一種熱電阻溫度自動校驗儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種熱電阻溫度自動校驗儀，它是模擬現場使用的熱電阻溫度傳感器，對熱電阻溫度測量儀表進行出廠自動校驗或維修后的熱電阻溫度測量儀表的測量誤差進行校正，從而提高熱電阻溫度測量儀表的測量精度。
【專利說明】一種熱電阻溫度自動校驗儀
(-)【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種熱電阻溫度自動校驗儀，它是模擬現場使用的熱電阻溫度傳感器，對熱電阻溫度測量儀表進行出廠自動校驗或維修后的熱電阻溫度測量儀表的測量誤差進行校正，從而提高熱電阻溫度測量儀表的測量精度。
(二)【背景技術】:
[0002]工業生產中廣泛使用熱電阻溫度測量儀表，對生產過程中的溫度進行測量，如果生產過程中發生熱電阻溫度測量儀表故障，導致儀表的顯示值錯誤，輕則產品全部報廢，重則產品和生產設備都要報廢，因此須經常對熱電阻溫度測量儀表進行校驗，判斷該熱電阻溫度測量儀表是否存在故障，以便及時處理。現有的溫度校驗儀表主要采用熱電阻模擬器，但熱電阻模擬器中采用的電阻精度不高，否則若采用標準的電阻不但笨重而且昂貴難普及。
(三)
【發明內容】
:
[0003]熱電阻溫度測量儀表的校驗，現有均采用熱電阻模擬器或電阻箱通過手動操作機械式轉換開關，模擬熱電阻溫度傳感器的多種電阻值，逐點手工校驗現場使用的熱電阻溫度測量儀表，檢測其是否存在故障，它不但操作程序復雜而且精度差，難以實現溫度測量的精確校驗。本發明介紹一種熱電阻溫度自動校驗儀，它具有精度高和電子電路簡單的特點，主要用于熱電阻溫度測量儀表的出廠校驗或對維修后的熱電阻溫度測量儀表進行校驗，校正其測量誤差。
[0004]所述一種熱電阻溫度自動校驗儀它由恒流源電路、電阻模塊、繼電器驅動模塊、信號調理電路、A/D轉換器、單片機模塊、非易失存儲器、顯示器和鍵盤組成。其中高精度的恒流源電路是采用標準電池作為集成運算放大器的基準電壓源，電阻模塊由一只標準電阻和6至40只精密線繞電阻及繼電器組成，它由繼電器驅動模塊驅動選通作為模擬熱電阻用。采用標準電池、標準電阻和精密線繞電阻是為了提高熱電阻溫度校驗儀的精度，其中標準電池也可以根據熱電阻溫度校驗儀精度要求采用精度稍低的REF195、MC1403等基準電壓IC組成的基準電壓源；精密線繞電阻也可以采用經過篩選的精密金屬膜電阻等電阻代替。所述信號調理電路是讓輸入信號滿足A/D轉換器輸入的要求，即提供電壓的轉換、輸入范圍及濾波放大等，如果A/D轉換器輸入阻抗不高還得進行阻抗變換。電阻模塊中每一只精密線繞電阻分別對應熱電阻分度表中的某個溫度點，也可以多只并聯對應一個溫度點，該溫度點的設置是依據熱電阻分度表的電阻溫度曲線進行逼近曲線的分段非線性校正，在每一段的頭尾和中間取2至數個溫度點。通常鉬熱電阻分度表分8段即可滿足一般精度要求。根據所采用熱電阻分度表的不同，其溫度點的設置也可以通過電腦或通過鍵盤完成。
[0005]所述熱電阻溫度校驗儀在每次校驗時，在單片機模塊中的單片機控制下先通過繼電器驅動模塊選通電阻模塊與恒流源電路連接，進行精密線繞電阻的真實電阻值確定，它是依序對電阻模塊中的標準電阻和各精密線繞電阻使之與恒流源電路接通，當恒定的電流信號通過標準電阻時獲得電壓信號，然后在單片機的控制下每一只精密線繞電阻均依序與恒流源電路相接也獲得的電壓信號，上述電壓信號經信號調理電路、A/D轉換器轉換成數字量送單片機模塊處理和保存。由于上述過程在短時間內完成，因此信號調理電路所提供的放大倍數不變，同時由于標準電阻的電阻值、恒流源電路提供的電流信號均為確定值，以及從精密線繞電阻和標準電阻上獲得的電壓信號之間的比例關系可求得，因此每一只精密線繞電阻的真實電阻值容易求出:
