專利名稱：基于單片機的熱電偶開路檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微機技術(shù)在工業(yè)自動化儀表中的應(yīng)用，具體涉及傳感檢測元件的檢測及控制技術(shù)，更具體地說，涉及一種基于單片機的熱電偶開路檢測裝置。
工業(yè)中常用熱電偶作為測溫傳感器，數(shù)顯儀表通過檢測熱電耦輸出的毫伏值，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)目字顯示出來。實際應(yīng)用中，熱電偶元件常因高溫或機械損傷而開路，為避免因熱電偶開路后顯示錯誤溫度數(shù)值及可能帶來的嚴重后果，儀表大都設(shè)有熱電偶開路檢測保護電路，對熱電偶開路時顯示特定信息并采取相應(yīng)保護措施。通常的做法如

圖1所示，即利用熱電偶正常時內(nèi)阻很小而開路時內(nèi)阻很大的特性，采用一阻值很大的電阻作為上拉，在熱電偶正常時，由于內(nèi)阻很小，對該上拉電阻的作用來說，可視為短路，因此該電阻的作用可以忽略；而熱電偶開路后，由于上拉電阻的存在，儀表的輸入信號被上拉到高電平，儀表檢測到該電平的變化，然后顯示特定信息并采取相應(yīng)的保護措施。
然而，由于熱電偶的內(nèi)阻并不為零，而是一個視安裝情況不同而會在幾到幾十歐姆間變化的值；上拉電阻的作用是提供數(shù)微安的電流，相對滿量程為十到幾十毫伏的儀表正常輸入來說，這種方法可能造成幾度甚至幾十度的讀數(shù)誤差，這就降低了儀表的精確度等級，甚至?xí)驗闇囟蕊@示的誤差給用戶帶來不應(yīng)有的損失。
本實用新型的目的在于提供一種能有效檢測熱電偶開路而又能消除其對儀表輸入回路影響的裝置，利用這種熱電偶開路檢測裝置可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，在通常工況下向儀表提供正確輸入信號，保證溫度測量的足夠精度。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，構(gòu)造一種基于單片機的熱電偶開路檢測裝置，其特征在于包含一個正極連接到單片機的一個輸入/輸出端口線、負極連接到熱電偶檢測裝置信號輸出端之間的二極管。
本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置，其特征還在于，所述熱電偶檢測裝置包括雙端熱電偶元件、連接在熱電偶元件的一端與正電源之間的補償元件、連接在所述熱電偶元件的一端與信號地之間的電阻，信號輸出端由上述熱電偶元件另一端構(gòu)成。
本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置，其特征還在于，在所述熱電偶檢測裝置的信號輸出端與所述單片機之間還連接有前置放大及A/D轉(zhuǎn)換單元。
本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置，其特征還在于，所述二極管可以用具有相同電流特性的三極管中的一個PN結(jié)代替。
實施本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點1)結(jié)構(gòu)簡單，本實用新型的裝置只是在單片機的一個輸入/輸出端口線與熱電偶的輸入端之間連接一個二極管及相應(yīng)的軟件編程便可判斷熱電偶是否開路；2)實用，微機數(shù)顯儀表通常都是定時采樣輸入信號的，這種方法不會給原信號采樣帶來不便；3)測量精確，由于卸載后，該檢測裝置對小信號相當(dāng)于開路，儀表采樣輸入信號是在卸載后進行，可保證測得準(zhǔn)確的信號數(shù)值。
結(jié)合附圖和實施例，進一步說明本實用新型的特點，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中熱電偶開路檢測裝置原理圖；圖2是本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置的電路原理圖；圖3是利用了本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置的數(shù)顯調(diào)節(jié)儀的面板的示意圖。
