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基于單片機控制的熱源自動測試儀 測試儀技術(shù)指標(biāo)

時間:2020-07-30    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
摘 要:討論了一種用于藥品質(zhì)量監(jiān)測的單片機多點熱源自動采集和測試系統(tǒng),該測試儀器能夠在實驗室內(nèi)自動巡回測試30路熱源。本文論述了測試系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理與研發(fā)中的主要技術(shù)問題。
關(guān)鍵詞:多點測溫;集成溫度傳感器;測量精度;單片機

在藥品質(zhì)量監(jiān)測過程中,熱源反應(yīng)的測溫是一項重要內(nèi)容。藥品檢測有其特殊性,對測試系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性、一致性和線性度等指標(biāo)有著較高的要求。傳統(tǒng)老式儀器大多是各類溫度計,測試效率和精度都難如人意。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測要求,研制了基于單片機控制的熱源自動測試儀,實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)自動巡回測試30路熱源,滿足了現(xiàn)場測溫準(zhǔn)確穩(wěn)定的高標(biāo)準(zhǔn)要求,成功地完成了藥檢實驗室測試儀器的更新?lián)Q代。

1 測試儀器系統(tǒng)組成與工作原理

本測試儀器的工作原理圖如圖1所示,對多點測試的熱源數(shù)據(jù)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān),送入儀器放大器實現(xiàn)差值放大后,用V/F轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號,送入8051單片機的T0口,T0為計數(shù)器,T1作為定時器,在定時時間內(nèi)接受脈沖信號,通過V/F轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了高精度的A/D轉(zhuǎn)換,最后將數(shù)據(jù)送入8051進(jìn)行分析處理,配合輸入與顯示模塊電路完成多點溫度的顯示、監(jiān)測、預(yù)警和打印等功能。

為了保證儀器測溫的精度、穩(wěn)定性和線性度等指標(biāo),在硬件上主要采取了2個方面的措施。一方面是選擇合適的溫度傳感器,溫度傳感器的參數(shù)性能,是整機性能能否達(dá)到設(shè)計要求的關(guān)鍵。作為計量儀器不宜選用一般的PN結(jié)溫度傳感器,因為其測溫精度、穩(wěn)定性、線性度和一致性都相對較差,不能滿足設(shè)計的要求。這里選用了集成溫 度傳感器AD590KH,其測溫精度為0.1℃,測溫分辨率為0.01℃,非線性度在0~150℃范圍小于0.5%,其參數(shù)性能保證了現(xiàn)場采集的熱源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓信號后的數(shù)據(jù)精度、穩(wěn)定性和線性度均高于計量標(biāo)準(zhǔn)。此外,集成溫度傳感器AD590具有一致性較好特點,用戶在儀器使用一定時間后,可方便地自行更換探頭。另一方面,在信號選擇、傳送、放大和A/D轉(zhuǎn)換的過程中,不可避免地要引入一些干擾,使數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差。為了確保儀器整機性能指標(biāo)符合計量標(biāo)準(zhǔn)要求,對儀器前向通道的結(jié)構(gòu),器件性能參數(shù)指標(biāo)的選擇上都提出了較高的要求,在軟件設(shè)計上,采用了數(shù)字濾波與線性軟件校正等手段。

如圖1所示,30路溫度傳感器AD590KH經(jīng)2片模擬開關(guān)4067構(gòu)成30選1的熱源數(shù)據(jù)選擇器,通過8051單片機的P1口的P1.0~P1.4編程控制30路信號的通斷,使30路熱源數(shù)據(jù)依次送入儀器放大器AD524,逐一實現(xiàn)差值放大。

儀器設(shè)計要求測溫分辨率為0.01℃,測溫范圍為30~40℃,放大器輸出電壓范圍為0~10 V。由于系統(tǒng)對測溫參數(shù)性能要求很高,為了達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),放大器采取對信號進(jìn)行差值放大,差值放大的增益越高,儀器測溫輸出結(jié)果的分辨率和靈敏度就越高,這里把AD524的增益設(shè)定為100倍。把30℃溫度的測溫電壓值作為高性能基準(zhǔn)電壓源LM399的基準(zhǔn)電壓值Vr接到儀器放大器AD524的反相輸入端,作為測溫零刻度參考點(LM399的零漂和失調(diào)電壓均小于5 PPM/℃),儀器放大器同相端接實際現(xiàn)場測器輸入電壓變化為10 mV,輸出電壓變化為1 V;溫度每變化0.1℃,儀器放大器輸入電壓變化為1 mV,輸出電壓變化為100 mV;溫度每變化0.01℃,儀器放大器輸入電壓變化為0.1 mV,輸出電壓變化為10 mV。

