CN201548854U - 全自动高精度拉力控制仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型全自动高精度拉力控制仪，由电源、控制板、手操器和计算机组成，控制板通过RS485与手操器连接，手操器通过RS232与计算机连接；本实用新型通过手操器的按键设定不同拉力传感器的量程范围，输入标准值，通过控制板的DO输出控制步进电机转动，产生相应拉力，由拉力传感器检测出该拉力，输出信号，经AD采样，作为反馈，使步进电机产生的拉力等于按键输入的标准值所对应的拉力，被校验的仪器或仪表感应该拉力后，输出标准仪表信号，该标准信号经AD采样，得到仪器或仪表的测量值，本实用新型将该测量值与标准值进行比较，从而得到仪器或仪表的检测精度，并把标准值、测量值、测量精度一并显示在液晶屏幕上。
Description
技术领域
本实用新型属于仪器仪表技术领域，涉及到全自动高精度拉力控制仪，特别涉及到液位计校验全自动高精度拉力控制仪。
背景技术
目前，公知的校验仪有压力校验仪、温度校验仪、互感器校验仪等，主要用于对各种设备或仪表的精度进行检验，但是这些校验设备中基本上没有拉力控制仪，有些缺少良好的人机交互接口，存在拉力控制仪的校验设备大多对拉力传感器量程要求单一，纯手动控制的多，而且输入信号采集精度以及拉力传感器电源的精度要求不高，适用于液位计校验的控制仪比较少。
发明内容
本实用新型针对上述技术问题，提供了一种全自动高精度拉力控制仪，主要是一种液位计校验全自动高精度拉力控制仪，其目的在于，主要针对现有技术中缺少拉力控制仪、缺少人机交互、拉力传感器量程单一、自动控制少、输入信号采集精度及拉力传感器电源精度不高，用于液位计校验的控制仪少等问题。
为解决上述技术问题，本实用新型全自动高精度拉力控制仪，由电源、控制板、手操器和计算机组成，控制板通过RS485与手操器连接，手操器通过RS232与计算机连接；
控制板由CPU、信号采集输入部分、信号调理放大电路、A/D转换电路、RS485接口电路、EEPROM、DI数字量输入部分和DO数字量输出部分组成，其中信号采集输入部分经信号调理放大电路与A/D转换电路的输入连接，CPU分别连接RS485接口电路、EEPROM、DI数字量输入部分、DO数字量输出部分及A/D转换电路的输出；
手操器由CPU、液晶显示器、EEPROM、RS232接口电路、RS485接口电路、DO数字量输出部分及按键组成，其中CPU分别连接RS232接口电路、RS485接口电路、EEPROM、液晶显示器、DO数字量输出部分及按键；
控制板的DO数字量输出部分连接步进电机驱动器，所述手操器的DO数字量输出部分连接控制板的DI数字量输入部分，拉力传感器上限、停车、下限处限位开关的输出信号接控制板的DI数字量输入部分，拉力传感器的输出信号接控制板的信号采集输入部分，仪器或仪表的输出接控制板的信号采集输入部分，控制板的信号采集输入部分采用差动全浮空电路，
本实用新型的电源经保护滤波电路与LM2576的输入连接，所述LM2576的输出经另一个保护滤波电路与DC-DC转换器连接，DC-DC转换器的输出与滤波电路连接；其中所述LM2576的输出经另一个保护滤波电路后产生模拟+5V电压给控制板的数字量DO输出和RS485接口电路的模拟部分、手操器的RS485接口电路和RS232接口电路的模拟部分供电，模拟+5V电压经DC-DC转换器和滤波电路后产生数字+5V电压给控制板和手操器的数字电路部分供电。
其中，在优选方式下，本实用新型控制板的CPU的型号为W77E58、控制板的EEPROM的型号为X25045、A/D转换电路的型号为ICL7135、手操器的CPU的型号为W77E516、手操器的EEPROM的型号为AT24C128、DC-DC转换器的型号为WRB0505S。
本实用新型使用时与拉力传感器、步进电机、浮筒式液位计一起连接使用。拉力传感器的电源为本实用新型的电源经LM2576的输出和4M晶振电路的输出同时与74HC161的输入连接，74HC161的的输出再经24V推免电路和变压器隔离半波整流电路，再同时经7812及7912，经7812的输出经78L05和MC1403接OP07运放电路的输入端，OP07运放电路的输出经达林顿驱动电路的输出。
使用时，本实用新型通过手操器的按键设定不同拉力传感器的量程范围，并输入标准值，经计算机的线性转换，得到需要产生的标准拉力值，通过控制板的DO输出0～5V脉冲到步进电机驱动器，控制步进电机转动，以产生相应拉力，由拉力传感器检测出该拉力，并输出0～20mV信号，该信号由本实用新型进行AD采样，作为反馈，构成一个单回路闭环控制，使得步进电机产生的拉力等于按键输入的标准值所对应的拉力，被校验的仪器或仪表感应该拉力后，输出标准仪表信号，该标准信号由本实用新型进行AD采样，经线性转换后，得到仪器或仪表的测量值，本实用新型将该测量值与标准值进行比较，从而得到仪器或仪表的检测精度，并把标准值、测量值、测量精度一并显示在液晶屏幕上。
本实用新型各部分的功能：
1.控制板信号采集输入部分采用差动全浮空电路，便于进行接下来的信号处理；
2.控制板信号调理放大电路主要实现了差动输入信号的处理，放大；
3.控制板A/D转换电路：实现了模拟量信号到数字量信号的转换。将转换结果送入控制板CPU进行处理；
4.控制板CPU：主要实现了A/D转换驱动，拉力控制，EEPROM存储驱动，RS485通信驱动，数据处理；
