CN103837793B - 一种快速检测测温热电偶极性的仪器及方法 - Google Patents
一种快速检测测温热电偶极性的仪器及方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种快速检测测温热电偶极性的仪器及方法，属于检测技术领域。包括热电偶插座、通路切换继电器、加热电源、片上***SOC(ADUC834)、光电耦合器、继电器驱动三极管、极性指示发光管、声响报警器、工作电源；热电偶通过热电偶插座与通路切换继电器连接，通路切换继电器与热加热电源连接，通路切换继电器与片上***SOC(ADUC834)连接到，片上***SOC(ADUC834)与光电耦合器连接，光电耦合器与继电器驱动三极管连接，继电器驱动三极管与通路切换继电器连接，片上***SOC(ADUC834)与极性指示发光管连接，片上***SOC(ADUC834)(5)与声响报警器连接。优点在于，能快速对热电偶产品极性的检测，判断出热电偶产品的合格与否，防止废品流入冶炼测温环节，提高冶炼生产的效率。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，特别提供了一种快速检测测温热电偶产品极性的方法和仪器。
技术背景
温度测量***的传感器主要采用的是热电偶。在冶金和有色工业中，为了控制熔融金属的品质，在各冶炼阶段都需要采用以消耗型热电偶为传感器的测温装置对熔融金属的温度进行测量和控制。因此这种消耗型热电偶的需求量特别巨大。为此生产消耗型热电偶的制造厂商也遍布于全国各地。这些消耗型热电偶的制造厂商在制造热电偶时为了提高热电偶的产品质量减少废品，在偶丝焊接后和热电偶出厂前都需要对其检测才能正确的组装和保证产品的合格率。然而怎样才能检验出热电偶的极性正确与否呢？本发明提出的方法就能快速地检验出热电偶的极性正确与否。通过用本装置对热电偶极性的检测可以将制造中不合格的产品分拣出来，从而提高出厂产品的合格率，这对热电偶制造商和热电偶用户来讲都是非常重要的。
从前在热电偶制造厂中，为了掌握出厂热电偶极性的正确连接，主要是在偶丝焊接后靠严格的摆放和眼力观察偶丝正负极的粗细加以区别。当不小心将焊接后的偶丝顺序弄混后，靠此方法分别是非常困难的。一旦将偶丝的极性在组装热电偶时接反，在现场使用就会造成测温失败而影响冶炼金属的品质。
为了提高热电偶产品的合格率，减轻工人的劳动强度，快速自动的检测热电偶产品极性就成为一个需要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速检测测温热电偶产品极性的仪器及方法，通过全新的设计只要在仪器的热电偶插座上插上热电偶，仪器在一秒钟内就能检测出热电偶极性正确与否。并通过极性指示灯加以显示和声响报警。
本发明的仪器包括热电偶插座2、通路切换继电器3、加热电源4、片上***SOC(ADUC834)5、光电耦合器6、继电器驱动三极管7、极性指示发光管8、声响报警器9、工作电源10（见图1）。热电偶通过热电偶插座2与通路切换继电器3连接，通路切换继电器3与热电偶丝加热电源4连接，通路切换继电器3与片上***SOC(ADUC834)5连接，片上***SOC(ADUC834)5与光电耦合器6连接，光电耦合器6与继电器驱动三极管7连接，继电器驱动三极管7与通路切换继电器3连接，片上***SOC(ADUC834)5与极性指示发光管8连接，片上***SOC(ADUC834)5与声响报警器9连接。
根据热电偶工作特性：当热电偶的测量端与热电偶的参考端有温度差时，则在其连接的回路中就会产生电动势。在这个回路中如能测量这个电动势的正负，就能判断出热电偶是正接入回路还是反接入回路。因热电偶插座与热电偶之间有定位装置，因此当热电偶***插座后，若通过瞬间加热热电偶，然后再测量回路里的电势正负，则热电偶极性是正向接入回路的，所测电动势为负，热电偶极性是反向接入回路的，则所测电动势为正。这就是本发明的基本原理。
