專利名稱：一種感溫熱動元件檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種感溫熱動元件檢測裝置。
背景技術：
感溫熱動元件作為溫度反饋控制器件，被廣泛用于各種需要對溫度進行控制的場合，如汽車工業(yè)、建筑供暖、衛(wèi)生潔浴、暖通空調、工業(yè)自動控制、家用電器、石油化工、安全裝置等領域。感溫熱動元件有多種類型，目前主要應用的類型有感溫蠟式熱動元件以及記憶合金式熱動元件。其工作原理利用感溫材料的各種溫度特性，如熱脹冷縮、相變、形狀記憶特性等，來感知環(huán)境溫度的變化，將熱能轉化為機械能，推動熱動元件的推桿移動，從而實現(xiàn)各種功能的自動控制。為此，熱動元件必須能夠正確感知環(huán)境溫度，并能推動推桿產(chǎn)生準確的行程量及推力。目前，市場上尚未有感溫熱動元件檢測裝置及相類似的產(chǎn)品。通過對專利庫的搜索并未找到與本發(fā)明功能相近的專利。通過對國內多家熱動元件制造廠家的調查發(fā)現(xiàn)熱動元件的檢測大多采用水浴加熱法加熱熱動元件，并通過位移傳感器測量熱動元件推桿行程。測量方法簡單，溫度控制不夠精確，且對推桿產(chǎn)生的推力無法測量。因此，為保證熱動元件產(chǎn)品質量，提高熱動元件的檢測精度，研制一種感溫熱動元件檢測裝置具有重要的意義。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術溫度控制不夠精確，且對推桿產(chǎn)生的推力無法測量的不足，本發(fā)明提供一種感溫熱動元件檢測裝置，該裝置能夠精確測量熱動元件的工作溫度、推桿行程及推桿壓力，并可實時顯示測量數(shù)據(jù)，繪制熱動元件推桿行程、推桿壓力隨工作溫度的變化曲線圖，生成檢測報告等功能。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是包括溫度控制單元、檢測臺架、數(shù)據(jù)采集調理模塊、控制單元、顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、聲光警示模塊、自檢與自校準模塊和看門狗模塊。所述的溫度控制單元包括加熱模塊及控制模塊，溫度控制模塊檢測當前溫度，控制加熱模塊實現(xiàn)對熱動元件的恒溫控制。該溫度控制單元也可由高低溫實驗箱或恒溫箱替代。所述的檢測臺架包括支架、位移傳感器、力傳感器及溫度傳感器，位移傳感器、力傳感器和溫度傳感器固定于支架上，位移傳感器連接熱動元件一端的推桿，感知推桿的行程量；力傳感器連接熱動元件的另一端，感知熱動元件所產(chǎn)生的推力，溫度傳感器感知環(huán)境溫度。所述的數(shù)據(jù)采集調理模塊接收來自位移傳感器、力傳感器和溫度傳感器的電信號，并對信號進行前置濾波、隔離、放大或衰減、抗混疊濾波和模數(shù)轉換成為數(shù)字電信號，輸入到控制模塊。所述的控制模塊接收用戶預設的溫度閥值、相應的推桿行程閥值以及推桿壓力閥值，并與來自數(shù)據(jù)采集調理模塊的數(shù)字電信號轉換成的熱動元件的工作溫度、推桿行程及推力值進行比較，以判斷當前測試的熱動元件質量是否合格，并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，發(fā)送至顯示模塊進行顯示，同時通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到上位計算機。若當前熱動元件產(chǎn)品質量合格時，所述的聲光警示模塊啟動，通過指示燈及喇叭提示產(chǎn)品質量合格。所述的自檢與自校準模塊連接控制模塊對硬件電路進行自檢，并對測試數(shù)據(jù)進行自校準；所述的看門狗模塊連接控制模塊在裝置正常工作時由控制模塊以一個固定的時間間隔進行寫操作，當控制模塊因為系統(tǒng)錯誤而出現(xiàn)運行失控時，會停止對看門狗定時器寄存器的寫操作，此時，看門狗模塊在自身定時器的驅動下向控制模塊發(fā)出復位信號，使控制模塊能夠重新正常運行。本發(fā)明的有益效果是該熱動元件檢測裝置可以對不同類型的熱動元件工作參數(shù)進行檢測，包括熱動元件的工作溫度、推桿行程及推力，并通過將測試結果與預設工作參數(shù)閾值的比較，可判斷出當前熱動元件是否合格，并給出檢測結果。該裝置結構簡單，通用性好；檢測精度及可靠性高；向導式交互界面，方便用戶操作；通過網(wǎng)絡接口將熱動元件檢測裝置與上位計算機相連，可快速生成產(chǎn)品檢測報告。


