一种角度变送器检定装置的制作方法

本实用新型涉及传感器检定领域，具体说是一种角度变送器检定装置。

背景技术：

角度变送器是工业自动化生产中的重要传感器，它可以将角度的变化反映为标准电压、电流变化，从而体现出生产过程中的物理参数(流量、幅度等)的实时变化。为了保证角度变送器输出电流能够精确反映角度值的变化，需要定期对生产过程中使用的变送器进行检定校验，并替换发生故障或误差超标的变送器。

现有角度变送器检定技术采用高精度标准角度仪测量值与变送器输出信号比较，从而校验变送器精度。但是，现有检定方法为手动方式，检定过程中需要操作人员手动调整变送器机械转动结构，使标准角度仪显示固定角度，然后人工读取变送器电流输出，并记录每次检定数据。人工检定方式效率低下，无法满足现场快速检定出具报告的要求，更易因人为操作、录入失误造成检定校验失准。

目前角度变送器检定中使用的标准角度仪主要采用旋转电位器或旋转光码盘原理，导致标准角度仪测量精度受到检定装置机械传动结构的影响，易产生测量误差。同时，此类检定装置体积过大、无法根据现场需要拆解运输，不能适应现场检定要求。

随着先进角度传感器技术、检测技术和计算机测控技术的发展，小体积、集成度高、现场使用适应性强的全自动检定装置将取代现有的角度变送器检定装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种角度变送器检定装置，以解决人工检定方式效率低下，无法满足现场快速检定出具报告的要求，更易因人为操作、录入失误造成检定校验失准的问题。

本实用新型提供一种角度变送器检定装置，包括：测量单元、控制与控制与采集单元和存储与设定单元；

所述测量单元与所述控制与采集单元连接，所述控制与采集单元与所述存储与设定单元连接；

所述测量单元，进一步包括：

待检定角度变送器转杆，所述待检定角度变送器转杆上具有标准角度仪，所述待检定角度变送器转杆与待检定角度变送器连接，通过改变所述待检定角度变送器转杆与垂直方向的角度，得到所述待检定角度变送器的电流数据和所述标准角度仪的标准角度数据；

所述控制与采集单元，用于控制所述待检定角度变送器转杆与所述垂直方产生角度，以及采集所述电流数据和所述标准角度数据，并发送所述电流数据和所述标准角度数据到所述存储与设定单元；

所述存储与设定单元，用于存储所述电流数据和所述标准角度数据，以及设定标准角度仪零点、检定角度个数和检定角度值。

优选地，所述存储与设定单元为上位机。

优选地，所述测量单元还包括：检定装置机械框架；

所述检定装置机械框架上分别固定有装置接口及显示面板、步进电机、左限位传感器、右限位传感器、待检定角度变送器安装台面和滚珠轴承；

所述步进电机的转轴与可转动丝杠的一端同轴相连，所述可转动丝杠的另一端与所述滚珠轴承连接；所述可转动丝杠外侧套接有滑块，所述滑块可在可转动丝杠上滑动；

所述滑块与所述滚珠轴承之间具有所述标准角度仪，所述滑块可使所述待检定角度变送器转杆产生偏转，所述待检定角度变送器还与所述装置接口及显示面板连接，所述待检定角度变送器安装在待检定角度变送器安装台面上；

