一种智能比热容测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种智能比热容测试系统，该智能比热容测试系统由电源模块、加热控制模块、数据采集模块、外部接口模块、通讯模块和控制模块组成。本实用新型是利用单片机测控技术和传感器技术，能够快速实时显示测量数据、存储实验数据、给出时间点的数据曲线并直接给出测量结果，具有自动化程度高、结构紧凑、使用简单、测量准确、读数方便、性能优良和扩展简洁的优点，有效降低了实验系统的复杂度，提高了系统可靠性和测量精度。
【专利说明】一种智能比热容测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测试系统，特别是一种智能比热容测试系统，属于智能仪器设计领域。
【背景技术】
[0002]物质的比热容反映了物质在没有相变的情况下物质吸热或放热的能力。比热容是一个重要的物理量，物质比热容的测量是物理学的基本测量之一。
[0003]测量液体比热容的方法有混合法、冷却法、物态变化法和电热法等，其中，混合法将已知热容和温度的固体与待测液体混合的方法；比较法将待测液体与已知比热容的纯水在同样测量条件下比较的方法；电热法用电热丝加热待测液体并测量液体温度变化与吸热量之间的关系的方法，具有消除环境热交换带来的影响，测量结果准确度较高的优点。
[0004]传统的电热法测液体比热容实验，加热电压用电压表来测量，加热电流用电流表来测量，加热时间用秒表来测量，温度变化用温度计来测量温度变化，使用仪器很多，构成复杂，操作不便。
[0005]比热容的测定对于了解物质的结构、确定物质的相变、鉴定物质的纯度以及新能源的开发和新材的研制等方面，都起着重要作用。为了方便比热的方便测量，设计了一种智能比热容测试系统。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种智能比热容测试系统。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种智能比热容测试系统，该智能比热容测试系统由电源模块、加热控制模块、数据采集模块、外部接口模块、通讯模块和控制模块组成，其特征在于:电源模块连接外部接口模块为控制模块和加热传感模块提供电能；加热控制模块为测量溶液提供热源，同时将测量溶液里的温度状况反应给数据采集模块；数据采集模块将结果进行转换模数转换成电压信号和电流信号，并传给控制模块；控制模块将结果传给外部接口模块的LCD液晶显示屏和通讯模块；外部接口模块通过LCD液晶显示屏显示测量出的结果；通讯模块能够增加系统的扩展功能，可以实现对仪器与PC机的串行通信。
[0008]电源模块包括加热器电源、传感器电源和电路板供电电源；加热控制模块包括搅拌器、内筒、绝热外筒、加热电阻丝和温度传感器；数据采集模块包括电压测量电路、电流测量电路和温度测量电路和A/D转换电路；外部接口模块包括LCD液晶显示屏、数据接口和电源接口 ；通讯模块是通过PC机来完成的；控制模块是通过单片机来完成的。
[0009]本实用新型的有益效果是该系统在设计时，引入单片机测控技术和传感器技术，采用了模块化的设计思想，将功能集成化，有效地降低了实验系统的复杂度，提高了系统可靠性，直接给出实验结果而且可以图形显示温度变化曲线等，更重要的是提高了实验精度。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为一种智能比热容测试系的结构图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本实用新型的具体结构作进一步说明。
[0012]图1中，1一加热传感模块,2—电源模块，3—外部接口模块，4一通讯模块，5—控制模块，6—数据采集模块。
[0013]如图1所示，将系统中的实验部分加热电阻丝、温度传感器、内筒、绝热外筒和搅拌器进行安装组成加热控制模块I。将内筒置于绝热外筒之内，通过加热电阻丝给溶液加热，同时不断用搅拌器进行搅拌，使得热量在溶液中均匀扩散，最后通过温度传感器将溶液的温度传给数据采集模块6。