圖1是熱動元件檢測裝置功能模塊圖；圖2是熱動元件檢測臺架結構圖；圖3是熱動元件檢測控制系統(tǒng)流程圖；圖4是基于網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)傳輸流程圖；圖5是溫度傳感器恒流激勵電路實例圖；圖6是溫度傳感器信號采集調理電路實例圖；圖7是網(wǎng)絡接口數(shù)據(jù)傳輸電路實例圖；圖8是顯示屏驅動電路實例圖。
具體實施例方式本發(fā)明包括溫度控制單元、檢測臺架、傳感器組、數(shù)據(jù)采集調理模塊、控制單元、顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、聲光警示模塊、自檢與自校準模塊和看門狗模塊。所述的溫度控制單元用于控制熱動元件的溫度。溫度控制單元包括加熱模塊及控制模塊。使用時用戶可設定溫度閾值，溫度控制模塊會自動檢測當前溫度，若當前溫度低于設定溫度閾值，加熱模塊啟動，對熱動元件進行加熱；當溫度上升到設定溫度閾值范圍內時，溫度控制模塊會控制加熱模塊降低功率工作，實現(xiàn)對熱動元件的恒溫控制。該溫度控制單元也可由高低溫實驗箱或恒溫箱替代。所述的檢測臺架包括支架、下壓板、螺紋端蓋、位移傳感器、力傳感器及溫度傳感器。熱動元件沿垂直方向放置，位移傳感器通過螺紋接口安裝于支架的最上端，位移傳感器的最末端壓在熱動元件的推桿上。熱動元件下接下壓板，下壓板壓在力傳感器上，并通過螺紋端蓋將力傳感器固定于支架內。螺紋端蓋下安裝溫度傳感器。當熱動元件受熱產(chǎn)生動作時，位移傳感器即可感知推桿的行程量，下壓板下方的力傳感器即可感知熱動元件所產(chǎn)生的推力，溫度傳感器可感知環(huán)境溫度。溫度傳感器、位移傳感器以及力傳感器共同組成傳感器組?；跓釀釉z測臺架，通過匹配不同量程及不同精度的溫度傳感器、位移傳感器及力傳感器，即可完成對不同型號熱動元件的檢測工作。
所述的數(shù)據(jù)采集調理模塊用于接收來自傳感器組的電信號，并對信號進行前置濾波、隔離、放大或衰減、抗混疊濾波和模數(shù)轉換成為數(shù)字電信號，輸入到控制模塊。所述的控制模塊包括參數(shù)設置模塊，轉換模塊，對比模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊。所述的參數(shù)設置模塊用于接收用戶預設的熱動元件工作參數(shù)，包括溫度閥值、相應的推桿行程閥值以及推桿壓力閥值。所述的轉換模塊接收來自數(shù)據(jù)采集調理模塊的數(shù)字電信號，并將其轉換成換算為熱動元件的工作溫度、推桿行程及推力值。所述的比較模塊將由轉換模塊得到的工作溫度、推桿行程及推力值與預設的溫度閥值、推桿行程閥值及推桿壓力閥值進行比較，以判斷當前測試的熱動元件質量是否合格。當工作溫度到達預設的工作溫度閾值內時，將推桿行程及推力值與預設的推桿行程量閾值及推桿壓力閾值進行比較若推桿行程位于預設的推桿行程量閾值之內，并且推桿壓力值剛好位于預設推桿壓力閾值之內時， 表明當前熱動元件質量合格，否則質量不合格。若當前熱動元件產(chǎn)品質量合格時，所述的聲光警示模塊啟動，通過指示燈及喇叭等進行產(chǎn)品質量合格提示。所述的數(shù)據(jù)存儲模塊用于接收并存儲用戶通過參數(shù)設置模塊所設置的工作參數(shù)，以及轉換模塊所得到的工作溫度、 推桿行程及推力值等數(shù)據(jù)。