一种基于单片机的气体测漏仪系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于密封性检测领域，具体涉及一种基于单片机的气体测漏仪系统，包括单片机、压缩气源、用于检测被测工件参数的温度变送器和压力变送器；所述压缩气源依次连接有模拟调压器、充气阀和自检阀，所述压力变送器设置在充气阀和自检阀之间；所述压力变送器、温度变送器分别通过A/D转换模块与单片机相连接；所述单片机分别与充气阀和自检阀控制连接；所述单片机连接有电源模块、液晶显示模块和通信模块；所述压力变送器还连接有压力表和泄漏阀；所述单片机通过电磁阀驱动电路输出控制充气阀、自检阀和泄露阀。本实用新型提供的系统检测精度高，并且体积小、操作灵活方便。
【专利说明】
-种基于单片机的气体测漏仪系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于密封性检测领域，具体设及一种基于单片机的气体测漏仪系统。
【背景技术】
[0002] 现代农产技术的不断进步，对检测手段提出了越来越高的要求。气密性检测作为 检测方式的一种，在保证产品质量方面起着越来越重要的作用。特别是在汽车行业，能否保 证汽缸的气密性，直接影响着汽车的性能。随着测漏技术的发展，气体测漏仪的研究使测漏 技术得到了更广泛的应用。传统的测漏方法操作不灵活，容易产生误判，而且不利于数据的 存储分析。直压式气体测漏由于其有原理简单、成本较低、方便实用、干净无污染等优点，在 气密性检测领域受到广泛的青睐。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种操作简单、检 测精度高的基于单片机的气体测漏仪系统。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用W下技术方案：
[0005] -种基于单片机的气体测漏仪系统，包括单片机、压缩气源、用于检测被测工件参 数的溫度变送器和压力变送器;所述压缩气源依次连接有模拟调压器、充气阀和自检阀，所 述压力变送器设置在充气阀和自检阀之间；所述压力变送器、溫度变送器分别通过A/D转换 模块与单片机相连接;所述单片机分别与充气阀和自检阀控制连接;所述单片机连接有电 源模块、液晶显示模块和通信模块;所述压力变送器还连接有压力表和泄漏阀;所述单片机 通过电磁阀驱动电路输出控制充气阀、自检阀和泄露阀。
[0006] 进一步的，所述单片机还连接有键盘。
[0007] 进一步的，所述压缩气源与模拟调压器之间还设置有过滤器。
[000引进一步的，所述单片机采用AT89巧8单片机。
[0009] 进一步的，所述A/D转换器采用ADS1110模/数转换器。
[0010] 进一步的，所述液晶显示模块采用邸M240128-6型图形点阵式液晶显示模块。
[0011] 进一步的，所述通信模块采用MAX232忍片。
[0012] 进一步的，所述压力变送器采用DMP33H高精度压力变送器;所述溫度变送器采用 销电阻溫度传感器。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有W下有益的技术效果:本系统采用单片机作为 控制器，并将压力变送器设置在充气阀和自检阀之间，大大减小了系统的体积，使用方便、 灵活;并且设置有液晶显示模块，能够即时显示参数。同时本系统通过设置溫度变送器和压 力变送器，同时采集溫度信号和压力信号，能够有效的提高系统检测精度，同时为实现快速 测量提供了有效的依据;并且设置有通信模块，方便数据的存储和分析。
[0014] 进一步的，通过设置键盘，方便对系统的控制和初始数据的输入。
[0015] 进一步的，通过设置过滤器，能够有效过滤掉压缩空气内的杂质，保证测试精度和 工作过程中的安全。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型系统结构框图。
[0017] 图2为本实用新型ADS1110与单片机连接电路图。
[0018] 图3为本实用新型溫度信号采集电路图。
[0019] 图4为本实用新型溫度处理信号与单片机的连接电路图。
[0020] 图5为本实用新型液晶显示模块与单片机接口电路图。
[0021 ]图6为本实用新型通讯模块与单片机接口电路图。
[0022] 图7为本实用新型电磁阀驱动电路图。
[0023] 图8为本实用新型电源模块原理图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
