智能型温度测试仪的制作方法

专利名称:智能型温度测试仪的制作方法
本实用新型属于测温仪表技术领域：
，并与微处理机技术有关。
迄今为止测量温度的仪器种类繁多，一般说来有以下三种类
1、平衡电桥类；如XWY系列仪表，这种仪表用热电偶做为传感器，一种仪表只能使用一种型号的热电偶，而且冷端补偿必须使用铜电阻桥路，此类仪表的读数，指示精度都比较差，因此应用领域受到了一定限制。
2、电子电位差计；例如常用的UJ－3x等UJ系列地电位差计。此类仪表尽管可以达到较高的精度，但使用方法繁锁，因没有冷端补偿及线性修正，测出的mV数据要人工查表求出对应的温度值，这种方法测量点的数量受到限制，与微机连接也存有一定困难。
3、电子线路的测温仪表，这类仪表传感器一般只能使用热电阻或P－N结做为传感器，由于传感器本身的一致性很差，测温范围比较窄，使这类仪表应用领域受到一定限制。
为解决上述一系列问题，提出一种可用各种型号热电偶作为传感器的，测温精度高，用途广泛的微机“智能化”测温仪表为本发明的目的。
本实用新型是以热电偶为测温传感器，测温传感器将测量信号输入到二次仪表，二次仪表由可以自动多路切换输入信号的信号输入选择器；可用各种材料的感温元件，配合相应的软件进行修正的冷端补偿器；放大倍数可由译码器控制的微电量放大器；译码控制器；以微型计算器为主要元件的中央处理器；4K位监控程序器；随机存贮器；数码显示器；打印输出器；键盘输入器以及相应的电子电路板和仪器箱等附件有机组合为一体共同组成本实用新型。
本实用新型的传感器可以用各种材料的电偶比如可以是铜－
铜、镍铬－镍铝、铂－铑铂、双铂铑，也可以是以mV信号为输出的各种传感器。传感器将测量到的温度信号以mV值输入到信号输入选择器，传感器的数量可由1－62路任意选择，在某些条件下，也可以通过增加辅件，将数量增加到128路。传感器可以是同一种类的材料，比如单独使用铜－
铜的，也可以是一种以上的材料同时使用，比如某些测量点
铜－
铜的，某些测量点用镍铬－镍铝的，某些测量点用其他的，同时将测量的信号输入到信号选择器。测量的信号是通过八路的八通道电子开关输入的，(输入信号逻辑示意图如图3所示)每个选择开关有一个选择端子，由中央处理器和译码器选择信号的输入与否，共同完成信号的输入工作。这种输入方式淘汰了传统的干簧继电器等接触型开关，选用了模拟量电子开关从而使可靠性能大大提高，驱动功率大大下降。
同传统的平衡电桥类一样，本实用新型也需要有冷端补偿器，本实用新型的冷端补偿器是利用恒流半导体P－N结随温度变化而结压降变化的线性关系，首先将温度一结压降的关系存入内监控程序器，工作时由仪器测出放置在环境温度中的P－N结的mV结压降，由仪器内存的软件程序读出相应的环境温度。仪器将环境温度转化成mV电势，将此环境温度所对应的mV值与热电偶测点输入的mV值相加作为输入，从而达到了冷端温度补偿的作用。本实用新型的冷端补偿器也可用一般的热电阻作为环境温度的感温件，如铂电阻体等。
为了提高仪器的测量精度，仪器的微电量放大器的放大倍数可随输入信号不同，由八位微计算器CPU控制，经译码器自动切换放大倍数，以求得最大的增益。为此目的选用了调制型自稳零高阻抗运算放大器。仪器在译码器的控制下自动判别输入信号的大小，当输入信号小于某值时，放大倍数跳高一挡，当输入信号大于某值时，放大倍数跳低一挡，本仪器共设置6挡放大倍数，根据需要挡次可增加或减少。附图4给出了本部分的控制程序图，附图5为本部份硬件构成示意图。其他电路构成均为传统的电路，比如传统的译码器电路等。
仪器的控制中心是一片八位微处理器Z－80CPUA，整个控制及数据处理部分由下列部件所组成4K位可编程监控器，随机存贮器，同中央处理器一起，共同完成了仪器多功能测量及显示打印等动作。它们分别由可编程监控器(EPROM)和随机存贮器RAM构成，其单片容量可以是2K位，4K位或8K位、16K位。它们的主要功能在于在可编程监控器EPROM中存入仪器所需要的各类操作功能软件。如输入信号的切换，放大倍数的调整，冷端补偿功能、线性化校正功能等，使仪器按设计者的要求完成特定的运行程序。而随机存贮器RAM则是随机存贮运算的中间过程以及由用户每次使用时所设定的各种功能，如输入的路号，选择的热偶型号以及打印、显示的格式等。
打印输入器为16点阵微型打印机，它可根据中央处理器的指令打印各参数。
