专利名称:便携式智能测温仪的制作方法
便携式智能测温仪属于一种温度测量仪表，可广泛用于冶金、机械、科研等部门中对钢、铁、铜、铝等金属液出炉或浇铸温度的连续或瞬时测量。
目前国内外同类产品均系常规电子线路组成，一种仪表只能配用一种电偶，使用范围受到局限，性能价格比低，对温度与热电势间的非线性关系线性化处理的精度低，测量误差偏大，而且功能也不够齐全，如不能实现自动调零、掉电指示、对操作和不允许使用的条件也不能实现自诊断等。
经湖南省国际联机检索服务部从DIALOG系统中《世界专利索引》文档(F350和F351)检索后，也未发现本实用新型。
本实用新型的目的在于提供一种能配用四种不同电偶、高精度测量、高可靠性、功能齐全、性能价格比优良的以微机为核心的便携式智能测温仪。
本测温仪由放大器漂移值检测电路〔1〕、环境温度检测电路〔2〕、铂铑30——铂铑6电偶(即电偶B)、输入电路〔3〕、铂铑10——铂电偶(即电偶S)输入电路〔4〕、镍铬——镍硅电偶(即电偶K)输入电路〔5〕、钨铼3——钨铼25电偶(即电偶W)输入电路〔6〕、断偶检测电路〔7〕、由干电池稳压为5V的单一整机电源电路〔8〕、测量方式选择〔9〕、输入通道选择〔10〕、负电源发生器〔11〕、由三刀八位波段开关组成的电偶信息输入及状态识别切换电路〔12〕、由一只型号为LM324四集成运放等器件分别组成的放大器电路〔13〕和掉电指示电路〔22〕、由型号为5G14433的3 1/2 位(相当于二进制十一位)A／D转换器等组成的A／D转换电路〔14〕、由型号为74LS244组成的输入接口电路〔15〕、〔27〕、型号为Z－80的微处理器〔16〕、型号为74LS273的输出接口〔17〕、〔18〕、液晶显示驱动器〔19〕、3 1/2 位液晶显示器〔20〕、方波发生器〔21〕、RAM〔23〕、EPROM〔24〕、译码器〔25〕、晶振〔26〕、复位电路〔28〕等组成。
本测温仪的工作过程可结合附图所示的系统框图来说明根据固化在EPROM〔24〕中控制程序的要求，在执行测温程序前先必需执行测温准备程序，并且切换开关〔12〕应先切换到放大器漂移值输入〔1〕的位置。接通电源开关，程序自动启动(或按下复位按钮启动程序)，在执行初始化程序后，显示器显示相应提示符，接着查询切换开关〔12〕，若已指〔1〕位置，则将放大器的漂移值ep(平均值)输入微机，存贮和显示该值。接着查询切换开关〔12〕，若已切换到〔2〕位置，则先将自由端温度补偿电路中铜电阻上随环境温度而变的电平值输入微机，再求出当前环境温度值Tf，存贮并显示Tf然后将标志单元置1。(Tf值允许在0～50℃范围内变化，当Tf＜0℃或Tf＞50℃时，分别显示“－050”和“＋050”，并停止程序的执行。)接着用户根据配用的电偶将切换开关〔12〕切换到〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕中的任一位置后，按下复位按钮，重新启动程序，程序就自动进入测温程序。首先将显示器复位，然后判断标志单元是否置“1”，若为“1”，表示测温准备程序已执行过了，需要的数据已存入微机(否则就是操作出错，显示相应重新操作记符，要求用户按规定的操作顺序重新依次执行)。接着当用户将电偶置入金属液内，电偶产生的热电势值经切换开关〔12〕引入放大器〔13〕，按一固定放大倍数放大后，送A／D转换器〔14〕转换成数字量，经输入接口〔15〕输入微机。若测量方式选择开关〔9〕在Ⅱ档时，则先将本次输入的热电势值eo本与上次输入的热电势值eo上相比较，取其大者作为eo本(若测量开关在Ⅰ档时，则不进行上述比较)，然后将eo本与eP相减，得到输入热电势的真实值eop，在判别用户使用的电偶是哪一种后，根据Tf值求出对应电偶自由端温度补偿值eb，再将eb与eop相加或相减，求出对应于零度时的热电势值es，然后将es与测温下限对应的热电势值emin相比较，若es＜emin，表示被测温度还低于测温下限，显示器在显示低于测温下限的相应记符后，又返回入口，重新执行上述过程，直至es＞emin后，再判断es是在整个测温范围内的哪一段(每百度为一段)，根据每段线性化系数求出温度值Tx，若Tx大于测温上限，则显示高于测温上限的相应记符，并停止程序的执行；若Tx高于测温下限低于测温上限时，则将Tx值经输出接口〔17〕、〔18〕输出至驱动器〔19〕，在显示器〔20〕上显示出来。然后程序又返回入口进行下一个循环，直至测出金属液的最高温度值。本测温仪对温度的响应速度为0.25秒，在几秒钟内，被测温度值就稳定下来，即可得到峰值(选择测量Ⅱ档时)，只要不关闭电源，即使电偶脱离金属液，峰值也能始终保持在显示器〔20〕上；或得到当前金属液温度值(选择测量Ⅰ档时)，此值不能保持；当发生断偶时，断偶检测电路立即检测出来，并在显示器〔20〕上显示出断偶记符，随后停止程序的执行。当电池使用日久，电压下降到低于额定值时，掉电指示〔22〕电路立即驱动发光二极管发光，请求用户更换新电池，从而保证了电源的质量。