本发明的检测测温热电偶极的方法如下：
将热电偶插座2的正极引线接到通路切换继电器3的E点上，将热电偶插座2的负极引线接到通路切换继电器3的F点上。将通路切换继电器3的A点接到加热电源4的VCC端；将通路切换继电器3的B点接到加热电源4的0V端；将通路切换继电器3的C点接到片上***SOC(芯片ADUC834)5的IN+端；将通路切换继电器3的D点接到片上***SOC(芯片ADUC834)5的IN-端；将通路切换继电器3线圈的一根引出线接到加热电源4的VCC上；将通路切换继电器3线圈的另一根引出线接到继电器驱动三极管7的集电极c上；将继电器驱动三极管7的发射极e接到加热电源4的0V上；将继电器驱动三极管7的基极b接到光电耦合器6输出的集电极c上，并在该连接点接一支上拉电阻，电阻的另一端接到加热电源4的VCC上。将光电耦合器6输出的发射极e接到加热电源4的0V上。将光电耦合器6的输入侧二极管的负极接到工作电源10的GND上；将光电耦合器6的输入侧二极管的正极接到限流电阻上，限流电阻的另一端接到片上***SOC(芯片ADUC834)5的out1上。将片上***SOC(芯片ADUC834)5的out2通过限流电阻接到极性指示发光二极管（绿色）8的正极上，极性指示发光二极管（绿色）8的负极接工作电源10的GND。将片上***SOC（ADUC834）5的out3通过限流电阻接到极性指示发光二极管（红色）8的正极上，极性指示发光二极管（红色）8的负极接工作电源10的GND；将片上***SOC（ADUC834）5的out4接到声响报警器9的一端上，声响报警器9的另一端接工作电源10的GND；至此接线完成。
本发明的优点在于，能快速对热电偶产品极性的检测，判断出热电偶产品的合格与否，防止废品流入冶炼测温环节，提高冶炼生产的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。其中，热电偶插座2、通路切换继电器3、加热电源4、片上***SOC（ADUC834）5、光电耦合器6、继电器驱动三极管7、极性指示发光管(红色绿色各一支)8、声响报警器9、工作电源10。
具体实施方式
以装配一台热电偶极性检测仪为例，来说明本发明的实施方式如下：
1.按图准备好待测热电偶1，热电偶插座2、通路切换继电器3、加热电源4、片上***SOC（ADUC834）5、光电耦合器6、继电器驱动三极管7、极性指示发光管(红色绿色各一支)8、声响报警器9、工作电源10。
2.按图将准备好的元器件组装在一起，既将热电偶插座2的正极引线接到通路切换继电器3的E点上，将热电偶插座2的负极引线接到通路切换继电器3的F点上。将通路切换继电器3的A点接到加热电源4的VCC端；将通路切换继电器3的B点接到加热电源4的0V端；将通路切换继电器3的C点接到片上***SOC(芯片ADUC834)5的IN+端；将通路切换继电器3的D点接到片上***SOC(芯片ADUC834)5的IN-端；将通路切换继电器3线圈的一根引出线接到加热电源4的VCC上；将通路切换继电器3线圈的另一根引出线接到继电器驱动三极管7的集电极c上；将继电器驱动三极管7的发射极e接到加热电源4的0V上；将继电器驱动三极管7的基极b接到光电耦合器6输出的集电极c上，并在该连接点接一支上拉电阻，电阻的另一端接到加热电源4的VCC上。将光电耦合器6输出的发射极e接到加热电源4的0V上。将光电耦合器6的输入侧二极管的负极接到工作电源10的GND上；将光电耦合器6的输入侧二极管的正极接到限流电阻上，限流电阻的另一端接到片上***SOC(芯片ADUC834)5的out1上。将片上***SOC(芯片ADUC834)5的out2通过限流电阻接到极性指示发光二极管（绿色）8的正极上，极性指示发光二极管（绿色）8的负极接工作电源10的GND。将片上***SOC（ADUC834）5的out3通过限流电阻接到极性指示发光二极管（红色）8的正极上，极性指示发光二极管（红色）8的负极接工作电源10的GND；将片上***SOC（ADUC834）5的out4接到声响报警器9的一端上，声响报警器9的另一端接工作电源10的GND；至此接线完成。
