CN101532887A - 一种用于金属溶液的无线测温枪及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于金属溶液的无线测温枪及其工作方法。包括测温控制电路和温度显示控制电路，所述测温控制电路包括测温微处理器、温度测量控制电路、A/D转换电路、电源开关控制电路；所述温度显示控制电路包括显示微处理器、测温状态设定开关、显示器；所述工作方法包括电源开关控制步骤、温度测量控制步骤和热电偶测量精度校正步骤；本发明的有益效果是：不再使用补偿导线，测量精度高，降低生产成本；可以做到非工作状态自动切断电源，使非工作状态电能消耗为零，延长了电池的使用时间，减少了更换或电池充电次数；不使用模拟电路进行热电偶测量精度校正从而避免了电位器由于振动带来的误差；可根据使用要求设置测试参数，结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明属于冶金炉热工测温装置，特别涉及一种用于金属溶液的无线测温枪及其工作方法。
背景技术
目前冶炼金属溶液测温的测温枪与测温信号处理显示器是通过昂贵的补偿导线连接，带来的问题是操作不方便、成本高以及测量精度不准确，由于测量现场工况条件复杂容易损坏补偿导线，需要经常更换补偿导线，极大的浪费资源，据统计一个中型钢厂每年光更换补偿导线就需要费用达几十万元甚至上百万元；同时，原有的测温枪存在人工判断有效测温点，该方式存在视觉疲劳以及判断不准确的工作失误；随着科学技术的突飞猛进发展，使通过无线连接的方式将测温枪与测温信号处理显示器连接成为可能；但使用此方法时，为了保证测温枪的正常工作，测温枪必须配备电池，测温枪连续使用需经常更换电池为使用带了不便，即使使用微处理芯片的睡眠工作状态，其测温枪内的唤醒电路依然处在使用电源的状态消耗电能；在使用中为了测量准确，经常要用标准热电偶电位校准测温信号处理以保证测温精度，传统的热电偶测量精度校正使用的是模拟电路校正，在校准中需要调节测温枪中控制电路的电位器来校正，在使用中由于振动，电位器的阻值会发生微小变化，由于这种微小变化改变了校正电位，进而出现测量误差影响测温的测温精度。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于金属溶液的无线测温枪及其工作方法技术方案，该方案实现了无线传输测温信息，解决了自动判断有效温度测量范围，延长电池的使用寿命减少更换电池或减少电池充电的次数，在控制方法中采用数据校正技术取代传统的模拟电路校正提高了测温精度，减少了漂移的影响。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于金属溶液的无线测温枪，包括测温控制电路和温度显示控制电路，所述测温控制电路包括测温微处理器、温度测量控制电路、A/D转换电路、电源开关控制电路；所述温度显示控制电路包括显示微处理器、测温状态设定开关、显示器；所述测温微处理器包括无线数据调制和解调接收发送口、电源自锁控制口、温度测量控制开关控制口和A/D转换数字接收口；显示微处理器包括无线数据调制和解调接收发送口、测温状态接收口和温度显示数据输出口；所述测温控制电路和温度显示控制电路的无线数据调制和解调接收发送口，分别通过连接阻抗匹配转换电路无线连接，所述温度测量控制电路的温度测量值连接至A/D转换电路的模拟信号输入，A/D转换电路的数字信号输出连接至测温微处理器的A/D转换数字接收口，所述测温微处理器的电源自锁控制口连接至电源开关控制电路，测温微处理器的温度测量控制开关控制口连接至温度测量控制电路；所述测温状态设定开关连接至显示微处理器的测温状态接收口，所述显示器连接至显示微处理器温度显示数据输出口。
一种用于金属溶液的无线测温枪的工作方法：该方法由上述金属溶液用无线测温枪实现，所述工作方法包括传统的温度满度校正和零点校正步骤，还包括电源开关控制步骤、温度测量控制步骤和热电偶测量精度校正步骤：
所述电源开关控制步骤是：在所述电源开关控制电路中设置可控开关和微动开关，所述微动开关连接可控开关的控制端，当由微动开关送出一个开启可控开关接通电源信号后：