所述的顯示模塊連接控制模塊，用于顯示在熱動元件檢測過程中所測得的工作溫度、推桿行程、推力值、操作提示及檢測結果等信息。數(shù)據(jù)傳輸模塊接收熱動元件檢測過程中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡接口傳送到上位計算機；所述的自檢與自校準模塊連接控制模塊，可對硬件電路進行自檢，并對測試數(shù)據(jù)進行自校準，提高了熱動元件的檢測精度和可靠性；所述的看門狗模塊連接控制模塊，為可編程看門狗定時器，正常工作時，控制模塊會以一個固定的時間間隔對看門狗定時器的寄存器進行寫操作。當控制模塊因為系統(tǒng)錯誤而出現(xiàn)運行失控時，會停止對看門狗定時器寄存器的寫操作，此時，看門狗模塊可在自身的定時器的驅動下向控制模塊發(fā)出復位信號，使用控制模塊能夠重新正常運行。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖1所示，其為本發(fā)明的功能模塊圖。所述的熱動元件檢測裝置包括溫度控制單元1，檢測臺架2，傳感器組3，數(shù)據(jù)采集調理模塊4，控制單元5，顯示模塊6，數(shù)據(jù)傳輸模塊7，聲光警示模塊8，自檢與自校準模塊9，看門狗模塊10。數(shù)據(jù)存儲模塊所述的溫度控制單元1包括加熱模塊101及控制模塊102。使用時用戶可通過控制模塊102設定所需的溫度閾值。控制模塊102會自動檢測當前溫度，若當前溫度低于設定溫度閾值，則加熱模塊101啟動，對熱動元件進行加熱。當溫度上升到設定溫度閾值范圍內時，控制模塊102會控制加熱模塊101以較低功率工作，實現(xiàn)對熱動元件的恒溫控制?？刂颇K102可為一單片機。又，參照圖2所示，其為熱動元件檢測臺架結構圖。所述的檢測臺架2包括支架 201，熱動元件202，下壓板203，螺紋端蓋204，以及位移傳感器302，力傳感器303、及溫度傳感器301。位移傳感器302通過螺紋接口安裝于支架201的最上端，熱動元件202位于下壓板203與位移傳感器302之間，位移傳感器302的探測桿的末端壓在熱動元件202的推桿上。熱動元件202下接下壓板203，下壓板壓在力傳感器303上，螺紋端蓋203通過螺紋支架201連接，并將力傳感器303固定于支架201內。螺紋端蓋204下安裝溫度傳感器301。 當熱動元件202受熱產(chǎn)生動作時，位移傳感器302可感知推桿的行程量，力傳感器303可感知熱動元件所產(chǎn)生的推力，溫度傳感器301可感知環(huán)境溫度。基于檢測臺架，通過匹配不同量程及不同精度的溫度傳感器301、位移傳感器302及力傳感器303，即可完成不同型號熱動元件202的檢測工作。又，如圖1所示，所述的傳感器組3包括溫度傳感器301、位移傳感器302以及力傳感器303。通過傳感器組3可感知熱動元件202的工作參數(shù)，如溫度傳感器301可感知環(huán)境溫度，位移傳感器302可感知熱動元件推桿行程量，力傳感器303可感知熱動元件的推桿壓力。然后通過數(shù)據(jù)調理采集模塊4接收來自傳感器組3的各工作參數(shù)電信號，再對該信號進行前置濾波、隔離、放大或衰減、抗混疊濾波和模數(shù)轉換成為數(shù)字電壓信號，輸入到控制模塊中5 ；所述的控制模塊5包括參數(shù)設置模塊501、轉換模塊502、比較模塊503以及數(shù)據(jù)存儲模塊504。通過參數(shù)設置模塊501，用戶可預先設定熱動元件202的工作參數(shù)，包括溫度閥值以及相應的推桿行程閥值及推桿壓力閥值。轉換模塊502接收來自數(shù)據(jù)調理采集模塊4的數(shù)字信號，并將其轉換成換算為熱動元件的工作溫度、推桿行程及推力值。通過比較模塊503將工作溫度、推桿行程及推力值與預設的溫度閥值、推桿行程閥值及推桿壓力閥值進行比較，以判斷當前測試的熱動元件204質量是否合格。