3.在片上***SOC（ADUC834）5中编制相应的程序以完成如下功能；
⑴检测待测热电偶1有没有插进热电偶插座2；
⑵当检测到有待测热电偶1插进热电偶插座2时，就从输出out1发一个300ms宽度的控制信号；该控制信号将使光电耦合器6中的发光二极管发光300ms，导致光电耦合器6中的输出三极管导通，进而使继电器驱动三极管7截止而使通路切换继电器3的线圈失电磁力消失，通路切换继电器3动触点E和F被弹力牵引与A和B接通。
于是待测热电偶1与加热电源4构成回路，加热电流经VCC→A点→E点→待测热电偶1→F点→B点回到0V；由于待测热电偶1中的热电偶丝较普通导线和电极的电阻值大，于是待测热电偶1中的热电偶丝产生大量的焦耳热（既通电加热）；300ms后片上***SOC（ADUC834）5关掉out1的输出，光电耦合器6中的发光二极管将熄灭，光电耦合器6中的输出三极管因不受光而截至，使继电器驱动三极管7的基极b被上拉电阻拉成高电平，于是继电器驱动三极管7导通使通路切换继电器3的线圈得电产生磁力吸引通路切换继电器3的动点E和F到B和D，即将待测热电偶1接向片上***SOC（ADUC834）5的IN+和IN-。
⑶上述过程完成后待测热电偶1与片上***SOC（ADUC834）5构成了一个测量回路。这时启动测量热电势的程序；若检测的热电势为负，则待测热电偶1接入测量回路是正向的（既热电偶的极性为正）；若检测的热电势为正，则待测热电偶1接入测量回路是反向的（既热电偶的极性为负）；根据测量结果，控制输出out2或out3使极性指示发光二极管（红色绿色各一支）8发出红光或绿光，以指示待测热电偶1的极性正确与否；当测得的待测热电偶1极性为负时，还控制输出out4以驱动声响报警器9发声报警。
⑷当检测完毕将待测热电偶1从热电偶插座2上拔下时，片上***SOC（ADUC834）5关掉out2、out3、out4，送出out1。检测装置回到待测的初始状态等待下一次的测量
说明：为什么测的的电势为正则判断热电偶极性为反，而测的的电势为负判断热电偶极性为正呢？这时因为在对待测热电偶1通电加热时，待测热电偶1的偶丝在连接到电极处有一个焊点。电极材料的电阻要小于偶丝材料的电阻。通电加热时这个点的偶丝最先发热，而后才逐步热透偶丝。也就是通电加热后的偶丝实际上是测量端的温度低于参考端的温度。根据热电势的理论不难得出在正向回路中若测量端的温度低于参考端的温度回路电势应为负的结论，反之，在反向回路中，若测量端的温度低于参考端的温度则回路电势就应为正。
Claims (3)
1.一种快速检测测温热电偶极性的仪器，其特征在于，包括热电偶插座(2)、通路切换继电器(3)、加热电源(4)、片上***SOC_ADUC834(5)、光电耦合器(6)、继电器驱动三极管(7)、极性指示发光管(8)、声响报警器(9)、工作电源(10)；热电偶通过热电偶插座⑵的两根导线分别与通路切换继电器⑶的动触点E和F连接，通路切换继电器⑶的常闭触点A和B分别与加热电源⑷的正负极相连接，通路切换继电器⑶的常开触点C和D与片上***SOC_ADUC834⑸的模拟输入端口IN+和IN-相连接，片上***SOC_ADUC834⑸的数字输出端口OUT1通过限流电阻与光电耦合器⑹的输入端连接，光电耦合器⑹的输出端与继电器驱动三极管⑺的b极连接，继电器驱动三极管⑺的c极与通路切换继电器⑶电磁线圈连接，片上***SOC_ADUC834⑸的输出端口OUT2、OUT3与极性指示发光管⑻连接，片上***SOC_ADUC834⑸的输出端口OUT4与声响报警器⑼连接。
2.一种使用权利要求1所述的仪器快速检测测温热电偶极性的方法，其特征在于，步骤如下：