仪器各类功能的设定是靠数字组合键盘直接输入的。它由12位数字组合键，12个功能键进行各种参数的设定，它可以分别设设定时间，电偶种类、测量组号、打印、显示各种测量参数以及上下限报警等功能。数码显示器可以选用八段LED发光管分别显示0～9及小数点。
本实用新型基本是由上述几大部分组成的，所有的电路及电子元件均为常规电路及传统产品，经焊接组合调试，安装在仪表箱内共同组成了本实用新型。
本实用新型的全部工作过程为
由最多62只(或128只)热电偶取得温度／mV信号，按照用户设定所选择的输入路号，经自动多路切换开关选择输入，同时采集热电偶冷端补偿温度经放大倍数可自动跳挡的高精度自动稳零放大器放大后送入12位A／D转换器，变成相应的八位数字量，进入中央处理器CPU。CPU的工作程序是由固化在4KEPROM(可编程存贮器)中的程序进行控制的。用户对输入的形式，热偶选择的种类、打印、显示的格式可通过设定键盘进行输入设定，由4K位的RAM(随机存贮器)送给CPU，CPU在EPROM和RAM的控制下，选择62只输入的路号、放大倍数的跳挡，进行热偶冷端补偿、进行温度／mV电势的非线性校正以及进行各种有关计算，送八位数码显示和打印机打印。
本实用新型结构新颖、精度高、功能齐，使用方便，可靠性强。可广泛用于各种多路测温的场合，上述积极效果是现有技术不可比拟的。
及实施例
附图1为本实用新型外形结构示意图。
附图2为本实用新型结构框图(本图同时做为说明书摘要附图)。
附图3为自动多路切换输入信号逻辑图。
附图4为微电量放大器放大倍数控制程序图。
附图5为微电量放大器放大倍数控制硬件示意图。

具体实施方式 本实施例的仪器采用Z80ACPU做为中央处理器，监控程序固化在EPROM2716中(可以为2732等)随机存贮器选用61162K位蕊片，输入选择器使用八选一模拟量电子开关，型号为4051。高精度前置放大器选用第四代运算放大器7650CPD，12位逐次逼进A／D转换器为AD1210蕊片，它将模拟量转化为相应的数字量。译码器使用74系列138构成。8位数字显示使用八段LED发光管，分别显示0～9及小数点。打印输出使用16点阵微型打印机。
上述元件用常规的电路焊为一体。经调试组装在仪器壳内就可以使用。本实施例可同时对1～62路热电偶进行测量，仪器测温分辨率为0.1℃，在－100℃～＋100℃范围内，测温精度为±0.21℃，在－200℃～＋400℃范围内测量精度为±0.4℃。
权利要求
1、一种由传感器和二次仪表所组成的智能型温度测试仪，其特征是所述的传感器为热电偶传感器或是以mV信号为输出的传感器，所述的二次仪表由可以自动多路切换输入信号的信号输入选择器，可以用各种材质的感温元件并配合相应软件进行修正的冷端补偿器，放大倍数可由译码器控制的微电量放大器，译码控制器，以微型计算器为主要元件的中央处理器，4K位监控程序器，随机存贮器，数码显示器，打印输出器，键盘输入器以及相应的电子电路有机组合为一体。
2、如权利要求
1所述的智能型温度测试仪，其特征在于热电偶传感器是铜－
铜传感器，或者是镍铬－镍铝传感器，或者是铂－铑铂传感器，或者是双铂铑传感器。
3、如权利要求
1所述的智能型温度测试仪，其特征在于信号输入选择器由分别控制选择八路输入信号的八只八通道电子模拟开关组成。
4、如权利要求
1所述的智能型温度测试仪，其特征在于冷端补偿器的感温元件是P－N结，或者是铂电阻。
5、如权利要求
1所述的智能型温度测试仪，其特征在于中央处理器为八位微型计算器。
6、如权利要求
1所述的智能型温度测试仪，其特征在于微电量放大器为调制型自稳零高阻抗运算放大器。
7、如权利要求
1所述的智能型温度测试仪，其特征在于键盘输入器由12只数字组合键，12只功能键组成。
专利摘要
一种智能型温度测试仪，由电偶型温度传感器，以及信号输入选择器、冷端补偿器、微电量放大器、译码控制器、中央处理器、监控程序器、存贮器、显示器、打印器所组成，可测量多路温度，并可根据输入设定，巡回检测、打印所需信号的温度值并配有高低位报警。本仪器结构新颖、精度高、功能齐，可广泛用于测温的各种场合。
文档编号G01K7/02GK86206947SQ86206947
公开日1987年8月5日 申请日期1986年9月16日
发明者周晓晴, 韩江源, 沈明, 党立群 申请人:北京市太阳能研究所