[0006]K=N Vi/N VO=N Ri I/N RO I=Ri/RO
[0007]Ri=K RO
[0008]式中:
[0009]K為電壓信號之間的比例系數；
[0010]N為信號調理電路的放大倍數；
[0011]VO為標準電阻上獲得的電壓信號；
[0012]RO為標準電阻；
[0013]Vi為精密線繞電阻上獲得的電壓信號；
[0014]Ri為精密線繞電阻；
[0015]上式由單片機計算即得到精密線繞電阻的真實電阻值，然后查熱電阻分度表獲得真實溫度值，每次校驗時各個真實電阻值及其對應的真實溫度值均暫時保存在非易失存儲器中。當獲得的真實電阻值不在熱電阻分度表中時，則令不在熱電阻分度表中的真實電阻值為Ru，經單片機模塊中單片機查熱電阻分度表獲得大于Ru的表中相鄰電阻值Rub及對應的溫度值Tub2，和小于Ru的表中相鄰電阻值Rua及對應的溫度值Tubl，令Ki為不在表中的真實電阻值Ru的增量系數:
[0016]Ki= (Ru-Rua) / (Rub-Rua).....................1
[0017]則有該不在表中的真實電阻值Ru對應的真實溫度值Tts為:
[0018]Tts=Tubl+Ki* (Tub2_Tubl)...................2
[0019]式中:
[0020]Ru——不在熱電阻分度表中的真實電阻值；
[0021]Rua——熱電阻分度表中小于Ru的相鄰電阻值；
[0022]Rub——熱電阻分度表中大于Ru的相鄰電阻值；
[0023]Tts――真實電阻值Ru對應的真實溫度值；
[0024]Tubl——Rua對應的溫度值；
[0025]Tub2——Rub對應的溫度值。
[0026]當所述精密線繞電阻經單片機計算得到真實電阻值，如果它與精密線繞電阻的標稱電阻值之差超出精密線繞電阻誤差范圍，需再重復測量該精密線繞電阻，如果多次測量仍然超差應更換精密線繞電阻，以使所設置的溫度校驗點準確。
[0027]當獲得各精密線繞電阻的真實電阻值及其真實溫度值后，在單片機的控制下通過繼電器驅動模塊選通電阻模塊與熱電阻溫度測量儀表連接，當精密線繞電阻模擬熱電阻送入被校驗的熱電阻溫度測量儀表時，獲得一測量溫度值它與精密線繞電阻得到的真實溫度值之差即為測量誤差值，每次校驗時各個真實電阻值及其對應的真實溫度值均暫時保存在非易失存儲器中它通過RS232送入熱電阻溫度測量儀表供測量時補償用。(四)【專利附圖】
【附圖說明】:
[0028]附圖是一種熱電阻溫度自動校驗儀的電路結構方框圖。
(五)【具體實施方式】:
[0029]一種熱電阻溫度自動校驗儀，其電路結構如附圖所示，它由電源10、恒流源電路
1、電阻模塊2、繼電器驅動模塊3、信號調理電路4、A/D轉換器5、單片機模塊6、非易失存儲器7、鍵盤8和顯示器9組成。其中單片機模塊6包含74HC373作鎖存器的地址總線擴展電路以提供繼電器驅動模塊3的選通信號。恒流源電路I由基準電壓源、集成運算放大器組成，基準電壓源選擇溫度系數很好的REF195。電阻模塊2由24只RX71系列精密線繞電阻構成，繼電器驅動模塊3提供各繼電器線圈的工作電流，其驅動信號由單片機模塊6提供，當電阻模塊2通過繼電器選通恒流源電路I時，用于求出電阻模塊2各精密線繞電阻的真實電阻值；當電阻模塊2通過繼電器選通熱電阻溫度測量儀表時，用于模擬熱電阻計算測量誤差值。