5.手操器CPU：实现了液晶显示驱动，数据处理，按键驱动，EEPROM存储驱动，RS485与RS232通信驱动；
6.RS485接口电路：实现了数据的实时传输；
7.手操器的RS232接口电路：实现了手操器与计算机的串行通信，将手操器中EEPROM保存的数据传送到计算机进行处理；
8.手操器DO数字量输出：用于手动控制步进电机的脉冲以及转向电平；
9.控制板DO数字量输出：输出步进电机的脉冲以及转向电平，实现步进电机转速和转向控制；
10.控制板DI数字量输入：拉力传感器上限、停车、下限处限位开关的输出信号接DI数字量输入，实现了报警功能。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图，
图2为本实用新型的工作系统框图，
图3为本实用新型的电路框图，
图4为本实用新型电源的电路框图，
图5为本实用新型拉力传感器电源的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
如图1、3所示，本实用新型全自动高精度拉力控制仪，由电源、控制板、手操器和计算机组成，控制板通过RS485与手操器连接，手操器通过RS232与计算机连接；
控制板由CPU、信号采集输入部分、信号调理放大电路、A/D转换电路、RS485接口电路、EEPROM、DI数字量输入部分和DO数字量输出部分组成，其中信号采集输入部分经信号调理放大电路与A/D转换电路的输入连接，CPU分别连接RS485接口电路、EEPROM、DI数字量输入部分、DO数字量输出部分及A/D转换电路的输出；
手操器由CPU、液晶显示器、EEPROM、RS232接口电路、RS485接口电路、DO数字量输出部分及按键组成，其中CPU分别连接RS232接口电路、RS485接口电路、EEPROM、液晶显示器、DO数字量输出部分及按键；
控制板的DO数字量输出部分连接步进电机驱动器，所述手操器的DO数字量输出部分连接控制板的DI数字量输入部分，拉力传感器上限、停车、下限处限位开关的输出信号接控制板的DI数字量输入部分，拉力传感器的输出信号接控制板的信号采集输入部分，仪器或仪表的输出接控制板的信号采集输入部分，控制板的信号采集输入部分采用差动全浮空电路。
如图4所示，本实用新型的电源为24VDC，电源24VDC经保护滤波电路与LM2576的输入连接，所述LM2576的输出经另一个保护滤波电路与DC-DC转换器连接，DC-DC转换器的输出与滤波电路连接；其中所述LM2576的输出经另一个保护滤波电路后产生模拟+5V电压给控制板的数字量DO输出和RS485接口电路的模拟部分、手操器的RS485接口电路和RS232接口电路的模拟部分供电，模拟+5V电压经DC-DC转换器和滤波电路后产生数字+5V电压给控制板和手操器的数字电路部分供电。
本实用新型控制板的CPU的型号为W77E58、控制板的EEPROM的型号为X25045、A/D转换电路的型号为ICL7135、手操器的CPU的型号为W77E516、手操器的EEPROM的型号为AT24C128、DC-DC转换器的型号为WRB0505S。
如图5所示，拉力传感器的电源为本实用新型的电源24VDC经LM2576的输出和4M晶振电路的输出同时与74HC161的输入连接，74HC161的的输出再经24V推免电路和变压器隔离半波整流电路，多次滤波再同时经7812及7912产生±12V，此±12V给OP07放大电路供电，经7812的输出+12V经78L05变换成+5V，该+5V电压经MC1403后输出基准电压到OP07运放电路输入端，OP07运放电路的输出经达林顿驱动电路输出标准10V，功率为250mW的高精度电源。24V推免电路给变压器初级提供交流信号，继而进行电压转换隔离产生5v电压，该5V给信号采集，AD转换等模拟部分单独供电，4M晶振电路用于产生0.25μS时钟提供给74HC161，输出2μS方波。
如图2所示，本实用新型使用时与拉力传感器、步进电机、浮筒式液位计一起连接使用。使用时，本实用新型通过手操器的按键设定拉力传感器的量程范围5000.0g，若浮筒式液位计的输出信号4～20mA对应拉力传感器拉力范围3000～1000g，则同时输入标准值10mA，经计算机运算转换，得到需要产生的标准拉力值1750g，通过控制板的DO输出5V脉冲和5V电平到步进电机驱动器，控制步进电机转动速度和方向，以产生相应拉力，5V直流电源由控制板提供，若由拉力传感器检测出当前拉力值1000g，则输出信号4mV，该信号由本实用新型进行AD采样，作为反馈，输入到计算机中，由于当前拉力值小于标准拉力值，控制板发出步进电机正转脉冲信号，反之控制板发出反转脉冲信号，使得步进电机正转产生的拉力逼近按键输入的标准值所对应的拉力为止，若此刻液位计输出信号9.85mA，该标准信号由本实用新型进行AD采样，经线性转换后，得到仪器或仪表的测量值9.85mA，本实用新型将该标准值与测量值进行比较，从而得到仪器或仪表的检测精度，并把标准值、测量值、测量精度一并显示在液晶屏幕上。