[0014]电源模块2包括加热器电源、传感器电源和电路板供电电源。加热器电源为溶液加热提供加热电能，而加热电源功率调节和开关控制分别由可调稳压模块和继电器实现；传感器电源为传感器提供工作电压；电路板供电电源保证控制模块电路上的电压正常。
[0015]加热器电源需要可产生可达OV?15V/2A的输出。温度测量的关键部件是温度传感器，温度传感器的工作电源的稳定性至关重要，为此单独为其提供一个+ 12V的稳定电源。考虑到数字电路对A/D单元可能产生的干扰，设计电路如下:变压器输出经过整流、滤波后分为两路，一路经集成稳压器稳压，为A/D单元供电；另一路经另外一个集成稳压器稳压后，为数字电路供电。数字电路与A/D单元分开供电，有效地抑制了数字电路对A/D单元的干扰，提高了系统的可靠性。
[0016]数据采集模块6是本仪器的核心模块包括电压测量电路、电流测量电路和温度测量电路和A/D转换电路。数据采集模块6完成对加热电压、加热电流和温度的数据采集，采集到的数据在控制模块5中进行滤波、非线性校正和标度转换处理，得到的加热电压、加热电流和温度结果送到LCD液晶显示屏中进行显示。
[0017]实验时开始加热，加热回路中的继电器的开合，同时控制模块5中的定时器开始计时，加热时间实时显示于LCD液晶显示屏上，控制继电器断开，加热随即结束，定时器计时也结束。
[0018]外部接口模块3包括IXD液晶显示屏和电源接口。IXD液晶显示屏不但能显示测量数据，还能显示测量曲线；数据接口用来采集输入实验测量出的数据，递交给控制模块5进行处理；电源接口用来连接外部电源。
[0019]通讯模块4通过PC机来完成，主要是为了增加系统扩展功能，实现串行通信和对测试系统的控制。
[0020]当进行实验使用系统时，通过外部接口模块3连接电源模块2，电源模块2同时为控制模块5和加热传感模块I提供电能，之后，加热控制模块I为测量溶液提供热源，将测量溶液里的温度状况通过温度传感器反应给数据采集模块6，数据采集模块6将结果进行模数转换成电压信号和电流信号，并传给控制模块5。最后，控制模块5将结果反映到外部接口模块3上，外部接口模块3通过IXD液晶显示屏显示出测量的结果；控制模块5将结果反映给通讯模块4上，与此同时，通讯模块4也可以根据用户需要对控制模块5进行控制调节。[0021]本实用新型是利用单片机测控技术和传感器技术，能够快速实时显示测量数据、存储实验数据、给出时间点的数据曲线并直接给出测量结果，具有自动化程度高、结构紧凑、使用简单、测量准确、读数方便、性能优良和扩展简洁的优点，不仅有效降低了实验系统的复杂度，提高了系统可靠性和测量精度。
【权利要求】
1.一种智能比热容测试系统，其特征是:电源模块连接外部接口模块为控制模块和加热传感模块提供电能；加热控制模块为测量溶液提供热源，同时将测量溶液里的温度状况反应给数据采集模块；数据采集模块将结果进行转换模数转换成电压信号和电流信号，并传给控制模块；控制模块将结果传给外部接口模块的LCD液晶显示屏和通讯模块；外部接口模块通过LCD液晶显示屏显示测量出的结果；通讯模块能够增加系统的扩展功能，可以实现对仪器与PC机的串行通信。
2.根据权利要求1要求所述的一种智能比热容测试系统,其特征是:电源模块包括加热器电源、传感器电源和电路板供电电源。
3.根据权利要求1要求所述的一种智能比热容测试系统，其特征是:加热控制模块包括搅拌器、内筒、绝热外筒、加热电阻丝和温度传感器。
4.根据权利要求1要求所述的一种智能比热容测试系统,其特征是:数据采集模块包括电压测量电路、电流测量电路和温度测量电路和A/D转换电路。
5.根据权利要求1要求所述的一种智能比热容测试系统,其特征是:外部接口模块包括IXD液晶显示屏、数据接口和电源接口。
6.根据权利要求1要求所述的一种智能比热容测试系统，其特征是:通讯模块是通过PC机来完成的，控制模块是通过单片机来完成的。
【文档编号】G01N25/20GK203643379SQ201320771811
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】郭敏强, 朱裕, 李翔, 巩雪晴, 万鑫, 王邓超 申请人:郭敏强