專利名稱：能顯示切削刀具溫度場的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用熱電偶測量溫度的裝置。
切削溫度的測量是切削實驗研究中重要的技術(shù)，可用來研究各種因素對切削溫度的影響、校核切削溫度理論計算的準確性，也可用來把所測得的切削溫度作為控制切削過程的訊號源。
測量切削溫度的方法很多。在人工熱電偶方法中，有如申請日89年11月18日，授權(quán)日90年12月5日，專利號89219946.6，名稱為“測量切削刀具溫度場的實驗裝置”所公開的，經(jīng)特殊設(shè)計的帶有K型熱電偶的測溫裝置。它可用于一般二維切削中刀具主剖面溫度場的測量。
眾所周知，熱電偶測溫所遇到的問題是如何處理其輸出信號的非線性及冷端溫度補償。以前往往采用硬件補償方式，一是在模擬域內(nèi)進行，二是在數(shù)字域內(nèi)進行，但它們的線路復(fù)雜、成本高、調(diào)試困難，且校正精度受溫度、元器件離散性的影響。如何尋求更先進的線性化方法對熱電偶非線性特性進行校正是急待解決的課題。
本實用新型的目的在于，應(yīng)用單片微機技術(shù)處理標準熱電偶輸出特性的非線性及冷端溫度補償，在室溫條件下，顯示出所測部位的溫度值。


圖1、本實用新型熱電偶測溫部件主視圖；圖2、熱電偶測溫部件A－A剖視圖；圖3、本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖4、溫度顯示部件的結(jié)構(gòu)電路圖。
本裝置的結(jié)構(gòu)是它由熱電偶測溫部件與溫度顯示部件所構(gòu)成。熱電偶測溫部件，如圖1、圖2所示，主要包括能作縱向移動的絲桿1，裝有熱電偶3能作橫向移動的絲桿2，調(diào)節(jié)縱向、橫向絲桿，可使熱電偶3的觸頭移至被測刀具主剖面的所需測量部位。溫度顯示部件，如圖3所示，主要包括由熱電偶3的輸出端接放大器4，經(jīng)放大后的信號輸入A／D轉(zhuǎn)換器5，A／D轉(zhuǎn)換器5輸出的信號送至由8031單片機6、74LS373鎖存器7、2732A程序存貯器8組成的微機測量系統(tǒng)，經(jīng)處理后的信號送至8255可編程接口芯片9，LED顯示器10，熱電偶的冷端溫度值由BCD撥碼盤11設(shè)定，經(jīng)8255可編程接口芯片9C口輸入單片微機。
下面對本實用新型進一步的描述首先熱電偶感受被測刀具主剖面上待測部位的溫度，將其輸出的電勢送至高精度OP07放大器4放大到合適的電平，如圖4所示，放大后的電壓經(jīng)5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5，轉(zhuǎn)換成BCD碼數(shù)字量，此儀表只作一般緩變溫度測試儀器用，故此處采用抗干擾能力強，價格低廉而轉(zhuǎn)換速度慢的雙積分A／D轉(zhuǎn)換器，若要求儀器動態(tài)響應(yīng)較好，則應(yīng)采用逐次逼近的A／D轉(zhuǎn)換器。由于5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出是動態(tài)的，故將其輸出端接向8031單片機6的P1口，每次轉(zhuǎn)換結(jié)束，在5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5的EOC端輸出一正脈沖，經(jīng)反相后，作為8031單片機6的外中斷源INT1的請求信號，在8031單片機6響應(yīng)EOC的中斷請求后，依次讀出千位、百位、十位、個位，并存放于內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。整個溫度顯示部件是在應(yīng)用程序的控制下進行的，應(yīng)用程序主要由初始化程序、主程序和中斷服務(wù)程序所組成1.初始化程序。其功能是初始化，具體任務(wù)是設(shè)置堆棧，置INT1為邊沿觸發(fā)方式，并允許INT1的中斷請求，并把8255可編程接口芯片9A口、B口置成輸出工作方式，C口置成輸入方式。
