專利名稱：微機控制運動粘度計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及粘度計，尤其涉及一種微機控制運動粘度計。
運動粘度是石油產品的一項重要指標，幾乎所有的有關油品標準都將其列為必測項目。也是鐵路化驗部門對于各類在用油的常規(guī)化驗項目。國家為此確定了專門的標準GB265-88。
由于油品的粘溫特性隨溫度變化量很大，因此在測定過程中，必須保持溫場的恒定，GB265-88規(guī)定試驗溫度必須保持恒定到±0.1℃，因此，試驗對恒溫浴缸的溫度調整提出了很高的要求。長期以來，化驗部門沿用的是傳統(tǒng)的兩位式控溫技術，并采用人工目視讀數(shù)輔助控溫，手動計時，測定結果由人工進行數(shù)據(jù)處理，控溫精度差，勞動強度大，費時、費工、測試精度也比較低。近年來，雖然在恒溫浴的結構上做了一些改進，但測控技術方面的改進卻不大。國產現(xiàn)有產品大都是簡單的電氣控制，較好的自動粘度計也僅采用了早期微處理器Z80等，在抗干擾性及可靠性方面均劣于目前的工控型單片機，而且其操作調節(jié)較復雜，因此使用面較窄。隨著國民經濟的發(fā)展，大量內燃設備投入使用?；灢块T迫切需要一種在現(xiàn)有運動粘度測定器基礎上升級換代的新型智能儀器。
本實用新型的目的在于提供一種具有較高的性能價格比、操作方便、維護簡單，同時具有數(shù)據(jù)處理能力，可直接測出運動粘度和恩氏粘度值的微機控制運動粘度計。
本實用新型由單片機及測量控制電路、高速升溫輔助加熱器、兩組控溫加熱器、攪拌器、照明燈，恒溫浴缸、毛細管粘度計、溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、報警器及開關穩(wěn)壓電源組成，由單片機控制加熱器對恒溫浴缸自動進行快速加溫和恒溫控制，數(shù)字顯示溫度和計時，自動計算并顯示測量結果。
本實用新型在單片機內增設了升溫控溫接口電路由74系列驅動器、光電耦合器、三極管、固態(tài)繼電器以及其它阻容元件構成。
本實用新型的單片機內的6個電子秒表及溫度顯示共用數(shù)碼管顯示器及鍵盤，由單片機分配次數(shù)和通路。
本實用新型的溫度測量電路采用了高精度線性補償運算放大器，高精度雙積分A/D轉換器。
本實用新型具有以下優(yōu)點采用工控型單片微機技術，實現(xiàn)整機控制、測量和數(shù)據(jù)處理，硬件結構簡單，將主要功能交由軟件實現(xiàn)，可靠性高，調試維護修改簡單；恒溫、溫度測量全部控制均由單片機執(zhí)行，無需人工干預，大大減輕了化驗人員的勞動強度，提高了測量精度。本實用新型還具有操作方便、維護簡單，測定數(shù)據(jù)準確、性價比高的優(yōu)點，同時還具有數(shù)據(jù)處理能力和糾錯顯示能力。


圖1為本實用新型裝置框圖。
圖2為本實用新型原理流程框圖。
圖3為本實用新型升溫控溫接口電路的電路圖。
圖4為本實用新型溫度測量電路的電路圖。
以下結合實施例對照附圖對本實用新型進行詳細說明本實用新型由微機及測量控制電路1、輔助加熱器(100W)2、控溫加熱器(600W、300W)3、4、攪拌器5、照明燈6、恒溫浴缸7，溫度傳感器8、數(shù)碼管顯示器9、報警器10、毛細管粘度計11、開關穩(wěn)壓電源12及鍵盤13組成。由微機控制加熱器2、3、4對恒溫浴缸7自動進行快速加溫和恒溫控制、數(shù)字顯示溫度和計時，自動計算并顯示測量結果。
本實用新型在單片微機內增設了一個由微機控制的高速輔助升溫及控溫接口以實現(xiàn)高精度控溫。該升溫及控溫接口電路由74系列同相(如7407)驅動器、光電耦合器GD、三極管T1、固態(tài)繼電器GJ5及電阻R1、R2、R3、R4組成。單片微機的中央處理器8031的P15、P1.1、P1.0分別控制三個加熱器2、3、4，它們分別接同相驅動器的輸入1、11、13腳，驅動器輸出腳2或10接至光電耦合器GD控制觸發(fā)端，光電耦合器GD輸出經電阻R3至三極管T1基極，三極管T1的集電極接固態(tài)繼電器GJ5負端，固態(tài)繼電器控制加熱器3、4與220伏電源的通斷，其原理如下控制300W和600W加熱器為兩組相同電路，以300W為例，加熱時P1.5輸出高電位，使同相驅動器7407腳2為高電位，光電耦合器GD截止，三極管T1導通，使固態(tài)繼電器GJ5過零觸發(fā)導通，220V交流電加在300W加熱器上，使300W加熱器工作。300W和600W加熱器的工作方成為間歇式通斷方式，以便進行PID調節(jié)和恒溫控制。固態(tài)繼電器GJ5采用無觸點固態(tài)繼電器，而且是過零觸發(fā)模式。1000W加熱器只是在快升溫時投入工作，每次測量只動作一次，因此采用前級工作原理與另二加熱器相似，為了防止控制電路對單片微機系統(tǒng)產生干擾，單片微機電源和控制電路的電源是分開的，并通過光電耦合器進行隔離。圖中D+5V為單片機電源，A+5V為控制電路電源， 為控制電路地。