所述的數(shù)據(jù)存儲模塊504用于接收并存儲用戶通過參數(shù)設置模塊501所設置的工作參數(shù)閥值，以及轉換模塊502所得到的工作溫度、推桿行程及推力值等數(shù)據(jù)。控制模塊5可為一單片機。所述的液晶顯示模塊6用于顯示熱動元件202檢測過程中所測得的工作溫度、推桿行程及推力值及操作提示等；所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊7接收熱動元件檢測過程中的各工作參數(shù)數(shù)據(jù)，并將這一數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡接口傳送到上位計算機11中，并在上位計算機11中繪制熱動元件推桿行程及推力隨溫度的變化曲線圖，并自動生成熱動元件檢測報告。參照圖3所示，其為熱動元件檢測控制系統(tǒng)流程圖。當熱動元件檢測裝置啟動時， 系統(tǒng)開始初始化及系統(tǒng)自檢(步驟3001)，判斷系統(tǒng)工作是否正常，若系統(tǒng)有問題則提示檢修(步驟3003)，若系統(tǒng)正常則開始進行熱動元件檢測。當對熱動元件進行檢測時，首先由溫度控制單元對熱動元件進行加熱和溫度控制(步驟3004)，當溫度達到所需的溫度值時， 溫度控制單元對熱動元件進行保溫處理(步驟3005)。然后開始采集來自傳感器組的輸出信號，并對信號進行調理，成為數(shù)字電壓信號(步驟3006)。通過數(shù)據(jù)轉換模塊將數(shù)字電壓信號轉換為熱動元件的實際工作參數(shù)(步驟3007)；將轉換后的熱動元件實際工作參數(shù)與預設的工作參數(shù)閾值進行比較，以判斷當前熱動元件是否合格。首先判斷當當前工作溫度值是否到達預定的工作溫度閾值(步驟3008)，若當前工作溫度值處于預設的工作溫度閾值之外時，返回溫度控制單元，重新對熱動元件的溫度進行調節(jié)，否則進入推桿行程檢測環(huán)節(jié)(步驟3009)。若當前推桿行程處于預設的推桿行程量閾值之外，則說明當前熱動元件質量不合格(步驟3012)，否則進入推桿壓力檢測環(huán)節(jié)(步驟3010)，若推桿壓力值剛好位于預設推桿壓力閾值之內時，表明當前熱動元件質量合格(步驟3011)，否則說明當前熱動元件質量不合格(步驟3012)。顯示模塊實時顯示熱動元件的測試數(shù)據(jù)及檢測結果(步驟 3013)。若產(chǎn)品質量合格，顯示模塊顯示“檢測合格”；否則，顯示“檢測不合格”。同時數(shù)據(jù)存儲模塊將檢測數(shù)據(jù)進行存儲(步驟3014)，數(shù)據(jù)傳輸模塊將熱動元件的檢測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)綱接口實時發(fā)送到上位機(步驟3015)。結合圖4所示，其為基于網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)傳輸流程圖。開始，首先分別對網(wǎng)絡端口
6和通信數(shù)據(jù)區(qū)進行初始化(步驟4001、400幻；通過該網(wǎng)絡端口接收來自上位計算機的握手信號(步驟4003)，并判斷是否收到來自上位計算機的握手信號(步驟4004)。如果沒有收到來自上位計算機的握手信號，則返回步驟4003，繼續(xù)等待上位計算機的信號。若接收到了來自上位計算機的握手信號，則開始通過網(wǎng)絡端口向上位計算機發(fā)送熱動元件的檢測數(shù)據(jù) (步驟4005)。系統(tǒng)采用報文數(shù)據(jù)格式發(fā)送熱動元件檢測數(shù)據(jù)。每幀報文信息結構包含了報頭、報尾、以及熱動元件檢測數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息。最后判斷數(shù)據(jù)發(fā)送是否完畢(步驟4006)， 如果數(shù)據(jù)沒有發(fā)送完畢就返回步驟4005繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。 參照圖5所示，其為溫度傳感器恒流激勵電路實例圖；參照圖6所示，其為溫度傳感器信號采集調理電路實例圖；參照圖7所示，其為網(wǎng)絡接口數(shù)據(jù)傳輸電路實例圖；參照圖 8所示，其為顯示屏驅動電路實例圖。