作為一個高性能的計量儀器,對放大器增益的穩(wěn)定性、失調(diào)電壓、零漂和非線性失真等參數(shù)要求極高,不宜于選用一般精度的運放作為放大器,否則可能由于運放對信號放大這一環(huán)節(jié)帶來的誤差,使儀器的參數(shù)指標(biāo)性能下降,達(dá)不到計量標(biāo)準(zhǔn)。本儀器選用了高性能參數(shù)的AD524作為儀器放大器,AD524的零漂、失調(diào)電壓和非線性失真等參數(shù)指標(biāo)值極小,使AD524在放大信號過程中產(chǎn)生的誤差,在本儀器所要求性能參數(shù)的數(shù)量級上可忽略不計。

2 V/F轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)使用LM331作為V/F轉(zhuǎn)換器,把AD524輸出的0~10 V電壓,轉(zhuǎn)換成0~100 kHz頻率的脈沖信號,送入8051單片機的T0口。測量溫度數(shù)據(jù)與V/F轉(zhuǎn)換后的脈沖信號頻率成線性正比關(guān)系,溫度越高,儀器放大器輸出的電壓越高,V/F轉(zhuǎn)換器輸出的頻率值越高。溫度為0℃時,儀器放大器輸出的電壓為0 V,V/F轉(zhuǎn)換后的頻率值為0 kHz;溫度為40℃時,儀器放大器輸出的電壓為10 V,V/F轉(zhuǎn)換后的頻率值為100 kHz。用V/F轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換,消除了轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在送入單片機過程中的干擾,并且通過調(diào)整T1口的定時時間,改變T0口計數(shù)器接受脈沖的數(shù)量,可改變A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)。本系統(tǒng)把T1口的定時時間設(shè)定為100 ms,使V/F轉(zhuǎn)換器相當(dāng)于14 b的A/D轉(zhuǎn)換器。通過增大T1口的定時時間,提高了A/D轉(zhuǎn)換的位 數(shù),進(jìn)而提高了系統(tǒng)測溫數(shù)據(jù)的精度和分辨率。為了更好地改善儀器性能,把定時時間T1增大n倍(n為正整數(shù)),將T0口接受的脈沖數(shù)據(jù)除以n,以實現(xiàn)軟件濾波。

此外,本測試儀配有鍵盤輸入及液晶顯示模塊,使得儀器配置完善,用戶操作方便可靠。

3 系統(tǒng)軟件

測溫系統(tǒng)軟件用MCS-51系列匯編語言編制。圖2是系統(tǒng)軟件的程序流程圖。

4 結(jié) 語

實踐表明,基于上述思路構(gòu)建的測試系統(tǒng)是正確的、可行的,近半年的時間研制出了該儀器,并使其在以后的穩(wěn)定運行中滿足了設(shè)計要求。在系統(tǒng)允許一個探頭測量溫度數(shù)據(jù)時間為幾秒時,使用V/F轉(zhuǎn)換器,既可以降低儀器成本,又提高了系統(tǒng)性能。

                      北京恒奧德新款打折運動粘度測試儀原理

運動粘度測試儀又稱運動粘度測定儀,運動粘度測定器,全自動運動粘度測定儀是測量透明或不透明流體運動粘度的全自動化測試儀器,采用MCS單片機控制,恒溫、測試、打印、粘度管清洗和烘干等過程實現(xiàn)全自動化。,儀器符合GB265-88標(biāo)準(zhǔn)。廣泛應(yīng)用于石油、化工、油田、鐵路、科研、計量等部門。該儀器測試結(jié)果精度高,重復(fù)性和再生性好,操作簡單方便。

 

原理

本儀器是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T265-88石油產(chǎn)品運動粘度測定法》設(shè)計制造的專用測試儀器,適用于測定液體石油產(chǎn)品的運動粘度。儀器具有計時試樣運動時間,自動計算運動粘度的終結(jié)果。本方法適用于測定液體石油產(chǎn)品(指牛頓液體)的運動粘度,方法是在某一恒定溫度下,測定一定體積的液體在重力流過一個標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計的時間,粘度計的毛細(xì)管常數(shù)與流動時間的乘積,即為該溫度下液體的運動粘度。動力粘度可由測得的運動粘度乘以液體在當(dāng)前溫度的密度所得。

