專利名稱：數(shù)字式水銀溫度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可通過電子數(shù)字形式顯示人工玻璃水銀溫度計數(shù)值的數(shù)字式溫度計。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的數(shù)字式溫度計大多采用半導(dǎo)體器件(利用半導(dǎo)體器件對溫度的敏感性)、電阻材料(利用不同溫度下電阻材料具有不同的電阻系數(shù))、熱電偶(利用兩種結(jié)合在一起的不同金屬材料在不同溫度下所產(chǎn)生的不同熱電勢)的原理來測量溫度。這類溫度計雖具有測量溫度快、便于轉(zhuǎn)換成電量和數(shù)字量以及易于與計算機和其它設(shè)備連接等優(yōu)點，但同時也存在長期穩(wěn)定性較差、大范圍測量時線性不好、測量絕對溫度值精度較低和難于標(biāo)定絕對溫度值等不足，尤其是在一些溫度測量范圍大、精度要求較高或有著特殊要求及特殊規(guī)定的行業(yè)和部門中問題更突出，例如本實用新型的主要應(yīng)用場合石油行業(yè)在做石油產(chǎn)品蒸餾分析試驗(GB/T6536-97)項目中，國家標(biāo)準(zhǔn)明確指定使用玻璃水銀溫度計測量溫度，而在自動蒸餾儀器(目前大多采用鉑電阻式溫度傳感器)測量發(fā)生爭執(zhí)時，國家標(biāo)準(zhǔn)更是明確規(guī)定以人工玻璃水銀溫度計測試為準(zhǔn)，正因如此，鑒于前述公知技術(shù)所有的各類數(shù)字式溫度計在實際測量上與國家標(biāo)準(zhǔn)都存在一定的誤差，因而其產(chǎn)品均無法實現(xiàn)與玻璃水銀溫度計同樣的精度要求和相應(yīng)特性。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理、使用方便、測溫精度高且大范圍測溫線性度好的數(shù)字式水銀溫度計。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的數(shù)字式水銀溫度計由玻璃水銀溫度計、溫度計水銀柱頂端位置跟蹤裝置和溫度計數(shù)字顯示裝置組成，其中玻璃水銀溫度計固定在一根長支桿上；水銀柱頂端位置跟蹤裝置包括一根設(shè)在長支桿上并由驅(qū)動電機驅(qū)動的絲杠和一個套裝在絲杠上的帶光電傳感器探頭的滑塊；溫度計數(shù)字顯示裝置由單片計算機、LED或LCD數(shù)字顯示電路、控制按鍵與開關(guān)電路以及通訊接口電路組成，在該裝置中單片計算機的傳感信號輸入/輸出端與光電傳感器探頭的輸出/輸入端聯(lián)接，單片計算機的選擇控制輸入端和控制按鍵與開關(guān)電路的輸出端聯(lián)接，數(shù)字顯示電路和通訊接口電路的輸入端分別接至單片計算機的對應(yīng)輸出端。
本實用新型技術(shù)方案的關(guān)鍵是提出并實現(xiàn)了利用滑塊上光電傳感器檢測玻璃水銀溫度計水銀柱位置的結(jié)構(gòu)。實際工作中，單片機A/D采樣光電傳感器信號，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換信號的大小計算滑塊上下位移量，進而確定水銀柱頂端位置，同時一方面控制電動機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，使滑塊和光電傳感器上下移動到水銀柱頂端位置，達到跟蹤水銀溫度計溫度的目的，另一方面根據(jù)電動機轉(zhuǎn)動量計算滑塊的位移距離，最后計算出對應(yīng)的溫度值，所測量的溫度值經(jīng)過通訊接口電路與計算機和其它設(shè)備相連，輸出溫度測量值，并通過面板上的LED或LCD器件進行溫度的數(shù)字顯示。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述數(shù)字式水銀溫度計具有測溫精度高、長期穩(wěn)定性好、大范圍測溫線性度好(與玻璃水銀溫度計相當(dāng))等特點，它可以很方便地與計算機以及其它設(shè)備相聯(lián)接，響應(yīng)速度及響應(yīng)特性與玻璃水銀溫度計相同，完全符合有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，其產(chǎn)品可廣泛用于石油油品分析儀器(蒸餾測定儀)以及類似情況的行業(yè)和儀器設(shè)備的生產(chǎn)和使用上，在石油、化工、食品等行業(yè)以及在傳統(tǒng)工業(yè)改造方面具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本實用新型的設(shè)計原理示意圖。
圖2～圖8為本實用新型一種具體實施例結(jié)構(gòu)的電路聯(lián)線圖。其中圖2為單片計算機及通訊接口電路部分的電路聯(lián)線圖；圖3控制按鍵與開關(guān)電路的電路聯(lián)線圖；圖4為LED數(shù)字顯示電路的電路聯(lián)線圖；圖5為電機驅(qū)動電路的電路聯(lián)線圖光電傳感器部分的電路聯(lián)線圖；圖6為光電傳感器部分的電路聯(lián)線圖；圖7和圖8分別為上、下限位傳感器部分的電路聯(lián)線圖。
