專利名稱：混合式數(shù)據(jù)記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集、處理、記錄技術(shù)，更確切地說，是一種用種用于測量直流電壓信號，過程電流信號和溫度的微機化的記錄儀表。
目前，在工業(yè)上大量應(yīng)用于測量溫度信號的是電橋或電位差計式的自動平衡記錄儀，或溫度數(shù)字顯示儀表，存在著以下不足1.單規(guī)格、單配合，一只儀表只能配用一種熱電偶(或熱電阻)，如果要改變熱電偶(或熱電阻)，或改變測溫范圍，就要改變儀表面板和測量橋路，極為不便。
2.有的儀表采用打印記錄方式，沒有數(shù)字顯示；有數(shù)字顯示的沒有打印記錄，不便保存數(shù)據(jù)，使用上各有不足。
3.有的儀表雖然是數(shù)字打印，但不能趨勢記錄，不能從記錄中直觀看出變化趨勢，不能滿足有這種特殊需要的用戶。
4.最近研制出來的個別儀表，雖克服了這些缺點，但結(jié)構(gòu)復雜，所用元器件多，可靠性低，價格昂貴，用戶難以接受。XMF－01型數(shù)據(jù)記錄儀，打印方式采用針打機構(gòu)，可靠性比較低，不宜大量生產(chǎn)。
國外有的儀表，雖然性能高，功能全，但價格昂貴，國內(nèi)難以普及。
本實用新型的目的是要提供一種根據(jù)用戶需要，能記錄模擬量曲線，也可數(shù)字打印記錄數(shù)字量，或者可以二者混合交替記錄；同時又能用數(shù)字顯示，并可通過鍵盤改變熱電偶種類及測溫范圍的，所以元器件件少，采用熱敏打印，可靠性高，價格便宜，利于推廣普及，可以替代自動平衡記錄儀或數(shù)字溫度顯示儀的一種混合式微機化數(shù)據(jù)記錄儀表。
附

圖1為本實用新型基本構(gòu)成示意圖。
附圖2為本實用新型電原理圖。
附圖3為主程序。
附圖4為50ms時鐘中斷程序。
附圖5為A／D轉(zhuǎn)換及零位檢測中斷程序附圖6為打印中斷程序(一)附圖7為打印中斷程序(二)本實用新型按如下方式完成的根據(jù)圖1和圖2所示輸入端有12個訊號通道，它的每個通道端子分別和B、T、S、E、K五種熱電偶，直流電壓和過程電流其中的任一種相接，測量范圍可自由獨立選定；并有靈活的邊界設(shè)定功能；
數(shù)據(jù)采集單元在運算主控單元運算和操縱下，按每個通道由用戶用鍵盤設(shè)定的信號類型，選定不同倍數(shù)，由同一只放大器進行放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由運算主控單元對信號進行零、滿度雙自校處理，標度變換、線性化處理，計算模擬打印步數(shù)值，及確定各通道的報警狀況，進行相應(yīng)處理，并分別送各相應(yīng)緩沖單元，通過熱筆以模擬量打點，記錄變化趨勢?；蛄斜泶虺鰯?shù)字量，或兩者交替打印，并打印各報警狀況，打印深淺可調(diào)地記錄在熱敏紙上，顯示于面板。
(1)數(shù)據(jù)采集單元由CH1～CH12的采集導線；電阻R66～R89，電容C53～C76構(gòu)成的濾波單元；電阻R1～R4，電位器W1、W2，集成電路1403(T33)構(gòu)成的基準單元；電流型溫度傳感器AD590(BG26)，電阻R5、R6，電位器W3構(gòu)成的溫度補償單元；電阻R7～R9，電容C1～C3，C8二極管D1、D2，電感L1，繼電器J17，運算放大器OP－07(T34)所構(gòu)成的放大器；電阻R31～R33，電容C23～C28，電位器W4，二極管D3，集成電路1403(T27)，7660(T25)，7135(T26)構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；電阻R55，R65，二極管D4～D35，繼電器J1～J16，光電耦合管BG3～BG6構(gòu)成的采樣開關(guān)與二極管D36～D39，電阻R64和集成電路LS245(T18)，2003A(T22)構(gòu)成的控制電路所組成。
(2)運算及主控單元由微處理器集成電路8031(T1)，地址暫存器LS373(T3)，譯碼與選片電路LS138(T2)，通訊接口電路1488(T8)，1489(T9)，終端管理電路LSO2(T10)LS74(T11)，內(nèi)存16K的只讀存儲器EPROM27128(T4)，及內(nèi)存8K的2764(T5)，隨機存取存儲器RAM6264(T6)，及電可改寫E2PROM2864(T7)和一些電阻、電容所組成。
(3)記錄單元由集成電路8255(T16)，8155(T15)，LS08(T12)，245(T13)，LS122(T14)，7403(T20)，(T21)三極管BG11～BG17，BG27，電阻R61，R56，R24～R30和熱敏打印頭P1～P7構(gòu)成的打印記錄系統(tǒng)和由集成電路LS245(T23)電阻R16～R23，R57～R60二極管D48～D51走紙電機A1B1C1D1，滑架電機A2B2C2D2構(gòu)成的走紙，滑架機構(gòu)所組成。
(4)設(shè)定與顯示單元由00H～13H，K1組成的面板鍵盤，由三極管BG18～BG25，數(shù)碼管LED D40～D47，電阻R90～R97，顯示和鍵盤／顯示接口8279(T17)及2003A(T31)(T32)，LS138(T38)(T30)及電阻R37～R44所組成。