【權利要求】
1.一種熱電阻溫度自動校驗儀，其特征是它包含電阻模塊、繼電器驅動模塊，其中高精度的恒流源電路是采用標準電池作為集成運算放大器的基準電壓源，電阻模塊中每一只精密線繞電阻分別對應熱電阻分度表中的某個溫度點，也可以多只并聯對應一個溫度點，該溫度點的設置是依據熱電阻分度表的電阻溫度曲線進行逼近曲線的分段非線性校正，在每一段的頭尾和中間取2至數個溫度點，根據所采用熱電阻分度表的不同，其溫度點的設置也可以通過電腦或通過鍵盤完成； 每次校驗時，在單片機模塊中的單片機控制下先通過繼電器驅動模塊選通電阻模塊與恒流源電路連接，進行精密線繞電阻的真實電阻值確定，它是依序對電阻模塊中的標準電阻和各精密線繞電阻使之與恒流源電路接通，當恒定的電流信號通過標準電阻時獲得電壓信號，然后在單片機的控制下每一只精密線繞電阻均依序與恒流源電路相接也獲得的電壓信號，上述電壓信號經信號調理電路、A/D轉換器轉換成數字量送單片機模塊處理和保存，由于標準電阻的電阻值、恒流源電路提供的電流信號均為確定值，以及從精密線繞電阻和標準電阻上獲得的電壓信號之間的比例關系可求得，因此每一只精密線繞電阻的真實電阻值容易由單片機計算得到精密線繞電阻的真實電阻值，然后查熱電阻分度表獲得真實溫度值；當獲得的真實電阻值不在熱電阻分度表中時，則令不在熱電阻分度表中的真實電阻值為Ru，經單片 機模塊中單片機查熱電阻分度表獲得大于Ru的表中相鄰電阻值Rub及對應的溫度值Tub2，和小于Ru的表中相鄰電阻值Rua及對應的溫度值Tubl，令Ki為不在表中的真實電阻值Ru的增量系數: Ki= (Ru-Rua) / (Rub-Rua).....................1 則有該不在表中的真實電阻值Ru對應的真實溫度值Tts為: Tts=Tubl+Ki* (Tub2-Tubl)...................2 式中: Ru不在熱電阻分度表中的真實電阻值； Rua----熱電阻分度表中小于Ru的相鄰電阻值； Rub----熱電阻分度表中大于Ru的相鄰電阻值； Tts――真實電阻值Ru對應的真實溫度值； Tubl——Rua對應的溫度值； Tub2——Rub對應的溫度值； 當獲得各精密線繞電阻的真實電阻值及其真實溫度值后，在單片機的控制下通過繼電器驅動模塊選通電阻模塊與熱電阻溫度測量儀表連接，當精密線繞電阻模擬熱電阻送入被校驗的熱電阻溫度測量儀表時，獲得一測量溫度值它與精密線繞電阻得到的真實溫度值之差即為測量誤差值，每次校驗時各個真實電阻值及其對應的真實溫度值均暫時保存在非易失存儲器中它通過RS232送入熱電阻溫度測量儀表供測量時誤差補償用。
2.根據權利要求1所述的一種熱電阻溫度自動校驗儀，其特征在于它包括: 電源10、恒流源電路1、電阻模塊2、繼電器驅動模塊3、信號調理電路4、A/D轉換器5、單片機模塊6、非易失存儲器7、鍵盤8和顯示器9組成，其中繼電器驅動模塊3提供各繼電器線圈的工作電流，其驅動信號由單片機模塊6提供，當電阻模塊2通過繼電器選通恒流源電路I時，用于求出電阻模塊2各精密線繞電阻的真實電阻值；當電阻模塊2通過繼電器選通熱電阻溫度測量儀表時，用于模擬熱電阻計算測量誤差值。
【文檔編號】G01K15/00GK103674327SQ201310658478
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】張金木 申請人:張金木