在圖1中，現(xiàn)有技術(shù)的熱電偶開路檢測是通過一個加載電阻9實現(xiàn)的，即在熱電偶1的輸出端與正電壓之間連接一個上拉電阻9，該電阻9雖然阻值較大，但在采樣仍使熱電偶1有微小電流通過，由于熱電偶內(nèi)阻并不為零，所以對測量精度產(chǎn)生影響；當(dāng)熱電偶發(fā)生開路時，熱電偶內(nèi)阻變得無窮大，由于上拉電阻9的作用使熱電偶1輸出端被上拉為高電平，通過前置和A/D單元或其他檢測電路2，使單片機4檢測到該熱電偶的開路。因此，現(xiàn)有技術(shù)采用上拉電阻雖然簡單，但是對測量精度有很大影響。
在圖2所示的電路中，單片機4采用MCS51系列單片機，二極管3的正極接在該單片機4的P3.1的端口線上，負極接在熱電偶1的輸出端上。單片機4先將P3.1置零，即卸載檢測電路，然后啟動A/D轉(zhuǎn)換2，待轉(zhuǎn)換完成，將A/D轉(zhuǎn)換值讀入單片機4并作相應(yīng)處理，然后將P3.1置1，即加載檢測電路，延時一段時間后，讀取P3.1的狀態(tài)，若熱電偶正常，則P3.1的狀態(tài)為0，單片機繼續(xù)其正常的計算和控制，若熱電偶開路，則P3.1的狀態(tài)為1，單片機將符號″----″送至顯示器顯示，并根據(jù)用戶要求將儀表置于手動狀態(tài)或?qū)⑤敵鲂盘栔昧?。這樣就完成了一個工作循環(huán)。在單片機的程序設(shè)計中，這樣進行程序設(shè)計，在對熱電偶信號進行采樣完成后，才對檢測裝置進行加載，即對連接有二極管正極一端的單片機I/O端口線置為高電位，使之導(dǎo)通，在這樣加載后一定時間后，才對熱電偶檢測裝置中的熱電偶元件是否開路進行檢測，檢測到熱電偶元件開路后，在顯示器上顯示熱電耦開路信息并采取相應(yīng)保護措施，如果檢測到熱電偶元件沒有開路，則將二極管卸載，即將二極管所接單片機I/O端口線置為低電平，二極管不導(dǎo)通，從而對熱電偶檢測結(jié)果沒有任何影響。
在圖2中沒有具體給出部分方框的細節(jié)，因為這些沒有給出的細節(jié)是名稱為″微機數(shù)顯調(diào)節(jié)器″的中國實用新型專利號94212013.2中所全部公開了的。
在圖3示出的數(shù)顯調(diào)節(jié)儀的面板的示意圖中，可以看到該面板設(shè)有四位LED數(shù)碼顯示器11，用于顯示測量值，報警時閃亮；控溫指示燈12，該燈閃亮?xí)r，表示調(diào)節(jié)器處于自動狀態(tài)；執(zhí)行器開動作指示燈13；執(zhí)行器關(guān)動作指示燈14；設(shè)定指示燈15；手動狀態(tài)指示燈16；二位數(shù)碼顯示器17，用于顯示執(zhí)行器位置反饋信號值；四位數(shù)碼顯示器18，用于在自動狀態(tài)下顯示設(shè)定值，設(shè)定狀態(tài)下顯示報警限、PID參數(shù)、設(shè)定值等。圖2中的鍵盤8包括圖3中的四個按鍵，其中，A/M為自動手動切換鍵；UP為增值鍵；DOWN為減值鍵；PAR為參數(shù)設(shè)置鍵。
權(quán)利要求1.一種基于單片機的熱電耦開路檢測裝置，包括單片機4、熱電耦檢測裝置以及連接在所述熱電耦檢測裝置的信號輸出端與所述單片機之間的前置放大及A/D轉(zhuǎn)換單元2，其特征在于還包含一個正極連接到單片機4的一個輸入/輸出端口、負極連接到熱電耦檢測裝置信號輸出端之間的二極管3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機的熱電耦開路檢測裝置，其特征還在于，所述熱電耦檢測裝置包括雙端熱電耦元件1、連接在熱電耦元件1的一端與正電源之間的補償元件(AD590)、連接在所述熱電耦元件1的一端與信號地之間的電阻(R)，信號輸出端日所述熱電耦元件1另一端構(gòu)成。
專利摘要一種基于單片機的熱電偶開路檢測裝置,包含一個正極連接到單片機的一個輸入/輸出端口線、負極連接到熱電偶檢測裝置信號輸出端之間的二極管。實施本實用新型的基于單片機的熱電偶開路檢測裝置,與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、便于實現(xiàn)、可大大提高溫度測量精度等優(yōu)點。
文檔編號G01K15/00GK2272573SQ9522887
公開日1998年1月14日 申請日期1995年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月9日
發(fā)明者肖東平 申請人:肖東平