具體實施方式
參見附圖，本實用新型所述數(shù)字式水銀溫度計為機電一體化溫度測量儀器，包括玻璃水銀溫度計1、溫度計水銀柱頂端位置跟蹤裝置和溫度計數(shù)字顯示裝置三部分，其中水銀柱頂端位置跟蹤裝置由驅(qū)動電機3、絲杠4和帶光電傳感器探頭2的滑塊組成；溫度計數(shù)字顯示裝置由單片計算機7、LED或LCD數(shù)字顯示電路8、控制按鍵與開關(guān)電路9、通訊接口電路10以及上、下光電傳感器電路5、6組成，單片計算機7的傳感信號輸入/輸出端(102)與光電傳感器探頭2的輸出/輸入端聯(lián)接，單片計算機7的選擇控制輸入端(IN3)和控制按鍵與開關(guān)電路9的輸出端聯(lián)接，單片計算機7的其余對應(yīng)輸出端(OUT1、OUT2、IO1)分別接至驅(qū)動電機3、數(shù)字顯示電路8和通訊接口電路10的對應(yīng)輸入端。玻璃水銀溫度計1和絲杠4均豎直并行固定在一根300mm長的支桿11上，支桿11的長度與玻璃水銀溫度計1長度有關(guān)，一般可固定300℃和400℃兩種玻璃水銀溫度計。光電傳感器探頭2及電路固定在絲杠滑塊上，可在電機3驅(qū)動下沿絲杠4上下移動。當(dāng)滑塊移動到由設(shè)計者在絲杠4上設(shè)定的最頂端和最下端時，分別有上、下限位傳感器5、6通過單片機7控制使電機3停轉(zhuǎn)，達到上下限位的目的。在圖2～圖8給出的溫度計數(shù)字顯示裝置的具體實施例中CPU為單片計算機7，由型號為C8051F206的微處理器構(gòu)成，U2是MAX3232器件，構(gòu)成通訊接口電路10，測量的溫度值通過通訊接口電路與計算機和其他設(shè)備相連，輸出溫度測量值，其輸出可連續(xù)輸出，也可應(yīng)答輸出；S1、S2、S3是電路9中的控制按鍵與開關(guān)，可用于選擇不同溫度計和進行溫度計標(biāo)定(在更新溫度計或生產(chǎn)時使用)，并可用于檢測溫度計讀數(shù)；LED數(shù)字顯示電路8由數(shù)碼顯示器件DIG.1～DIG.4以及三極管Q1～Q16等組成；此外，由U4A(LM358)、U4B(LM358)、Q17、Q18、D1等組成“光電傳感器探頭”電路(圖6)；由V3、U3(ULN2803)組成電機驅(qū)動電路(圖5)；由U5(TCST1030)、U6(TCST1030)分別組成上下限位電路(圖7和圖8)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式水銀溫度計，其特征在于它由玻璃水銀溫度計(1)、溫度計水銀柱頂端位置跟蹤裝置和溫度計數(shù)字顯示裝置組成，其中玻璃水銀溫度計(1)固定在一根長支桿(11)上；水銀柱頂端位置跟蹤裝置包括一根設(shè)在長支桿(11)上并由驅(qū)動電機(3)驅(qū)動的絲杠(4)和一個套裝在絲杠(4)上的帶光電傳感器探頭(2)的滑塊；溫度計數(shù)字顯示裝置由單片計算機(7)、LED或LCD數(shù)字顯示電路(8)、控制按鍵與開關(guān)電路(9)以及通訊接口電路(10)組成，其中單片計算機(7)的傳感信號輸入/輸出端與光電傳感器探頭(2)的輸出/輸入端聯(lián)接，單片計算機(7)的選擇控制輸入端和控制按鍵與開關(guān)電路(9)的輸出端聯(lián)接，數(shù)字顯示電路(8)和通訊接口電路(10)的輸入端分別接至單片計算機(7)的對應(yīng)輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水銀溫度計，其特征是在絲杠(4)的上下兩頭各設(shè)有一個限位傳感器(5、6)，兩限位傳感器(5、6)的輸出端分別與單片計算機(7)的對應(yīng)輸入端聯(lián)接。
專利摘要一種可通過電子數(shù)字形式顯示玻璃水銀溫度計數(shù)值的數(shù)字式溫度計，由玻璃水銀溫度計、溫度計水銀柱頂端位置跟蹤裝置和溫度計數(shù)字顯示裝置組成，玻璃水銀溫度計固定在一根長支桿上，水銀柱頂端位置跟蹤裝置包括一根設(shè)在長支桿上并由電機驅(qū)動的絲杠和一個套裝在絲杠上的帶光電傳感器探頭的滑塊；溫度計數(shù)字顯示裝置由單片機、數(shù)字顯示電路及通訊接口電路等組成。工作中單片機A/D采樣光電傳感器信號，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換信號的大小確定水銀柱頂端位置，并控制電機使滑塊和光電傳感器移動到水銀柱頂端位置，達到跟蹤水銀溫度計溫度的目的，同時根據(jù)電機轉(zhuǎn)動量計算滑塊的位移距離及對應(yīng)的溫度值，所測量的溫度值經(jīng)通訊接口電路與計算機設(shè)備相連，進而通過LED或LCD器件進行溫度的數(shù)字顯示。
文檔編號G01K1/02GK2624194SQ0321869
公開日2004年7月7日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者周旗 申請人:周旗