将热电偶插座(2)的正极引线接到通路切换继电器(3)的E点上，将热电偶插座(2)的负极引线接到通路切换继电器(3)的F点上；将通路切换继电器(3)的A点接到加热电源(4)的VCC端；将通路切换继电器(3)的B点接到加热电源(4)的0V端；将通路切换继电器(3)的C点接到片上***SOC_ADUC834(5)的IN+端；将通路切换继电器(3)的D点接到片上***SOC_ADUC834(5)的IN-端；将通路切换继电器(3)线圈的一根引出线接到加热电源(4)的VCC上；将通路切换继电器(3)线圈的另一根引出线接到继电器驱动三极管(7)的集电极c上；将继电器驱动三极管(7)的发射极e接到加热电源(4)的0V上；将继电器驱动三极管(7)的基极b接到光电耦合器(6)输出侧的集电极c上，并在该连接点接一支上拉电阻，上拉电阻的另一端接到加热电源(4)的VCC上；将光电耦合器(6)输出侧的发射极e接到加热电源(4)的0V上；将光电耦合器(6)的输入侧二极管的负极接到工作电源(10)的GND上；将光电耦合器(6)的输入侧二极管的正极接到驱动电阻上，驱动电阻的另一端接到片上***SOC_ADUC834(5)的OUT1上；将片上***SOC_ADUC834(5)的OUT2通过限流电阻接到极性指示发光管(8)的绿色LED的正极上，极性指示发光管(8)的绿色LED的负极接工作电源(10)的GND；将片上***SOC_ADUC834(5)的OUT3通过限流电阻接到极性指示发光管(8)红色LED的正极上，极性指示发光管(8)红色LED的负极接工作电源(10)的GND；将片上***SOC_ADUC834(5)的OUT4接到声响报警器(9)的一端上，声响报警器(9)的另一端接工作电源(10)的GND。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在片上***SOC_ADUC834(5)中编制相应的程序以完成如下功能；
1)检测待测热电偶(1)有没有插进热电偶插座(2)；
2)当检测到有待测热电偶(1)插进热电偶插座(2)时，就从片上***SOC_ADUC834(5)的输出OUT1发一个300ms宽度的控制信号；该控制信号将使光电耦合器(6)中的发光二极管发光300ms，导致光电耦合器(6)中的输出三极管导通，进而使继电器驱动三极管(7)截止而使通路切换继电器(3)的线圈失电磁力消失，动触点E和F被弹力牵引与A和B点接通；
于是待测热电偶(1)与加热电源(4)构成回路，加热电流经VCC→A点→E点→待测热电偶→F点→B点回到0V；由于热电偶丝较普通导线和电极的电阻值大，于是热电偶丝产生大量的焦耳热；300ms后片上***SOC_ADUC834(5)关掉OUT1的输出，光电耦合器(6)中的发光二极管将熄灭，光电耦合器(6)中的输出侧三极管因不受光而截至，使继电器驱动三极管(7)的b极被上拉电阻拉成高电平，于是继电器驱动三极管(7)导通使通路切换继电器(3)的线圈得电而产生磁力吸引通路切换继电器(3)的动点E和F到B和D，即将热电偶接向片上***SOC_ADUC834(5)的IN+和IN-；
3)上述过程完成后待测热电偶(1)与片上***SOC_ADUC834(5)构成了一个测量回路；这时启动测量热电势的程序；若检测的热电势为负，则热电偶接入测量回路是正向，既热电偶的极性为正；若检测的热电势为正，则热电偶接入测量回路是反向，既热电偶的极性为负；根据测量结果，片上***SOC_ADUC834(5)控制输出OUT2或OUT3使极性指示发光管(8)发出红光和绿光，以指示待测热电偶(1)的极性正确与否；当测得的热电偶极性为负时，片上***SOC_ADUC834(5)还控制输出OUT4以驱动声响报警器(9)发声报警；
4)当检测完毕将待测热电偶(1)从热电偶插座(2)上拔下时，片上***SOC_ADUC834(5)关掉OUT2、OUT3、OUT4，送出OUT1；使检测装置回到待测的初始状态等待下一次的测量。
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