a.测温微处理器通过电源自锁控制口送出锁定可控开关连续接通信号；
b.测温枪处于测温状态：保持电源自锁控制口送出的锁定可控开关连续接通信号；测温枪不处于测温状态：测温微处理器按照设定的时间切断可控开关连续接通信号；
所述温度测量控制步骤是：在测温控制电路中设置一个固定电位，在测温微处理器设置一个比较值，所述固定电位小于测量金属溶液温度时的电位值，所述比较值是通过显示微处理器设置的测温开始温度值；
a.当温度测量值是测温枪未接入热电偶时或热电偶开路时，测温微处理器接收一个固定电位：即测温微处理器通过温度测量控制开关控制口控制测温控制电路输出固定电位至测温微处理器，显示微处理器送出一个热电偶未接或开路显示信号；
b.当温度测量值从零或接近于零开始上升并小于比较值，即测温枪接入热电偶时，显示微处理器送出热电偶接入显示信号；
c.当温度测量值大于比较值时，显示微处理器送出执行测试程序显示信号；
所述热电偶测量精度校正步骤是：设置一个热电偶温度与电位关系表；测量一个标定电位，根据公式：标定热电偶电位值＝{(AD—ADZ)÷(ADf—ADZ)}×K，标定常数K值，其中AD为标定电位，所述标定电位等于标定热电偶电位值，ADf为温度满度校正值，ADZ为温度表零点值；测量的温度值根据测定热电偶电位值通过公式：热电偶电位值＝{(ADe—ADZ)÷(ADf—ADZ)}×K从关系表中取得，其中ADe是热电偶电位实际动态测量值。
所述热电偶温度与电位关系表是分度号为S、R、B和WRe的热电偶不同温度时所对应的不同电位值表。
本发明的有益效果是：
1.本发明不再使用补偿导线连接，测量精度高，降低生产成本，方便使用；
2.本发明可以做到非工作状态自动切断电源，使非工作状态电能消耗为零，延长了电池的使用时间，减少了更换或电池充电次数；
3.不使用模拟电路进行热电偶测量精度校正从而避免了电位器由于振动带来的误差；
4.可根据使用要求设置测试参数，结构简单，操作方便。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1为本发明电路逻辑框图；
图2为本发明温度测量控制电路逻辑图；
图3为本发明电源开关控制电路逻辑图；
图4为本发明电池使用工作流程图；
图5为本发明测温状态转换工作流程图；
图6为本发明测量误差校正工作流程图。
具体实施方式
实施例1：
一种用于金属溶液的无线测温枪实施例，参见图1，图2，图3，所述金属溶液用无线测温枪包括测温控制电路和温度显示控制电路，所述测温控制电路包括测温微处理器1、温度测量控制电路2、A/D转换电路3、电源开关控制电路4；所述温度显示控制电路包括显示微处理器5、测温状态设定开关6和显示器7；所述测温微处理器包括无线数据调制和解调接收发送口1-1、电源自锁控制口1-2、温度测量控制开关控制口1-3和A/D转换数字接收口1-4；显示微处理器包括无线数据调制和解调接收发送口5-1、测温状态接收口5-2和温度显示数据输出口5-3；所述测温控制电路和温度显示控制电路通过无线数据调制和解调接收发送口，分别连接阻抗匹配转换电路8实现无线连接，所述温度测量控制电路的温度测量值连接至A/D转换电路的模拟信号输入，A/D转换电路的数字信号输出连接至测温微处理器的A/D转换数字接收口，所述测温微处理器的电源自锁控制口连接至电源开关控制电路，测温微处理器的温度测量控制开关控制口连接至温度测量控制电路；所述测温状态设定开关连接至显示微处理器的测温状态接收口，所述显示器连接至显示微处理器温度显示数据输出口。
本实例测温微处理器和显示微处理器使用的是型号为CC2430或CC1110的微处理器，该处理器本身带有无线发送接收功能。在测温微处理器芯片设置P1.7为电源自锁控制口，设置P0.2和P0.3为温度测量控制开关控制口，设置P0.4为无线数据调制和解调接收发送口，设置P1.0、P1.1和P1.2为A/D转换数字接收口。
