1的两端，电容C1和C2的各另一端串接后接地；芯片U1的9脚与电容C3一端连接，电容C3的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地，二极管D1并接在电阻R1的两端，二极管D1的正极接地，电容C3的两端并接一复位按钮K；所述A/D转换单元，包括芯片U2、U3，U4、U5(A)、U5(B)、晶振X2、二极管D2；芯片U2的1脚与芯片U3的5脚相连，芯片U3的1脚连接+5V，芯片U3的2脚与4脚连接电容C4的两端、芯片U3的3脚接地，芯片U3的5脚连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地，芯片U2的2脚连接电位器W1的中间滑动触头端，电位器W1的一个固定阻值端同时连接电容C8、C9的一端，并连接芯片U4的3脚，芯片U4的3脚接地，芯片U4的1脚与3脚短接，电容C8、C9的另一端短接后连接芯片U4的4脚并接地，电位器W1另一固定阻值端连接芯片U4的4脚并同时接地；芯片U2的4脚经电阻R5、电容C11同时与电容C12和电阻R6的一端连接，电容C12的另一端连接芯片U2的5脚，电阻R6的另一端连接芯片U2的6脚，芯片U2的4脚经电阻R4连接二级管的D2的负极，二极管D2的正极连接芯片U2的9脚并同时接地，芯片U2的9脚经电容C14与芯片U2的10脚连接，芯片U2的7脚经电容C13与芯片U2的8脚连接；芯片U2的11脚与芯片U4的8脚相连并连接到+5V；芯片U2的26脚与芯片U1的13脚相连接，芯片U2的25脚连接到芯片U1的14脚，芯片U2的13脚连接到芯片U1的21脚，芯片U2的14脚连接到芯片U1的22脚，芯片U2的15脚连接到芯片U1的23脚，芯片U2的16脚连接到芯片U1的24脚；芯片U2的22脚连接反相器芯片U5(B)的输出端，反相器芯片U5(B)的输入端同时与反相器芯片U5(A)的输出端、电阻R3的一端、晶振X2的一端、电容C6的一端相连接，反相器芯片U5(A)的输入端、电阻R3的另一端、晶振X2的另一端、电容C5的一端同时连接在一起，电容C5和C6的另一端相互连接后接地；所述的显示及报警单元包括芯片U6、两个三级管T4、T5，两个发光二级管LED1、LED2、液晶接口P0；液晶接口P0的16-9脚分别对应与芯片U1的32-39脚相连接，液晶接口P0的1脚与3脚短接后接地，液晶接口P0的2脚与4脚短接连接+5V；芯片U6的1、2脚短接后接芯片U1的28脚，芯片U6的4脚、5脚分别对应与芯片U1的16脚、17脚连接，芯片U6的与非门模块U6(A)的输出端的3脚和与非门模块U6(C)的输入端9脚连接，与非门模块U6(B)的输出端的6脚和与非门模块U6(C)的输入端的10脚连接，与非门模块U6(C)的输出端8脚和与非门模块U6(D)的输入端的12脚、13脚相连接，与非门模块U6(D)的输出端11脚与液晶接口P0的8脚相连接；三级管T4的基极经电阻R8连接到芯片U1的10脚，三级管T4的发射极接到+5V，三级管T4的集电极经电阻R9连接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极与电位器W2的固定阻值端的一端连接并接地，电位器W2的固定阻值端的另一端连接到+5V，电位器W2的中间滑动触头端连接到液晶接口P0的5脚，三极管T5的基极经电阻R10连接到芯片U1的11脚，三级管T5的发射极与三极管T4的发射极相连接共同接+5V，三极管T5的集电极经电阻R11接到发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极与发光二极管LED1的负极相连接；所述的多路模拟开关单元包括芯片U7，电流输入端接口P2；电流输入端接口P2的1-8脚分别对应与芯片U7的13、14、15、12、1、5、2、4脚相连接，同时与标准电阻排RP2一侧的对应端分别连接，标准电阻排RP2另一侧的对应端相互连接后与发光二极管LED1、LED2的负极相连接共同接地，芯片U7的6脚、7脚短接后接地；芯片U7的8脚接地，芯片U7的16脚接到+5V；芯片U7的9、10、11脚分别对应与芯片U1的12、15、25脚相连接，芯片U7的3脚经电阻R7连接到芯片U2的10脚；所述的供电单元包括变压器TB、整流桥模块BG1、BG2、自动稳压器模块Q1、Q2、Q3、电池供电组件及电池充电电路；变压器TB的二次侧设置有8V绕组L1和27V绕组L2；绕组L1两端连接整流桥模块BG1的输入端，整流桥模块BG1的输出端并接一电解电容C15和高频电容C16，整流桥模块BG1的正向输出端连接到自动稳压器模块Q1的输入端，整流桥模块BG1的负向输出端连接自动稳压器模块Q1的接地端并接地，自动稳压器模块Q1的输出端和接地端并接电容C17、C18，输出端输出+