權利要求
1.一種感溫熱動元件檢測裝置，包括溫度控制單元、檢測臺架、數(shù)據(jù)采集調理模塊、控制單元、顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、聲光警示模塊、自檢與自校準模塊和看門狗模塊，其特征在于所述的溫度控制單元包括加熱模塊及控制模塊，溫度控制模塊檢測當前溫度，控制加熱模塊實現(xiàn)對熱動元件的恒溫控制；所述的檢測臺架包括支架、位移傳感器、力傳感器及溫度傳感器，位移傳感器、力傳感器和溫度傳感器固定于支架上，位移傳感器連接熱動元件一端的推桿，感知推桿的行程量；力傳感器連接熱動元件的另一端，感知熱動元件所產(chǎn)生的推力，溫度傳感器感知環(huán)境溫度；所述的數(shù)據(jù)采集調理模塊接收來自位移傳感器、力傳感器和溫度傳感器的電信號，并對信號進行前置濾波、隔離、放大或衰減、抗混疊濾波和模數(shù)轉換成為數(shù)字電信號，輸入到控制模塊；所述的控制模塊接收用戶預設的溫度閥值、相應的推桿行程閥值以及推桿壓力閥值，并與來自數(shù)據(jù)采集調理模塊的數(shù)字電信號轉換成的熱動元件的工作溫度、推桿行程及推力值進行比較，以判斷當前測試的熱動元件質量是否合格，并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，發(fā)送至顯示模塊進行顯示，同時通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到上位計算機；若當前熱動元件產(chǎn)品質量合格時，所述的聲光警示模塊啟動，通過指示燈及喇叭提示產(chǎn)品質量合格；所述的自檢與自校準模塊連接控制模塊對硬件電路進行自檢，并對測試數(shù)據(jù)進行自校準；所述的看門狗模塊連接控制模塊在裝置正常工作時由控制模塊以一個固定的時間間隔進行寫操作，當控制模塊因為系統(tǒng)錯誤而出現(xiàn)運行失控時，會停止對看門狗定時器寄存器的寫操作，此時，看門狗模塊在自身定時器的驅動下向控制模塊發(fā)出復位信號，使控制模塊能夠重新正常運行。
2.根據(jù)利用權利要求1所述的一種感溫熱動元件檢測裝置，其特征在于所述的溫度控制單元由高低溫實驗箱或恒溫箱替代。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種感溫熱動元件檢測裝置，由溫度控制單元對熱動元件恒溫控制；由檢測臺架感知熱動元件的推桿行程量、推力和環(huán)境溫度，通過數(shù)據(jù)采集調理模塊輸入到控制模塊，與用戶預設的溫度閥值、相應的推桿行程閥值以及推桿壓力閥值進行比較，以判斷當前測試的熱動元件質量是否合格，并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，發(fā)送至顯示模塊進行顯示，由聲光警示模塊提示產(chǎn)品質量合格；同時通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到上位計算機。本發(fā)明可以對不同類型的熱動元件工作參數(shù)進行檢測，包括熱動元件的工作溫度、推桿行程及推力，結構簡單，通用性好；檢測精度及可靠性高。
文檔編號G05B23/02GK102183947SQ201110030228
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權日2011年1月27日
發(fā)明者李洲洋, 谷文韜 申請人:西北工業(yè)大學