所述的无线数据调制和解调接收发送口与阻抗匹配转换电路组成了无线收发器，其中阻抗匹配转换电路是由高频电容电感组合连接而成，对CC1110微处理器来说是将86.5+J43欧姆的特性阻抗转换为50欧姆特性阻抗，以便与天线匹配，其输出功率最大为10dBm，接收灵敏度为-110dBm；对CC2430微处理器来说是将86.5+J180欧姆的特性阻抗转换为50欧姆特性阻抗，以便与天线匹配，其输出功率最大为10dBm，接收灵敏度为-117dBm；(厂商会根据微处理器型号配上相应的所述阻抗匹配转换电路)。
本实施例所述测温状态设定开关设为三个，显示微处理器芯片设置有三个测温状态接收口，与测温微处理器一样设置无线数据调制和解调接收发送口，设置温度显示数据输出口。
所述A/D转换电路使用的是型号为MSP3553A/D转换电路。
所述温度测量控制电路如图2所示，包括双路开关2-1和标准电源2-2，其中标准电源为测温信号处理显示器提供使用两种热电偶的标准校正满度电源和零电位；所述双路开关为无触点开关，所述无触点开关使用的型号为4618的双路四选一电路，其中一路开关的选择端X接热电偶，另一路选择端Y经放大器2-3接至A/D转换电路，选择端X的四路被选择端中第一路通过有源电阻R1和R2分压接入一电位，选择端Y的四路被选择端中第一路与选择端X的四路被选择端中第一路连接，选择端Y的四路被选择端中第二路接标准电源，选择端Y的四路被选择端中第三路与选择端X接通接热电偶。
所述电源开关控制电路如图3所示，包括可控开关4-1，本实施例可控开关为型号RT9193-3.3V可控开关芯片，可控开关的控制端EN接一个微动开关，所述微动开关可以是振动开关(振动传感器开关)或触摸开关等；当微动开关闭合时，微动开关接通电源到可控开关并向可控开关控制端送入开关闭合信号，可控开关的控制端EN同时与测温微处理器的电源自锁控制口连接，其工作原理是一旦可控开关闭合，测温微处理器的电源自锁控制口送出一个可控开关闭合自锁信号，维持可控开关闭合直到电源自锁控制口送出解除自锁信号。
所述温度显示控制电路如图1所示，所述测温状态设定开关为三个，分别是热电偶测试有效时间测定设定开关，有效温度起始值设定开关和测温枪通道选择设定开关，通过测温枪通道选择设定开关可以使温度显示控制电路同时控制显示多个测温控制电路。
实施例2：
一种用于金属溶液的无线测温枪的工作方法实施例，参见图4，图5，图6，所述方法由实施例1所述金属溶液用无线测温枪实现，所述工作方法包括传统的温度满度校正和零点校正步骤，还包括电源开关控制步骤、温度测量控制步骤和热电偶测量精度校正步骤：
所述电源开关控制步骤是：在所述电源开关控制电路中设置可控开关和微动开关，所述微动开关连接可控开关的控制端，当由微动开关送出一个开启可控开关接通电源信号后如图4所示；
401.测温微处理器通过电源自锁控制口送出锁定可控开关连续接通信号；
402.测温枪处于测温状态：保持电源自锁控制口送出的锁定可控开关连续接通信号；
403.测温枪不处于测温状态：测温微处理器按照设定的时间切断可控开关连续接通信号；
所述温度测量控制步骤是：在测温控制电路中设置一个固定电位，在测温微处理器设置一个比较值，所述固定电位小于测量金属溶液温度时的电位值，所述比较值是通过显示微处理器设置的测温开始温度值；
所述温度测量控制步骤如图5所示：
501.当温度测量值是测温枪未接入热电偶时或热电偶开路时，测温微处理器接收一个固定电位：即测温微处理器通过温度测量控制开关控制口控制测温控制电路输出固定电位至测温微处理器，显示微处理器送出一个热电偶未接或开路显示信号；本实施例关闭所有示意灯；
502.当温度测量值从零或接近于零开始上升并小于比较值，即测温枪接入热电偶时，显示微处理器送出热电偶接入显示信号；本实施例由绿灯示意；
503.当温度测量值大于比较值时，显示微处理器送出执行测试程序显示信号；本实施例由黄灯示意；
实施例中，在所述温度测量控制电路中设置有双路四选一开关电路，其中一路开关的选择端X接热电偶，另一路选择端Y经放大器接至A/D转换电路，选择端X的四路被选择端中第一路通过有源电阻分压接入一固定电位，接选择端Y的四路被选择端中第一路与选择端X的四路被选择端中第一路连接，选择端Y的四路被选择端中第二路接标准电源，选择端Y的四路被选择端中第三路与选择端X接通接热电偶；