所述左限位传感器和右限位传感器分别位于所述待检定角度变送器转杆两侧，，用于限定所述垂直方产生角度的大小。

优选地，所述可转动丝杠具有外螺纹，所述滑块具有通孔，所述通孔具有内螺纹，所述滑块通过所述外螺纹和所述内螺纹与所述可转动丝杠螺纹啮合连接。

优选地，所述装置接口及显示面板具有按键和显示屏；

所述按键，与所述步进电机连接，用于控制所述步进电机正转和反转的开启和关闭；

所述显示屏包括：标准角度数显仪表和现场电流表；所述标准角度数显仪表，用于显示所述标准角度数据；所述现场电流表，用于显示所述电流数据。

优选地，所述装置接口及显示面板还具有电源开关、待检定角度变送器连接插口；

所述电源开关，用于控制所述角度变送器检定装置的开关；

所述待检定角度变送器连接插口，用于连接所述现场电流表与所述待检定角度变送器。

优选地，所述控制与采集单元包括下位机控制板；

所述下位机控制板分别与所述装置接口及显示面板、所述步进电机、所述标准角度仪、所述左限位传感器和右限位传感器连接；

所述下位机控制板还与所述上位机连接；

所述下位机控制板，用于采集所述电流数据和所述标准角度数据，以及所述左限位传感器和右限位传感器的位置信息，并发送所述电流数据和所述标准角度数据至所述上位机。

优选地，所述下位机控制板包括电源模块；

所述电源模块，用于给下位机主控MCU板和标准角度仪数据采集MCU板供电；

所述下位机主控MCU板分别与所述左限位传感器、所述右限位传感器、WIFI串口服务器、电源模块、步进电机驱动器和所述现场电流表连接；

所述WIFI串口服务器，还与所述上位机连接，用于将所述电流数据和所述标准角度数据至所述上位机；

所述步进电机驱动器，还分别与所述按键、所述步进电机连接，用于对所述步进电机进行控制。

优选地，所述下位机控制板还包括RS485集线器；

所述下位机主控MCU板通过所述RS485集线器与所述现场电流表连接。

本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型通过控制与采集单元自动控制述测量单元中的待检定角度变送器转杆与垂直方向的角度，得到待检定角度变送器的电流数据和标准角度仪的标准角度数据，控制与采集单元发送电流数据和标准角度数据到存储与设定单元；同时，在存储与设定单元中设定有标准角度仪零点、检定角度个数和检定角度值，待检定角度变送器的检定全过程不需要人工读取待检定角度变送器的电流输出，并记录每次检定数据。

本实用新型不采用目前角度变送器检定中的标准角度仪的旋转电位器或旋转光码盘原理，标准角度仪测量精度不会受到检定装置机械传动结构的影响，进而不会产生测量误差。

同时，本实用新型体积小，结构简单，可以根据现场需要拆解运输，并能够适应现场检定要求。

附图说明

通过以下参考附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型实施例的一种角度变送器检定装置的机械结构示意图；

图2是本实用新型实施例的装置接口及显示面板的示意图；

图3是本实用新型实施例的下位机控制板的模块布置示意图；

图4是本实用新型实施例的电路原理框图。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是值得说明的是，本实用新型并不限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本实用新型。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本实用新型的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本实用新型实施例的一种角度变送器检定装置的机械结构示意图。如图1所示，一种角度变送器检定装置包括：检定装置机械框架1、装置接口及显示面板2、待检定角度变送器3、步进电机4、可转动丝杠5、滑块6、待检定角度变送器转杆7、标准角度仪8、左限位传感器9、右限位传感器10、下位机控制板11、待检定角度变送器安装台面12、滚珠轴承13。

图1中，装置接口及显示面板2、步进电机4、左限位传感器9、右限位传感器10、下位机控制板11、待检定角度变送器安装台面12和滚珠轴承13固定在检定装置机械框架1上，步进电机4的转轴与可转动丝杠5的一端同轴相连，可转动丝杠5的另一端与滚珠轴承13连接，可转动丝杠5上具有外螺纹，滑块6具有通孔，通孔内具有内螺纹，滑块6通过可转动丝杠5上的外螺纹和通孔的内螺纹与可转动丝杠5螺纹啮合连接，当步进电机4的转轴正转带动可转动丝杠5转动时，滑块6可随可转动丝杠5的转动沿水平方向移动，滑块6在向右侧移动过程中可推动待检定角度变送器转杆7向右侧抬起，开角增大，从而使待检定角度变送器3产生电流信号输出变化；标准角度仪8的侧面粘有磁钢片，标准角度仪8可通过磁力吸附于待检定角度变送器转杆7上，当待检定角度变送器转杆7在滑块6的推动下转动时，标准角度仪8与竖直方向的角度输出产生变化；当步进电机4的转轴反转带动可转动丝杠5转动时，滑块6随可转动丝杠5的反转沿水平方向向左移动，待检定角度变送器转杆7可在其自身重力作用下使开角减小；当滑块6分别运动到左限位传感器9或、右限位传感器10位置时，左限位传感器9或右限位传感器10将产生限位到达信号输出。

进一步地，图1中，下位机控制板11上具有下位机主控MCU板，下位机为MSP430F169单片机。下位机控制板11与装置接口及显示面板2、待检定角度变送器3、步进电机4、标准角度仪8、左限位传感器9和右限位传感器10的连接关系，详见图3和图4的描述。

图2是本实用新型实施例的装置接口及显示面板的示意图。如图2所示，装置接口及显示面板包括：标准角度数显仪表201、现场电流表202、电源开关203、待检定角度变送器连接插口204、电机正转手动起动按钮205、电机正转手动停止按钮206、电机反转手动起动按钮207和电机反转手动停止按钮208。