[0025] 参见图1，本实用新型包括单片机、压缩气源、用于检测被测工件参数的溫度变送 器和压力变送器;所述压缩气源依次连接有模拟调压器、充气阀和自检阀，所述压力变送器 设置在充气阀和自检阀之间;所述压力变送器、溫度变送器分别通过A/D转换模块与单片机 相连接;所述单片机分别与充气阀和自检阀控制连接;所述单片机连接有键盘、电源模块、 液晶显示模块和通信模块;所述压力变送器还连接有压力表和泄漏阀；所述单片机通过电 磁阀驱动电路输出控制充气阀、自检阀和泄露阀。所述压缩气源与模拟调压器之间还设置 有过滤器。所述单片机采用AT89巧8单片机;A/D转换器采用ADS1110模/数转换器;液晶显示 模块采用邸M240128-6型图形点阵式液晶显示模块;通信模块采用MAX232忍片。
[0026] 参见图2,图2为ADS1110与单片机连接电路。因为AT89巧8本身没有集成12C接口电 路，因此需要用其1.0接口来模拟实现12C接口电路，运里选用P1.0和P1.1两个引脚来模拟 12C总线的两个引脚。P1.0作为数据SDA引脚，它的作用是由主机和从机来驱动它W传送数 据;P1.1作为时钟SCL引脚，由主机来驱动它，W产生传送数据所需要的时钟信号，时钟信号 通过对单片机编程产生。
[0027] 数据线和时钟线都需要上拉电阻，因为12C总线驱动器是漏极开路驱动器，运些电 阻的大小取决于总线的工作速度和总线电容阻值。较高的电阻功耗较低，但会延长总线的 转换时间，限制总线速度;阻值较低的电阻，允许总线高速运转，但功耗较高。长总线的电容 高，需要较小的上拉电阻来补偿，电阻不应太小，如果电阻太小，总线驱动器可能不能将总 线拉低。上拉电阻的典型值一般为化~1 Ok，本实施例采用1 Ok上拉电阻。
[0028] 压力信号的采集是整个系统的核屯、，压力变送器的精度是影响系统精度的主要因 素。所W应选择压力变送器的主要依据就是高精度。要求对系统的微小压力变化就能检测 出来。压力变送器的精度直接影响系统的精度，要满足0.1%的压力差检测精度，压力传感 器的精度必须更高。而且压力量程必须满足2-20bar的系统量程范围。
[0029] 本系统采用的是德国原装DMP33H高精度压力变送器。其压力精度满足0.05%F0C (满量程调节），对外提供标准压力接口 G1/2或G1/4,压力量程为0-20bar，输出信号为标准2 线制4~20mA，供电电源为12~36VDC。
[0030] 销电阻溫度传感器是利用其电阻和溫度成一定函数关系而制成的溫度传感器，由 于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等，被广泛用于中溫(-200°C~650°C) 范围的溫度测量中。参见图3,本系统采用非平衡电桥结合模拟校正电路来实现对溫度信号 的处理，硬件电路简单可靠，同时又大大地提高了销电阻测溫的精度，并且考虑到A/0转换 器存在一定的死区，用一个加法器将系统的输出信号提高一个固定的电平。
[0031] 参见图4,由于ADS1110支持12C总线协议，12C可W同时连接128个从设备。所W溫度 信号经过处理后直接送入ADS1110中，ADS1110的输出信号连入系统的虚拟12C总线上P1.1 和P1.2。溫度信号采集电路与单片机的接口与压力信号的接口基本相同，只不过ADS1110的 内部地址不同而已。
[0032] 参见图5,单片机利用数据与控制信号直接采用存储器访问形式来控制液晶模块。 单片机数据口 P0 口直接与液晶显示模块的数据口连接，单片机哀百，胃作为液晶显示模块 的读、写控制信号，液晶显示模块巧巧％挂在巧V上。孺、C/巧信号分别接到单片机P2.6、 P2.1上。液晶模块就相当于单片机的外部存储器一样，单片机可W方便的控制数据与指令 的输入输出。液晶的指令代码入口地址为#8201H，此时^为低电平选通，(f/巧为高电平，为 控制命令字的读写地址。数据入口地址为8000H，此时芭i为低电平选通，C/巧也为低电平， 为数掘的读写地址。单片机P2 口的最高位P2.7与81巧5的使能端连接高电平为不使能。所W 对液晶的读写数据与指令代码的操作必须先封锁81巧5。液晶接口的1，2脚为背光电压的输 入端。本系统采用现有的液晶背光忍片化P-60,该忍片可W驱动lOin2的液晶屏，足W满足 本系统的需要。
[0033] 参见图6,其中电容〔401、〔402、〔403、〔404与232忍片共同构成一组倍压电路为忍 片提供232驱动电压。本系统只用一组转换电路即可，忍片的9脚和10脚分别于单片机的 RXD，和TXD连接，信号满足TTL电平信号标准，7脚和8脚连接至化B9接口的3脚与2脚，DB9的5 脚与系统的数字信号地连接。通过此连接系统可W完成与外界的通讯。