当测温枪未接入热电偶时(或热电偶开路)，测温微处理器通过温度测量控制开关控制口控制双路四选一开关电路，使选择端X与其四路被选择端中第一路通接通，接入一个固定电位；当温度测量值从零或接近于零开始上升并小于比较值时，即测温枪接入热电偶时，测温微处理器通过温度测量控制开关控制口控制双路四选一开关电路，使选择端Y与其四路被选择端中第三路通接通，接入热电偶；
所述热电偶测量精度校正步骤是如图6所示：
601.设置一个热电偶温度与电位关系表；
602.测量一个标定电位，根据公式：标定热电偶电位值＝{(AD—ADZ)÷(ADf—ADZ)}×K，标定常数K值，其中AD为标定电位，所述标定电位等于标定热电偶电位值，ADf为温度满度校正值，ADZ为温度表零点值；
603.测量的温度值根据测定热电偶电位值通过公式：热电偶电位值＝{(ADe—ADZ)÷(ADf—ADZ)}×K从关系表中取得，其中ADe是热电偶电位实际动态测量值。
所述热电偶温度与电位关系表是分度号为S或R或B或WRe的热电偶不同温度时所对应的不同电位值表。
所述标定热电偶电位值为分度号为S或R或B热电偶的16.777mv或18mv或分度号为WRe热电偶的33mv。
热电偶温度与电位关系表是一种已知图表，特别是用于金属溶液的1500度以上的高温热电偶其对应关系相当稳定可以在标准产品中查到。
上述实施例中无线测温枪的测量范围如下表所示：
| 热电偶分度号 快速测温范围(℃) |
| S 开始温度 至 1750 |
| B 开始温度 至 1820 |
| R 开始温度 至 1769 |
| WRe3/25 开始温度 至 1999 |
Claims (10)
1.一种用于金属溶液的无线测温枪，包括测温控制电路和温度显示控制电路，其特征在于，所述测温控制电路包括测温微处理器、温度测量控制电路、A/D转换电路、电源开关控制电路；所述温度显示控制电路包括显示微处理器、测温状态设定开关、显示器；所述测温微处理器包括无线数据调制和解调接收发送口、电源自锁控制口、温度测量控制开关控制口和A/D转换数字接收口；显示微处理器包括无线数据调制和解调接收发送口、测温状态接收口和温度显示数据输出口；所述测温控制电路和温度显示控制电路的无线数据调制和解调接收发送口，分别通过连接阻抗匹配转换电路无线连接，所述温度测量控制电路的温度测量值连接至A/D转换电路的模拟信号输入，A/D转换电路的数字信号输出连接至测温微处理器的A/D转换数字接收口，所述测温微处理器的电源自锁控制口连接至电源开关控制电路，测温微处理器的温度测量控制开关控制口连接至温度测量控制电路；所述测温状态设定开关连接至显示微处理器的测温状态接收口，所述显示器连接至显示微处理器温度显示数据输出口。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属溶液的无线测温枪，其特征在于，所述测温微处理器和显示微处理器是型号为CC2430或CC1110的微处理器。
3.根据权利要求1所述的一种用于金属溶液的无线测温枪，其特征在于，所述A/D转换电路是型号为MSP3553A/D转换电路。
4.根据权利要求1所述的一种用于金属溶液的无线测温枪，其特征在于，所述温度测量控制电路包括双路开关和标准电源，所述双路开关为双路四选一电路，其中一路开关的选择端X接热电偶，另一路选择端Y经放大器接至A/D转换电路，选择端X的四路被选择端中第一路通过有源电阻分压接入一电位，接选择端Y的四路被选择端中第一路与选择端X的四路被选择端中第一路连接，选择端Y的四路被选择端中第二路接标准电源，选择端Y的四路被选择端中第三路与选择端X接通接热电偶。
5.根据权利要求1所述的一种用于金属溶液的无线测温枪，其特征在于，所述电源开关控制电路包括可控开关，可控开关的控制端接一个微动开关，可控开关的控制端同时与测温微处理器的电源自锁控制口连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于金属溶液的无线测温枪，其特征在于，所述微动开关可以是振动开关或触摸开关。