 

功能與特點

液晶屏幕,漢字顯示,清晰明了,操作簡便;

 

鍵盤設(shè)定粘度計常數(shù)、控制溫度值、微調(diào)溫度值、試驗次數(shù)等參數(shù),儀器具有參數(shù)記憶功能;

 

采用進(jìn)口傳感器,數(shù)字PID控溫技術(shù),控溫范圍寬,控溫精度高;

 

不掉電日歷時鐘,開機自動顯示當(dāng)前時間;

 

網(wǎng)絡(luò)通訊,遙控、匯表可選功能;

 

試驗次數(shù)1-6次可調(diào),方便您的試驗;

 

試驗記錄可保存,方便以后查看。


繼電保護(hù)測試儀檢定規(guī)范相關(guān)介紹

  繼電保護(hù)測試儀合閘相位角校準(zhǔn)、時間測量誤差校準(zhǔn)均是測試儀標(biāo)準(zhǔn)檢定試驗項目,下面主要根據(jù)繼電保護(hù)測試儀檢定規(guī)范介紹合閘相位角校準(zhǔn)、時間測量誤差校準(zhǔn)相關(guān)限值要求。

 

  繼電保護(hù)測試儀的交流電壓源、電流源的負(fù)載穩(wěn)定性應(yīng)滿足以下要求:

  1. 交流電流源輸出頻率為50Hz,負(fù)載變化時,輸出電流幅值的改變量應(yīng)小于±0.1%。

  2. 交流電壓源輸出電壓為100V,頻率為50Hz,功率因數(shù)分別為1、0.4、-0.4時,負(fù)載由0~50VA變化時,輸出電壓幅值的改變量應(yīng)小于±0.1%。

  3. 交流電流源和交流電壓源在1、2規(guī)定的情況下,其相位誤差應(yīng)滿足下表1的要求。

  繼電保護(hù)測試儀合閘相位角校準(zhǔn)方法

  繼電保護(hù)測試儀合閘相位角試驗接線如圖1所示。

  被試?yán)^電保護(hù)測試儀設(shè)置如下:在整組試驗中,設(shè)置合閘相位角為φ,整定阻抗為5Ω,阻抗角為0,故障類型為A相接地,短路電流為1A(或5A),合閘時,開出1閉合。

  注:50Hz電壓和電流一個周波的時間為20ms

 

  示波器設(shè)置:直流耦合、外觸發(fā)方式、單次上升沿觸發(fā)。開始試驗,用示波器記錄電壓、電流波形(如圖2所示),根據(jù)波形計算出合閘相位角φ

  

  合閘相位分別設(shè)置為0°、30°、60°、90°、180°、270°時,測量實際合閘相位,并至少測量3次觀察合閘相位控制的穩(wěn)定性。

  繼電保護(hù)測試儀時間測量

  繼電保護(hù)測試儀的測量時間范圍1ms~9999.999s。

  被檢繼電保護(hù)測試儀的測量時間誤差應(yīng)滿足以下要求:

  測量時間為1ms<t≤1s時,誤差不超過±1ms;

  測量時間為1s<t≤9999.999s時,誤差不超過±0.1%。

  檢驗參數(shù)設(shè)置

  選擇能進(jìn)行測量動作時間的功能。測量時間時設(shè)置的變量應(yīng)能發(fā)生突變,即設(shè)置的變量從0或額定值突變到測量動作時間規(guī)定的激勵量。設(shè)置被試?yán)^電保護(hù)測試儀測量時間的啟動和停止的條件。

  設(shè)置測試儀的試驗參數(shù),測試儀設(shè)定三種試驗狀態(tài):

  第一種狀態(tài):輸出直流電壓為0,交流電壓、電流均為0,出發(fā)條件選擇觸發(fā)方式為“最大輸出時間觸發(fā)”,最大輸出狀態(tài)時間為1s;

  第二種狀態(tài):輸出直流電壓為0,交流電壓、電流均為零,選擇觸發(fā)方式為“開入量翻轉(zhuǎn)觸發(fā)”,開入量輸入只選擇“A”;

  第三種狀態(tài):輸出直流電壓為0,交流電壓、電流為零,選擇觸發(fā)方式為“開入量翻轉(zhuǎn)觸發(fā)”,開入量輸入只選擇“A”。

  設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時間間隔發(fā)生器輸出為單個脈沖寬度。

標(biāo)簽: 繼電保護(hù)測試儀
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