本实用新型控制板的输入信号采集采用差动全浮空电路设计，利用高抗共模干扰放大电路，选用AD芯片为ICL7135，转换频率达500KHz，转换周期为80ms，为工频干扰周期的整数倍，且采用双积分AD转换方式，有效抑制工频干扰，变压器隔离电源设计并滤波，DC-DC数模隔离，软件上采用中值滤波技术。本实用新型可以实现液位计等仪器或仪表的校验，并具有良好的人机交互接口，可通过手操器一次性输入所有校准点后自动测试，并在手操器上显示标准值、被测值和误差，有自校准、数据存储、检索功能。通过软件能与计算机通信并在计算机上生成标准格式报表，有打印、存储、检索等功能；还有支持多量程的拉力传感器，可全自动控制，而且输入信号采集精度达到±0.2‰以及拉力传感器10V标准电源精度达到±2mV，功率为250mW。
Claims (7)
1.一种全自动高精度拉力控制仪，由电源、控制板、手操器和计算机组成，其特征在于：所述控制板通过RS485与所述手操器连接，所述手操器通过RS232与所述计算机连接；
所述控制板由CPU、信号采集输入部分、信号调理放大电路、A/D转换电路、RS485接口电路、EEPROM、DI数字量输入部分和DO数字量输出部分组成，其中所述信号采集输入部分经信号调理放大电路与A/D转换电路的输入连接，所述CPU分别连接RS485接口电路、EEPROM、DI数字量输入部分、DO数字量输出部分及A/D转换电路的输出；
所述手操器由CPU、液晶显示器、EEPROM、RS232接口电路、RS485接口电路、DO数字量输出部分及按键组成，其中所述CPU分别连接RS232接口电路、RS485接口电路、EEPROM、液晶显示器、DO数字量输出部分及按键。
2.按照权利要求1所述的全自动高精度拉力控制仪，其特征在于：所述控制板的DO数字量输出部分连接步进电机驱动器，所述手操器的DO数字量输出部分连接控制板的DI数字量输入部分，拉力传感器上限、停车、下限处限位开关的输出信号接控制板的DI数字量输入部分。
3.按照权利要求1或2所述的全自动高精度拉力控制仪，其特征在于：所述控制板的信号采集输入部分采用差动全浮空电路。
4.按照权利要求1或2所述的全自动高精度拉力控制仪，其特征在于：所述的电源经保护滤波电路与LM2576的输入连接，所述LM2576的输出经另一个保护滤波电路与DC-DC转换器连接，DC-DC转换器的输出与滤波电路连接。
5.按照权利要求2所述的全自动高精度拉力控制仪，其特征在于：拉力传感器的电源为所述电源经LM2576的输出和4M晶振电路的输出同时与74HC161的输入连接，74HC161的的输出再经24V推免电路和变压器隔离半波整流电路，再同时经7812及7912，经7812的输出经78L05和MC1403接OP07运放电路的输入端，OP07运放电路的输出经达林顿驱动电路的输出。
6.按照权利要求1或2所述的全自动高精度拉力控制仪，其特征在于：所述控制板的CPU的型号为W77E58，控制板的EEPROM的型号为X25045，A/D转换电路的型号为ICL7135，手操器的CPU的型号为W77E516，手操器的EEPROM的型号为AT24C128。
7.按照权利要求4所述的全自动高精度拉力控制仪，其特征在于：所述DC-DC转换器的型号为WRB0505S。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103207629A (zh) * | 2012-01-11 | 2013-07-17 | 昆山允升吉光电科技有限公司 | 准确控制的拉伸装置 |
| CN103278266A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-09-04 | 天津长荣印刷设备股份有限公司 | 一种压力检测及保护电路及其工作方法 |
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Owner name: DALIAN STANDARD ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT CO., L Free format text: FORMER OWNER: DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Effective date: 20120514 |
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Effective date of registration: 20120514 Address after: Shahekou Chengren Street District of Dalian city in Liaoning province 116024 surplus building No. 11 No. 3110 Patentee after: Dalian Standard Electromechanical Equipment Co., Ltd. Address before: 116024 Liaoning, Dalian, Ganjingzi Ling Road, No. 2 Patentee before: Dalian University of Technology |
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Granted publication date: 20100811 Termination date: 20130820 |