本测温仪与已有的便携式测温仪相比，有以下特点
1.能配用四种不同电偶，大大地扩大了应用范围，降低了硬件材料的消耗，一台测温仪实现了四台同类产品的测温功能，具有优良的性能价格比。
2.对温度与热电势间非线性关系的线性化，常规测温仪共同的特点是在整个测温范围内用一条直线关系近似取代曲线关系，线性化精度低，本测温仪用软件实现分段(每百度分段)线性化，线性化精度高而软件占用的存贮容量又少。
3.用软件实现自由端温度补偿，补偿精度高。
4.对放大器漂移，无论是以精心匹配元器件的参数，还是选择高精度低漂移组件，常规电子器件均不可能完全消除漂移，而严格器件的参数以达到匹配，必然增加调试工作的困难，选用高质量的器件，又无疑要大大提高费用，而本仪器应用软件消除了放大器漂移对测量精度的影响。
5.常规便携式测温仪需用手动调零，而本测温仪实现了自动调零。
6.采用的3 1/2 位A／D转换器转换精度高达±0.05％，而价格又远低于常用的12位或8位A／D转换器。
7.自动实现峰值保持，简化了操作。
8.采用掉电比较电路，在工作电压低于额定值时自动实现掉电指示，保证了工作电源的质量。
9.对温度响应的速度比常规便携式测温仪快。
10.对操作错误及不允许使用的条件实现自动诊断。
实施例我们用便携式智能测温仪，在某厂铸造车间现场对铁水进行测温考察，其结果如下配铂铑10——铂热电偶头，在出铁槽中测得出铁温度1489℃，响应时间7秒；随后在0.8T铁水包(实际铁水量约0.5T冷包)中测得铁水温度1435℃，响应时间6秒；手端包测温二次，一次1363℃，响应时间5秒；另一次1347℃，响应时间7秒。
配铂铑30——铂铑6热电偶头，在出铁槽中测得出铁温度1491℃，响应时间5秒；随后在0.8T铁水包(实际铁水量约0.5T，冷包)中测得铁水温度1431℃，响应时间4秒；浇铸过程中，在包中测得铁水温度1369℃，响应时间5秒。
配钨铼3——钨铼25热电偶头，在0.8T铁水包(实际铁水量约0.7T，冷包)中测得铁水温度1417℃，响应时间17秒；浇铸过程中，在小抬包(容量约60kg)测温二次，一次1362℃，响应时间19秒；另一次1304℃，响应时间22秒。
便携式测温仪，测温精度高，响应时间快，使用方便，操作简单，性能可靠，符合铸造工艺和现场测试要求。
注响应时间指测温枪偶头扦入铁水中开始至出现温度峰值稳定止的时间(即包括电偶头反应时间)。
权利要求
1.一种用微机控制的便携式智能测温仪，由放大器漂移值输入[1]、环境温度值输入[2]、电偶输入电路、断偶检测[7]、稳压器[8]、测量方式选择[9]、输入通道选择[10]、负电源发生器[11]、切换电路[12]、放大器[13]、A/D转换器[14]、输入接口[15]、[27]、微处理器[16]、输出接口[17]、[18]、液晶显示驱动器[19]、液晶显示器[20]、方波发生器[21]、掉电指示[22]、RAM[23]、EPROM[24]、译码器[25]、晶振[26]、复位[28]、等电路组成，其特征为a、微处理器型号为Z-80；b、A/D转换器采用3 1/2 位(相当二进制十一位)A/D转换器，其型号为5G14433(或对应国外型号)；c、整机电源是由干电池稳压为5V的单一电源；d、不同电偶信号输入及状态的识别是由三刀八位波段开关切换完成的；e、由一只型号为LM324的四层集成运放分别组成所需的放大器和掉电指示电路；f、显示器采用3 1/2 位液晶显示器；g、可配用四种电偶的型号为铂铑30-铂铑6、铂铑10-铂、镍铬-镍硅、钨铼3-钨铼25。
专利摘要
便携式智能测温仪属于温度测量仪表，它针对目前同类产品配用电偶单一、测量误差偏大、功能不够齐全等不足，采用微机技术实现能配用四种不同电偶对温度进行高精度测量，具有自动调零、补偿、诊断、峰值保持、断偶指示、掉电指示、连续或瞬时测量等功能。并且携带方便、操作简单、性能稳定、工作可靠，对温度响应快速直观。可广泛用于冶金、机械、科研等部门中对钢、铁、铜、铝等金属液出炉或浇铸温度的测量。
文档编号G01K7/02GK86201219SQ86201219
公开日1986年10月29日 申请日期1986年3月4日
发明者刘自盛, 赵翰章 申请人:湖南省机械研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan