專利名稱：一種測溫儀用主板及熱電偶精度校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金爐熱工測溫裝置，特別涉及一種測溫儀用主板及熱電偶精度校正方法。
背景技術(shù)：
目前冶煉金屬熔液測溫儀，由于測量現(xiàn)場工況條件復(fù)雜因此所用測溫儀必須要操 作簡單，穩(wěn)定可靠；而目前的測溫儀經(jīng)常需要設(shè)定參數(shù)，其參數(shù)的設(shè)定采用的是排式多位 撥碼盤，需要打開機箱在主板上操作，既不方便也不安全，而且主板的接口電路沒有擴充功 能，隨著技術(shù)的進步需要不斷地增加功能，因此主板上的接口電路應(yīng)該滿足擴充的需要。并 且目前的主板的熱電偶測量精度校正，還沿用傳統(tǒng)的模擬電路校正，在校準中需要調(diào)節(jié)主 板中控制電路的電位器來校正，在使用中由于振動，電位器的阻值會發(fā)生微小變化，由于這 種微小變化改變了校正電位，進而出現(xiàn)測量誤差影響測溫的測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種測溫儀用主板及熱電偶精度校正方法技術(shù)方案，該方案 采用串行接口總線方式在主板上設(shè)置多個接口板插口，實現(xiàn)了常用參數(shù)設(shè)定鍵脫離主板， 增加了零點校正電路提高了熱電偶的測量精度，采用旋碼撥盤取代排式多位撥碼盤，減少 數(shù)字與模擬線路的交叉連線減少了模擬電路對數(shù)字電路的干擾。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種測溫儀用主板，包括含微處理器的主 控電路和外圍電路，所述外圍電路包括撥碼輸入電路和至少有兩個插槽的接口電路、熱電 偶采樣電路；所述熱電偶采樣電路包括溫度測量控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和校零補償電路；
所述溫度測量控制電路包括雙路多位開關(guān)和標準電源，其中標準電源提供熱電偶的標 準校正滿度電位和零電位；所述雙路多位開關(guān)是雙路四選一無觸點開關(guān)電路，其中一路開 關(guān)的選擇端X接熱電偶輸入，另一路選擇端Y經(jīng)放大器接至A/D轉(zhuǎn)換電路，選擇端X的四路 被選擇端中至少有一路通過有源電阻分壓接入一電位，選擇端Y的四路被選擇端其中一路 接標準電源，選擇端Y的四路被選擇端其中另一路接熱電偶輸入；
所述校零補償電路包括一個多位選擇開關(guān)和分壓器，所述多位選擇開關(guān)是雙路四選一 無觸點開關(guān)電路，雙路四選一無觸點開關(guān)電路的一路選擇端接所述放大器的參考電位輸入 端，一路選擇端的多位被選則端分別連接分壓器的不同分壓電位。所述的接口電路是串行總線接口電路。所述的分壓器是由多個電阻串聯(lián)與電源連接組成。所述的熱電偶標準校正滿度電位是分度號為S或R或B熱電偶的16. 777mv或ISmv 或分度號為WRe熱電偶的33mv。所述溫度測量控制電路中的雙路多位開關(guān)和校零補償電路中的多位選擇開關(guān)的 控制端與A/D轉(zhuǎn)換電路的控制輸出連接。所述的撥碼輸入電路是旋碼盤撥碼輸入電路。
所述的插槽是26線雙面直插槽。一種測溫儀用主板熱電偶精度校正方法，包括零點校正和熱電偶滿度校正，具體 步驟包括
a.接收一個零點電位，即主控電路通過控制測溫控制電路輸出零電位至微處理器；
b.判斷是否為負電位，如果是負電位，微處理器輸出控制信號到A/D轉(zhuǎn)換電路改變放大器參考點位使其為正電位；
c.將測得的正偏差電位存至零點校正寄存器；
d.測量一個標定熱電偶電位值；
e.將測得的標定熱電偶電位值減去零點校正寄存器中的數(shù)據(jù)，得到熱電偶滿度值； 熱電偶測量精度校正步驟是
f.設(shè)置一個熱電偶溫度與電位關(guān)系表；
g.測量一個標定電位，根據(jù)公式標定熱電偶電位值={(AD — ADz) + (ADf — ADz) }XK， 標定常數(shù)K值，其中AD為標定電位，所述標定電位等于標定熱電偶電位值，ADf為溫度滿度 校正值，ADz為溫度表零點值；
h.測量的溫度值根據(jù)測定熱電偶電位值通過公式熱電偶電位值=((ADe-ADz) + (ADf - ADz) } XK從關(guān)系表中取得，其中ADe是熱電偶電位實際動態(tài)測量值；
所述熱電偶溫度與電位關(guān)系表是分度號為S或R或B或WRe的熱電偶不同溫度時所對 應(yīng)的不同電位值表。所述標定熱電偶電位值為分度號為S或R或B熱電偶的16. 777mv或ISmv或分度 號為WRe熱電偶的33mv。本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明采用總線式接口電路，設(shè)置了多個接口電路插座實現(xiàn)了功能的可擴充；
2.本發(fā)明采用A/D轉(zhuǎn)換電路與模擬電路的控制端連接，減少了數(shù)字電路與模擬電路 的連線降低了模擬電路對數(shù)字電路的干擾，提高了工作的可靠性；
3.本發(fā)明加入了校零補償電路使得當零點偏負時可以很方便的調(diào)整過來，避免了過 零點非線性誤差，提高了溫度測量的準確性；
4.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作一詳細描述。


圖1為本發(fā)明電路邏輯框圖2為本發(fā)明溫度測量控制和校零補償電路圖。
具體實施例方式實施例1
一種測溫儀用主板實施例，參見圖1和圖2，所述主板包括含微處理器的主控電路1和 外圍電路，所述外圍電路包括撥碼輸入電路2和至少有兩個插槽3的接口電路、熱電偶采樣 電路4 ；所述熱電偶采樣電路包括溫度測量控制電路4-1、A/D轉(zhuǎn)換電路4-2和校零補償電 路4-3 ；所述的插槽是26線雙面直插槽，本實施例為三個26線雙面直插槽。
所述溫度測量控制電路包括雙路多位開關(guān)4-1-1和標準電源4-1-2，其中標準電源提供熱電偶的標準校正滿度電位和零電位；所述雙路多位開關(guān)是雙路四選一無觸點開關(guān) 電路，其中一路開關(guān)的選擇端X接熱電偶輸入，另一路選擇端Y經(jīng)放大器4-4接至A/D轉(zhuǎn)換 電路，選擇端X的四路被選擇端中至少有一路通過有源電阻分壓接入一電位(實施例中通 過通過電阻Rl和Rl串聯(lián)接電源分壓)，選擇端Y的四路被選擇端其中一路接標準電源，選 擇端Y的四路被選擇端其中另一路接熱電偶7 ；
所述校零補償電路包括一個多位選擇開關(guān)4-3-1和分壓器4-3-2，所述多位選擇開關(guān) 是雙路四選一無觸點開關(guān)電路，雙路四選一無觸點開關(guān)電路的一路選擇端接所述放大器的 參考電位輸入端，一路選擇端的多路被選則端分別連接分壓器的分壓電位，所述的分壓器 是由多個電阻串聯(lián)后與電源連接組成(實施例中是通過R3R4、R5串聯(lián)與電源連接組成)；采 用校零補償電路的目的是當零點電位偏負值時，通過改變放大器的參考電位使其零點漂 移為正值，然后通過程序進行數(shù)字校零，此方法解決了當零點電位為負值時，雖然可以通過 數(shù)字可以校零，但在測量時電位會產(chǎn)生過零點非線性誤差，將零點偏差調(diào)制為正值，使其測 量值始終處于線性，減少了測量誤差。實施例中所述微處理器選用的是ATMEGA162八位微處理器，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的 A/D轉(zhuǎn)換器選用的是MAX132十八位A/D轉(zhuǎn)換器，所述雙路多位開關(guān)和多位選擇開關(guān)選用的 是4052雙路四選一無觸點開關(guān)。所述的接口電路是串行總線接口電路，它是由連接微處理器的總線驅(qū)動器5驅(qū) 動，本實施例驅(qū)動器采用的型號是SN75452B。所述的撥碼輸入電路是旋碼盤6撥碼輸入電路，本實施例采用六個旋碼盤和 74LS165組成了撥碼輸入電路。所述的熱電偶標準校正滿度電位是分度號為S或R或B熱電偶的16. 777mv或ISmv 或分度號為WRe熱電偶的33mv。所述溫度測量控制電路中的雙路多位選擇開關(guān)和所述校零補償電路中的多位選 擇開關(guān)的控制端與A/D轉(zhuǎn)換電路的控制輸出連接，實施例中MAX132十八位A/D轉(zhuǎn)換器有四 位控制輸出，將四位控制輸出的每兩位分別連接兩個多位選擇開關(guān)，因此在線路板中模擬 電路部分沒有數(shù)據(jù)線，而數(shù)據(jù)線只連接到A/D轉(zhuǎn)換器，減小了數(shù)模的相互干擾，提高了測量 過程的穩(wěn)定性和可靠性。實施例2
一種測溫儀用主板熱電偶精度校正方法實施例，參見實施例1 該方法包括零點校正 和熱電偶滿度校正，具體步驟包括
a.接收一個零點電位，即主控電路通過控制測溫控制電路輸出零電位至微處理器；
b.判斷是否為負電位，如果是負電位，微處理器輸出控制信號到A/D轉(zhuǎn)換電路改變放 大器參考點位使其為正電位；
c.將測得的正偏差電位存至零點校正寄存器；
d.測量一個標定熱電偶電位值；
e.將測得的標定熱電偶電位值減去零點校正寄存器中的數(shù)據(jù)，得到熱電偶滿度值； 熱電偶測量精度校正步驟是
f.設(shè)置一個熱電偶溫度與電位關(guān)系表；g.測量一個標定電位，根據(jù)公式標定熱電偶電位值={(AD - ADz) + (ADf - ADz) }XK， 標定常數(shù)K值，其中AD為標定電位，所述標定電位等于標定熱電偶電位值，ADf為溫度滿度 校正值，ADz為溫度表零點值；
h.測量的溫度值根據(jù)測定熱電偶電位值通過公式熱電偶電位值=((ADe-ADz) + (ADf - ADz) } XK從關(guān)系表中取得，其中ADe是熱電偶電位實際動態(tài)測量值；
所述熱電偶溫度與電位關(guān)系表是分度號為S或R或B或WRe的熱電偶不同溫度時所對 應(yīng)的不同電位值表。所述標定熱電偶電位值為分度號為S或R或B熱電偶的16. 777mv或ISmv或分度 號為WRe熱電偶的33mv。所述熱電偶溫度與電位關(guān)系表是分度號為S或R或B或WRe的熱電偶不同溫度時 所對應(yīng)的不同電位值表；熱電偶溫度與電位關(guān)系表是一種已知圖表，特別是用于金屬溶液 的1500度以上的高溫?zé)犭娕计鋵?yīng)關(guān)系相當穩(wěn)定可以在標準產(chǎn)品中查到。此種方法是當零點電位偏負值時，通過改變放大器的參考電位使其零點漂移為正 值，然后通過程序進行數(shù)字校零，此方法解決了當零點電位為負值時，雖然可以通過數(shù)字可 以校零，但在測量時電位會產(chǎn)生過零點非線性誤差，將零點偏差調(diào)制為正值，使其測量值始 終處于線性，減少了測量誤差。
權(quán)利要求
一種測溫儀用主板，包括含微處理器的主控電路和外圍電路，其特征在于，所述外圍電路包括撥碼輸入電路和至少有兩個插槽的接口電路、熱電偶采樣電路；所述熱電偶采樣電路包括溫度測量控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和校零補償電路；所述溫度測量控制電路包括雙路多位開關(guān)和標準電源，其中標準電源提供熱電偶的標準校正滿度電位和零電位；所述雙路多位開關(guān)是雙路四選一無觸點開關(guān)電路，其中一路開關(guān)的選擇端X接熱電偶輸入，另一路選擇端Y經(jīng)放大器接至A/D轉(zhuǎn)換電路，選擇端X的四路被選擇端中至少有一路通過有源電阻分壓接入一電位，選擇端Y的四路被選擇端其中一路接標準電源，選擇端Y的四路被選擇端其中另一路接熱電偶輸入；所述校零補償電路包括一個多位選擇開關(guān)和由分壓器，所述多位選擇開關(guān)是雙路四選一無觸點開關(guān)電路，雙路四選一無觸點開關(guān)電路的一路選擇端接所述放大器的參考電位輸入端，一路選擇端的多位被選則端分別連接分壓器的不同分壓電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測溫儀用主板，其特征在于，所述的接口電路是串行總 線接口電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測溫儀用主板，其特征在于，所述的分壓器是由多個電 阻串聯(lián)后與電源連接組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測溫儀用主板，其特征在于，所述的熱電偶標準校正滿 度電位是分度號為S或R或B熱電偶的16. 