5V；绕组L2两端连接整流桥模块BG2的输入端，整流桥模块BG2的输出端并接一电解电容C19和高频电容C20，整流桥模块BG2的正向输出端连接到自动稳压器模块Q2的输入端，整流桥模块BG2的负向输出端连接自动稳压器模块Q2的接地端并接地，自动稳压器模块Q2的输出端和接地端之间并接电容C21、C22，输出端输出24V，同时自动稳压器模块Q2的输出端还连接自动稳压器模块Q3的输入端，自动稳压器模块Q3的输出端和地之间并接电容C23、C24，输出端输出12V；所述的电池供电组件包括芯片U8、U9，芯片U8的1脚同时连接二极管D3的正极和电感L3，二极管D3的负极连接到电阻R16与电容C27相互连接的端点上，并接在+24V电源输出端；电阻R16的另一端同时连接芯片U8的5脚，芯片U8的5脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端分成两路，一路经电容C26与芯片U8的6脚相连接，另一路与芯片U8的4脚相连接地，芯片U8的3脚经电容C25接地，芯片U8的8脚经电阻R15与芯片U8的7脚相连，芯片U8的7脚还与电感L3的另一端、电阻R14的一端共同连接，电阻R14的另一端接到电池电压7.2V；芯片U8的2脚与三极管T6的基极相连接，三极管T6的基极通过基极电阻R13接地，三极管T6的发射极接地，三极管T6的集电极连接到芯片U8的1脚；电容C27的另一端接地；芯片U9的1脚连接电阻R19、R20的一端，同时连接到三极管T7的集电极和芯片U9的7脚上，电阻R19的另一端连接在电池电压7.2V，电阻R20的另一端连接在芯片U9的8脚，芯片U9的3脚经过电容C28与地连接，芯片U9的4脚接地，芯片U9的2脚连接到三极管T7的基极，三极管T7的基极通过电阻R18接地，三极管T7的发射极连接电感L4和二极管D4的负端，二极管D4的正端接地，电感L4的另一端接到电阻R21和电容C30相连接的端点上并连接+5V电源输出端，电容C30的另一端接地，电阻R21的另一端连接到芯片U9的5脚，芯片U9的5脚经电阻R22接地，芯片U9的6脚通过电容C29接地；所述的电池充电电路包括恒流二极管D5、D6、D7，电位器W3，三极管T8、T9，充电过程指示的发光二极管LED3；恒流二极管D5的正极和发光二极管LED3的正极与电容C31、电阻R12的一端连接在一起，并与由供电单元的+12V连接，恒流二极管D5的负端连接到电位器W3固定阻值端的一端，电位器W3固定阻值端的另一端接恒流二极管D6的正极，恒流二极管D6的负极接地，电位器W3的中间滑动触头端连接到三极管T8的基极，三极管T8的集电极连接发光二极管LED3的负极，同时与电容C31的另一端和三极管T9的基极相连，三极管T8的发射极与恒流二极管D7的正极相连，恒流二极管D7的负极连接在电池E的正极，电池E的负极与恒流二极管D6的负极相连并接地，同时与三极管T9的集电极相连接，三极管T9的发射极连接电阻R12的另一端上；所述多个泄压保护电磁阀的输入管口(8)分别对应与多个旁路管(7)相连接，多个旁路管(7)分别通过多个导压管(6)与多个压力接入插头(3)对应连接，泄压保护电磁阀的输出管口(9)直接连通大气，多个泄压保护电磁阀独立连接，互不相通，泄压保护电磁阀的控制线圈分别对应与多个三极管的发射极相连接，多个三极管的基极并接，经电阻R2与单片机芯片U1的8脚连接；多个压力接入插头3上分别装有多个微动开关，微动开关的引线一端共同接地，另一端与触动开关输入接口P1的对应端脚相连接。
2、根据权利要求1所述的组合式数字压力校准仪，其特征在于h述多 个泄压保护电磁阀或设置成三个，分别装设在与量程为7kpa、 70kpa、 100kap 的三个压力接入插头(3)相连接的旁路管(7)上。
全文摘要
组合式数字压力校准仪分为硬件和软件两个部分，硬件包括控制器、自控泄压保护电磁阀，软件由自检子程序、检测子程序、数据处理子程序、显示子程序等组成；控制器包括主处理器单元、A/D转换单元、显示及报警单元、多路模拟开关单元、供电单元等部分组成；压力模块的输出信号经电流输入端接口P2送入多路模拟开关芯片U6，芯片U6的输出送入A/D转换芯片U2，随后送到单片机芯片U1进行处理和显示，并且芯片U1能控制超压泄压保护电磁阀的开启和关闭，本发明设计科学、富有创意、校验精度高、量程宽、校验过程具有安全保证环节，整体结构紧凑、功能齐全，操作简单，性能稳定、实用性较强，本发明适宜作量值传递的标准器或压力表、压力传感器检定使用。
文档编号G01L25/00GK101149305SQ20071015789
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者刘茂臣, 张爱国, 曹力刚, 伟 李, 晶 李, 寰 罗 申请人:渤海船舶重工有限责任公司