2.主程序。它由數(shù)據(jù)處理程序和顯示程序組成，主程序把由BCD撥碼盤11設(shè)定的環(huán)境溫度值從C口讀入緩沖區(qū)后，將BCD碼變?yōu)槎M制數(shù)，再轉(zhuǎn)換成三字節(jié)浮點數(shù)，通過計算X1＝0.04T℃方程得到冷端溫度補償電勢，并存入有關(guān)緩沖區(qū)，接著把5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5輸出的BCD碼轉(zhuǎn)換成三字節(jié)浮點數(shù)，并和冷端溫度補償電勢相加，得到冷端溫度為℃的被測溫度校正電勢X，最后計算校正方程式T℃＝－0.007X4＋0.149X3－0.973X2＋26.543X－0.694，得到被測溫度值的三字節(jié)浮點數(shù)，然后由浮點二——十進制數(shù)轉(zhuǎn)換后，送顯示緩沖區(qū)，經(jīng)8255可編程接口芯片9緩沖器／驅(qū)動器74LS06、74LS07，由LED顯示器10顯示出被測值。顯示程序主要完成循環(huán)顯示被測溫度值，循環(huán)顯示一次后，測試標志位判有否中斷，如有，則轉(zhuǎn)主程序進行數(shù)據(jù)處理，否則繼續(xù)重復(fù)上述顯示過程。
3.中斷服務(wù)程序。其功能是保護現(xiàn)場，進行數(shù)據(jù)采集，由于5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5采用動態(tài)四位BCD碼輸出，分別由DS1～DS4分時選通輸出，以表示相應(yīng)位上的數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)在Q0～Q3輸出線上，當(dāng)8031單片機6響應(yīng)中斷后，分別判斷P1口上的數(shù)據(jù)是否有位選通信號，若有就將Q0～Q3輸出線上的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)區(qū)20H～21H單元中，恢復(fù)現(xiàn)場后，即返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。
顯示部分主要技術(shù)指標測量范圍0～500℃精度±0.1％分辨率0.1℃顯示方式5位LED
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點(1)由于利用單片微機技術(shù)處理標準熱電偶輸出特性的非線性及冷端溫度補償，提高校正精度，且不受溫度、元器件離散性影響。
(2)能與不同型號的熱電偶相兼容，改變熱電偶的型號，不需要更改硬件，只要修改校正常數(shù)，不但降低成本，而且機動靈活。
權(quán)利要求一種能顯示切削刀具溫度場的裝置，它包括能作縱向移動的絲桿[1]，裝有熱電偶[3]的并能作橫向移動的絲桿[2]，調(diào)節(jié)縱向、橫向絲桿，可使熱電偶[3]的觸頭移至被測刀具主剖面上所需測量部位，本實用新型的特征是熱電偶[3]的輸出端接放大器[4]，放大后的信號輸入A/D轉(zhuǎn)換器[5]，再將信號送至由8031單片機[6]、74LS373鎖存器[7]、2732A程序存貯器[8]組成的微機測量系統(tǒng)，處理后的信號送至8255可編程接口芯片[9]，LED顯示器[10]，熱電偶[3]的冷端溫度值由BCD撥碼盤[11]設(shè)定，經(jīng)8255可編程接口芯片[9]輸入單片微機。
專利摘要一種能顯示切削刀具溫度場的裝置，它由裝有熱電偶的測溫部件和帶有放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、鎖存器、程序存貯器、可編程接口芯片、LED顯示器、BCD撥碼盤的顯示部件所組成，它是利用單片微機技術(shù)處理標準熱電偶輸出特性的非線性及冷端溫度補償，提高校正精度，且不受溫度、元器件離散性影響，能與不同型號的熱電偶相兼容，在室溫條件下，顯示出所測部位的溫度值。
文檔編號B23Q17/09GK2087551SQ9120391
公開日1991年10月30日 申請日期1991年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月13日
發(fā)明者戴振松, 張維紀 申請人:浙江大學(xué)