777mv或ISmv或分度號為WRe熱電偶的33mv。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測溫儀用主板，其特征在于，所述溫度測量控制電路中 的雙路多位開關(guān)和所述校零補償電路中的多位選擇開關(guān)的控制端與A/D轉(zhuǎn)換電路的控制 輸出連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測溫儀用主板，其特征在于，所述的撥碼輸入電路是旋 碼盤撥碼輸入電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測溫儀用主板，其特征在于，所述的插槽是26線雙面直插槽。
8.—種測溫儀用主板熱電偶精度校正方法，其特征在于，包括零點校正和熱電偶滿度 校正，具體步驟包括a.接收一個零點電位，即主控電路通過控制測溫控制電路輸出零電位至微處理器；b.判斷是否為負電位，如果是負電位，微處理器輸出控制信號到A/D轉(zhuǎn)換電路改變放 大器參考點位使其為正電位；c.將測得的正偏差電位存至零點校正寄存器；d.測量一個標定熱電偶電位值；e.將測得的標定熱電偶電位值減去零點校正寄存器中的數(shù)據(jù)，得到熱電偶滿度值；熱電偶測量精度校正步驟是f.設(shè)置一個熱電偶溫度與電位關(guān)系表；g.測量一個標定電位，根據(jù)公式標定熱電偶電位值={(AD — ADz) + (ADf — ADz) }XK， 標定常數(shù)K值，其中AD為標定電位，所述標定電位等于標定熱電偶電位值，ADf為溫度滿度 校正值，ADz為溫度表零點值；h.測量的溫度值根據(jù)測定熱電偶電位值通過公式熱電偶電位值=((ADe-ADz) + (ADf - ADz) } XK從關(guān)系表中取得，其中ADe是熱電偶電位實際動態(tài)測量值；所述熱電偶溫度與電位關(guān)系表是分度號為S或R或B或WRe的熱電偶不同溫度時所對 應(yīng)的不同電位值表。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種測溫儀用主板熱電偶精度校正方法，其特征在于，所述 標定熱電偶電位值為分度號為S或R或B熱電偶的16. 777mv或ISmv或分度號為WRe熱電 偶的33mv。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測溫儀用主板及熱電偶精度校正方法；包括含微處理器的主控電路、撥碼輸入電路、至少有兩個插槽的接口電路、熱電偶采樣電路；本發(fā)明通過采用A/D轉(zhuǎn)換電路控制采樣電路的線路結(jié)構(gòu)減少了數(shù)字與模擬電路之間的線路干擾，在A/D轉(zhuǎn)換電路的前端加入了校零補償電路提高了溫度測量的準確性；本發(fā)明的有益效果是采用總線式接口電路，設(shè)置了多個接口電路插座實現(xiàn)了功能的可擴充；采用A/D轉(zhuǎn)換電路與模擬電路的控制端連接，減少了數(shù)字電路與模擬電路的連線降低了模擬電路對數(shù)字電路的干擾，提高了工作的可靠性；本發(fā)明加入了校零補償電路使得當零點偏負時可以很方便的調(diào)整過來，避免了過零點非線性誤差，提高了溫度測量的準確性。
文檔編號G01K7/02GK101846558SQ20101020053
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者葉俊林, 張榮才 申請人:北京市科海龍華工業(yè)自動化儀器有限公司