7.根据权利要求1所述的一种用于金属溶液的无线测温枪，其特征在于，所述测温状态设定开关为三个。
8.如权利要求1所述的一种用于金属溶液的无线测温枪的工作方法，所述工作方法包括传统的温度满度校正和零点校正步骤，其特征在于，该方法还包括电源开关控制步骤、温度测量控制步骤和热电偶测量精度校正步骤；
所述电源开关控制步骤是：在所述电源开关控制电路中设置可控开关和微动开关，所述微动开关连接可控开关的控制端，当由微动开关送出一个开启可控开关接通电源信号后：
a.测温微处理器通过电源自锁控制口送出锁定可控开关连续接通信号；
b.测温枪处于测温状态：保持电源自锁控制口送出的锁定可控开关连续接通信号；测温枪不处于测温状态：测温微处理器按照设定的时间切断可控开关连续接通信号；
所述温度测量控制步骤是：在测温控制电路中设置一个固定电位，在测温微处理器中设置一个比较值，所述固定电位小于测量金属溶液温度时的电位值，所述比较值是通过显示微处理器设置的测温开始温度值；
a.当温度测量值是测温枪未接入热电偶时或热电偶开路时，测温微处理器接收一个固定电位：即测温微处理器通过温度测量控制开关控制口控制测温控制电路输出固定电位至测温微处理器，显示微处理器送出一个热电偶未接或开路显示信号；
b.当温度测量值从零或接近于零开始上升并小于比较值，即测温枪接入热电偶时，显示微处理器送出热电偶接入显示信号；
c.当温度测量值大于比较值时，显示微处理器送出执行测试程序显示信号；
所述热电偶测量精度校正步骤是：设置一个热电偶温度与电位关系表；测量一个标定电位，根据公式：标定热电偶电位值＝{(AD—ADZ)÷(ADf—ADZ)}×K，标定常数K值，其中AD为标定电位，所述标定电位等于标定热电偶电位值，ADf为温度满度校正值，ADZ为温度表零点值；测量的温度值根据测定热电偶电位值通过公式：热电偶电位值＝{(ADe—ADZ)÷(ADf—ADZ)}×K从关系表中取得，其中ADe是热电偶电位实际动态测量值。
9.根据权利要求8所述的一种用于金属溶液的无线测温枪的工作方法，其特征在于，所述热电偶温度与电位关系表是分度号为S或R或B或WRe的热电偶不同温度时所对应的不同电位值表。
10.根据权利要求8所述的一种用于金属溶液的无线测温枪的工作方法，其特征在于，所述标定热电偶电位值为16.777mv或18mv或33mv。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Wireless temperature measurement gun for metal solution and working method thereof Effective date of registration: 20130711 Granted publication date: 20110216 Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee Pledgor: Kehai Longhua Industry Automation Instrument Co., Ltd., Beijing Registration number: 2013990000448 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20140702 Granted publication date: 20110216 Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee Pledgor: Kehai Longhua Industry Automation Instrument Co., Ltd., Beijing Registration number: 2013990000448 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model |