图2中，标准角度数显仪表201，用于显示标准角度仪8的标准角度数据；现场电流表202与待检定角度变送器3连接，用于采集图1中的待检定角度变送器3的电流，并显示图1中的待检定角度变送器3的电流值；电源开关203为本实用新型一种角度变送器检定装置的总开关；进一步地，采用待检定角度变送器连接插口204连接图1中的装置接口及显示面板2和待检定角度变送器3；电机正转手动起动按钮205，用于开启图1中的步进电机4进行正转模式；电机正转手动停止按钮206，用于关闭图1中的步进电机4进行正转模式，使图1中的步进电机4停止转动；电机反转手动起动按钮207，用于开启图1中的步进电机4进行反转模式；电机反转手动停止按钮208，用于关闭图1中的步进电机4进行反转模式，使图1中的步进电机4停止转动。

图3是本实用新型实施例的下位机控制板的模块布置示意图。如图3所示，下位机控制板包括：背板安装螺孔1101、下位机主控MCU板1102、标准角度仪数据采集MCU板1103、RS485集线器1104、WIFI串口服务器1105、电源模块1106和步进电机驱动器1107。

图4是本实用新型实施例的电路原理框图。

结合图1和图2，对图3和4进行说明，下位机控制板11的四个角各具有1个背板安装螺孔1101，下位机控制板11通过4个背板安装螺孔1101安装在检定装置机械框架1上；步进电机驱动器1107与步进电机4连接，接收来自下位机主控MCU板1102的控制信号，实现对步进电机4的绕组顺序接通的控制；标准角度仪数据采集MCU板1103与采集标准角度仪8连接，用于采集标准角度仪8输出的标准角度数据；标准角度仪数据采集MCU板1103和现场电流表202与RS485集线器1104的输入端连接，下位机主控MCU板1102通过RS485集线器1104分别读取标准角度仪数据采集MCU板1103采集到的标准角度仪数据和现场电流表202采集到的待检定角度变送器3的电流输出数据；左限位传感器9和右限位传感器10分别与下位机主控MCU板1102的I/O端口连接，I/O端口需配置成输入I/O口，可将左限位传感器9和右限位传感器10的到位开关量输出反馈给下位机主控MCU板1102，当待检定角度变送器转杆7碰到左限位传感器9或右限位传感器10，步进电机停止转动；WIFI串口服务器1105为下位机主控MCU板1102同上位机14进行通信的无线信道，使下位机主控MCU板1102可以按照上位机14发来的指令工作；下位机主控MCU板1102经步进电机驱动器1107输出的控制信号对步进电机4进行控制，同时电机正转手动起动按钮205、电机正转手动停止按钮206、电机反转手动起动按钮207和电机反转手动停止按钮208的四个控制按钮通过步进电机驱动器1107的输出对步进电机4的正反转起动停止控制。

其中，电源模块1106分别为下位机主控MCU板1102和标准角度仪数据采集MCU板1103供电。

进一步地，下位机主控MCU板1102和标准角度仪数据采集MCU板1103的MCU采用MSP430F169单片机。

更进一步地，WIFI串口服务器1105通过下位机主控MCU板1102的控制完成上位机14访问下位机主控MCU板1102的全套通信命令。下位机主控MCU板1102根据上位机14发送的指令，可通过WIFI网络将采集数据发送至上位机14。

结合图1～图4对本实用新型的工作原理进行简要说明，本实用新型通过按下电源开关203启动后，首先上位机14根据现场电流表202的数值设定标准角度仪零点，即将待检定角度变送器3的电流输出零位作为标准角度仪的零位；零点调整完成后，由上位机14设定检定角度个数、检定角度值，设定完成后开始对待检定角度变送器3进行检定，本实用新型不断采集标准角度仪8的标准角度数据，当滑块6推动待检定角度变送器转杆7偏转到待检角度位置时，上位机14自动记录存储待检定角度变送器3的输出电流值；所有待检角度点均检定完毕后，步进电机4停转，上位机14自动根据存储的检定数据打印输出检定报告；在接入网络的情况下，可通过上位机14将所选定的检定分析结果上传至云服务器。

待检定角度变送器3的电流数据转化为角度数据，然后与标准角度仪8的标准角度数据进行线性度和精度对比，符合国家计量仪器相关标准，待检定角度变送器3合格，否则待检定角度变送器3不合格。

以上所述实施例仅为表达本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。