本實用新型溫度測量電路由溫度傳感器8、運算放大器IC、電容C1、C2及電阻R5、R6、R7組成。溫度傳感器Rt采用精密鉑電阻溫度傳感器(Pt100)、運算放大器IC采用高精度低漂移運算放大器OP07，其7腳接+5V、4腳接-5V，電阻R5一端接2.5V基準電壓，另一端接溫度傳感器Rt。本實用新型A/D轉換器為41/2位雙積分A/D轉換器ICL7135，這是一種低速A/D轉換器，其速率均為每秒2-3次至10次，但轉換分辨率高，線性好，抗工頻干擾能力強，易與微機接口。本實用新型的恒溫浴缸采用雙層保溫裝置，其恒溫控制采用微機高速輔助升溫加PID調節(jié)的控制模式，即在高設定的恒溫點較遠時，開啟全部加熱器，當接近設定的恒溫點時，再由微機根據(jù)室溫與設定恒溫點的差值決定選用控溫加熱器3或4，或兩組一齊調控。
本實用新型的單片機內的6個電子秒表及溫度顯示共用數(shù)碼管顯示器及鍵盤，并由單片機分配次數(shù)和通路。
本實用新型采用手動秒表計時，充分利用單片機定時器資源，通過調整定時常數(shù)，使計時精度優(yōu)于0.05秒，并可實現(xiàn)測定計時數(shù)據(jù)直接讀入。本實用新型還設置了校時輸出接口，可直接輸出計時脈沖信號，由標準計或校表儀校核。為提高手控計時精度，計時按鍵采用短行程高靈敏度按鍵，并在軟件處理上取消防抖延時，采用直接跳轉方式，有效提高了計時精度。
本實用新型的測量過程如下當開啟本儀器時，開關穩(wěn)壓電源12供給各部分所需電源，照明燈6點亮，將恒溫浴缸7照明，攪拌器5不斷攪拌恒溫浴缸7內的加熱液體，溫度傳感器8感受待加熱液體的溫度，經單片微機及測量控制電路1根據(jù)所確定的試驗溫度決定三個加熱器2、3、4是否都投入工作，在加熱到接近其試驗溫度時，關閉輔助加熱器2，由控溫加熱器3或4或兩者共同工作進行比例積分微分(PID)調節(jié)。使其恒溫在試驗溫度上，當恒溫時間到，報警器10報訊，提醒操作人員可開始對一直浸在恒溫浴缸7中的毛細管粘度計11進行測量，恒溫浴缸7內一般放入四支毛細管粘度計，均對其內的油樣由一點流動到另一點進行計時，數(shù)碼管顯示器9計時，自動計算并顯示運動粘度或恩氏粘度。
權利要求1.一種微機控制運動粘度計，包括單片微機及測量控制電路(1)、控溫加熱器(3、4)、攪拌器(5)、照明燈(6)、恒溫浴缸(7)、溫度傳感器(8)，毛細管粘度計(11)，鍵盤(13)及電源(12)，其特征在于還包括輔助加熱器(2)，數(shù)碼管顯示器(9)，報警器(10)，電源(12)采用開關穩(wěn)壓電源，由單片微機控制加熱器(2、3、4)對恒溫浴缸(7)自動進行快速和恒溫控制，數(shù)字顯示溫度和計時，自動計算并顯示測量結果。
2.根據(jù)權利要求1所述的微機控制運動粘度計、其特征在于微機及測量控制電路(1)中設有升溫及控溫接口電路，由74系列同相驅動器，光電耦合器(GD)、三極管(T1)、固態(tài)繼電器(GJ5)及電阻(R1-R4)組成；單片微機的中央處理器8031的P1.5、P1.1、P1.0分別控制三個加熱器(2、3、4)，并分別接同相驅動器的輸入1、11、13腳，同相驅動器輸出腳2或10接至光電耦合器(GD)控制觸發(fā)端，光電耦合器(GD)輸出經電阻(R3)至三極管(T1)基極，其集電極接至繼電器(GJ5)，由繼電器(GJ5)控制加熱器的通斯電。
3.根據(jù)要求1或2所述的微機控制運動粘度計，其特征在于單片機內的6個電子秒表及溫度顯示共用數(shù)碼管顯示端(9)及鍵盤(13)，并由單片機分配次數(shù)和通路。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的微機控制運動粘度計，其特征在于微機及測量控制電路(1)中的溫度測量電路由溫度傳感器(8)、運算放大器(IC)，抗干擾電容(C1、C2)及電阻(R5-R7)，溫度傳感器(2)采用精密鉑電阻溫度傳感器，運算放大器(IC)用高精度低漂移運算放大器；A/D轉換器為4 1/2位雙積分A/D轉換器。
專利摘要一種微機控制運動粘度計，由單片微機及測量控制電路，輔助加熱器、控溫加熱器、攪拌器、照明燈、恒溫浴缸、毛細管粘度計、溫度傳感器、數(shù)碼管顯示器、報警器、開關穩(wěn)壓電源及鍵盤組成，由單片微機對恒溫浴缸自動進行加溫和恒溫控制，數(shù)字顯示溫度，并由微機計時，自動計算，顯示所測油樣運動粘度和恩氏粘度。它具有操作，維護簡便、測定數(shù)據(jù)準確，性價比高的優(yōu)點，無需人工干預，大大減輕了化驗人員的勞動強度。
文檔編號G01N11/00GK2242458SQ9521182
公開日1996年12月11日 申請日期1995年5月15日 優(yōu)先權日1995年5月15日
發(fā)明者吳順生, 胡永河 申請人:上海鐵路局南昌科學技術研究所