[0034] 驱动模块是系统的执行机构，是构成闭环系统的一个重要环节。系统输出与电磁 阀的接口电路如图7所示。电磁阀6013为微型电磁阀，直动式常闭型。系统上电时处于闭合 状态，当接收到控制信号时，PB0为高电平，Ξ级管导通，24V电压加到电磁阀上，电磁阀处于 开通状态。当控制信号PB0为低电平时，Ξ级管截止，电磁阀关闭。但是由于电磁阀属于感性 负载会在关闭的瞬间在2脚处产生一个很高的冲击电压，容易击穿Ξ级管，所W加入一个反 向续流二极管。其目的主要是为了保护Ξ级管。
[0035] 本系统需要输出控制得电磁阀包括充气阀、自检阀和泄露阀，其连接电路与工作 原理与上面电路类同，不再详细叙述。
[0036] 参见图8,本实用新型系统共需要5组直流稳压电源为系统供电。+24V为电磁阀提 供驱动电压;+12V、. 12V电源为数据处理电路的运算放大器供电；+5v电源主要为单片机及 所有外围设备供电；.15V电源为液晶提供驱动电压。
[0037] 电网电压经过变压器与桥式整流电路后变成直流电。在经过一个有极性电容和一 个无极性电容后滤去低频和高频谐波分量在稳压块的输入端产生一个基本稳定的电压。经 过稳压块后产生一个稳定的直流电压。稳压块的输入端要满足在电网电压下降至最低时还 至少比输出端的电压高3V。由于+5V和.12V所提供的负载电流很低所W可W直接将其连接 到+12v稳压块和.15V稳压块的后端，节省了变压器副端的输出。
[0038]本实用新型的工作过程是：（1)首先打开气源，压缩气体经过过滤器W后变成了纯 净的气体，再经过模拟调压器W后就得到了一个相对稳定的压力输出。此压力输出根据不 同的检测对象而不同。（2)单片机上电W后首先选择不同的测试程序进行测试，测试程序的 选择主要依据模拟调压器输出压力的设定和不同被测件的参数不同。开始测试W后，当接 收到启动检测的信号时就打开充气阀和自检阀对被测工件进行充气，充气时间结束系统进 入平衡等待时间，平衡阶段结束后，系统开始采集压力传感器和溫度传感器的信号进行检 巧。，系统进入检测阶段，检测阶段结束后系统将检测的结果显示到液晶上并保留结果数据， 同时打开泄露阀将检测气体排出。一次完整的检测过程就结束，系统准备下一次检测。系统 的充气时间，平衡时间和测量时间均由测试程序设定。（3)当检测了一定数量的工件后就可 W选择将一段时间的检测结果通过通信模块输出给上位机。
【主权项】
1. 一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，包括单片机、压缩气源、用于检测 被测工件参数的温度变送器和压力变送器;所述压缩气源依次连接有模拟调压器、充气阀 和自检阀，所述压力变送器设置在充气阀和自检阀之间；所述压力变送器、温度变送器分别 通过A/D转换模块与单片机相连接;所述单片机分别与充气阀和自检阀控制连接;所述单片 机连接有电源模块、液晶显示模块和通信模块;所述压力变送器还连接有压力表和泄漏阀； 所述单片机通过电磁阀驱动电路输出控制充气阀、自检阀和泄露阀。2. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述单片机 还连接有键盘。3. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述压缩气 源与模拟调压器之间还设置有过滤器。4. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述单片机 采用AT89C58单片机。5. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述A/D转 换器采用ADS1110模/数转换器。6. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述液晶显 示模块采用EDM240128-6型图形点阵式液晶显示模块。7. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述通信模 块采用MAX232芯片。8. 根据权利要求1所述的一种基于单片机的气体测漏仪系统，其特征在于，所述压力变 送器采用DMP331i高精度压力变送器;所述温度变送器采用铂电阻温度传感器。
【文档编号】G01M3/26GK205449410SQ201620163136
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】兀旦晖, 郑恩让, 杨萍, 赵晨飞
【申请人】陕西科技大学