(5)報警單元由集成電路8255(T16)一部份，LS06(T19)，二極管D52～D55和報警繼電器RL1～RL4，喇叭Y所組成。
(6)電源由開關(guān)穩(wěn)壓電源提供＋5V，±12V，±9V，＋26V。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
受集導線CH1～CH12可與五種熱電偶B(600℃～1800℃)，T(－150℃～350℃)，S(0℃～1700℃)，E(0℃～900℃)，K(0℃～1300℃)，二種直流電壓(－20mV～＋20mV，－100mV～＋100mV)，二種過程電流(0～10mA；4mA～20mA)共9種中的任何一種相連接，并由鍵盤置入外接訊號種類、打印方式及溫度段，報警要求等訊息，該信息即使斷電仍能長期保存，除非要再次改變。十二路輸入訊號可依次通過受控制電路控制的J5～J16繼電器，順次進入放大器T34(OP－07)的輸入端，根據(jù)輸入的不同記號類型由繼電器J17控制不同的放大倍數(shù)(20或100倍)。在每次采集數(shù)據(jù)前，由集成電路1403(T33)，電阻R1～R4；電位器W1，W2構(gòu)成的基準單元。在R3與R4交接處產(chǎn)生100mV基準訊號，與繼電器J3端點相接，作為100mV滿度自校訊號。在R1與R2交接處產(chǎn)生20mV基準訊號，與繼電器J2端點相接，作為20mV滿度自校訊號。繼電器J1二端點短接，當繼電器J1吸合時，使放大器T34輸入端短地，作為放大器另度自校訊號。本儀表冷端補償采用電流型溫度傳感器AD590(BG26)隨溫度上升而輸出電流上升特性(1μA／℃)來測環(huán)境溫度辦法，然后通過軟件手段，從內(nèi)存查找當前冷端溫度下(接近室溫)所對應(yīng)的TCS的冷端補償值——mV值。給對應(yīng)訊號作補償。
在12個通道采集訊號前，要另度自校(繼電器J1吸合)，20mV滿度自校(J2繼電器吸合)，100mV滿度自校(J3繼電器吸合)，并確定冷端補償值(繼電器J4吸合)。通過雙自校，提高了本機精度，克服器件溫漂與另漂對精度的影響。
受控制電路控制，繼電器J1～J16其吸合的一路訊號進入放大器T34輸入端，經(jīng)放大20倍(或放大100倍)通過電阻R33經(jīng)入集成電路7135T26A／D轉(zhuǎn)換器。
各采集點號的切換是CPU8031(T1)通過8155(T15)的PA7～PA8組成4×4矩陣來控制的，8155的CP5用于控制放大倍數(shù)K(當PC5＝1時，繼電器J17吸合，放大倍數(shù)K＝20，PC5＝0時，K＝100。)當PA5＝1為高電平時，則光電耦合管BG4導通，又當PA0＝1，反相后為低電平，使二極管D12和繼電器J5導通，繼電器J5觸點吸合，CH1采集導線采集的訊號進入放大器，余類推。
本儀表的主控單元是以T1，8031單片微型計算機為核心，集成電路27128(T4)，2764(T5)組成24K內(nèi)存的程序存貯器，集成電路6264(T6)，2864(T7)組成16K內(nèi)存的數(shù)據(jù)存貯器，8279(T17)組成可編鍵盤／顯示接口，集成電路8155(T15)RAM／I0擴展及定時器組成了采集點號控制，熱敏筆打點控制，音響及單位指示燈的控制接口； 8255(T16)可編程的并行接口組成了A／D轉(zhuǎn)換的啟動及值的獲取，走紙電機、筆架電機及各報警輸出繼電器的控制接口。本儀表與外部單元信息交流是通過中斷方式進行的。共有6只中斷，分別是另位檢測中斷和A／D轉(zhuǎn)換中斷，共同占用CPU的INT0(即外可中斷口)；打印中斷占用CPU定時器／計數(shù)器T0中斷；50mS時鐘中斷和鍵盤中斷共同占用CPU的INT1(即外部中斷1)主程序初始化中斷占用CPU的定時器／計數(shù)器T1中斷，使數(shù)碼管閃爍。
T29(LSOO)組成晶體振蕩電路，產(chǎn)生6.4MHZ振蕩頻率直接供CPU(8031)時鐘用，6.4MHZ并送到T28分頻，產(chǎn)生400KHZ供8279(T17)，100KHZ供A／D轉(zhuǎn)換器7135(T26)，50KHZ供CPU定時／計數(shù)器T0，T1計數(shù)用；25KHZ供8155T15，經(jīng)過內(nèi)部再次計數(shù)于T出產(chǎn)生50mS方波訊號，作為時鐘基準計數(shù)值。
T4(27128)程序存貯器，存貯地址為0000H～3FFFH的程序，T5(2704)程序存貯器，存貯4000H～5FFFH的程序，T2(LS138)為三一八譯碼器作為RAM及各接口芯片的選通譯碼。
T3(LS373)八D鎖存器鎖存低8位地址；T12(LS08)二輸入正與門用于CPU控制信號RE，WR，PSEN的驅(qū)動，T13(LS245)八總線收發(fā)器作為CPU和各外設(shè)的數(shù)據(jù)信息傳送驅(qū)動器。
A／D轉(zhuǎn)換器采用7135(T26)按7135要求，由T25(7660)產(chǎn)生－5V電源供7135需要，T24(LS157)四二選一數(shù)據(jù)選擇器，按選擇控制(LS157類的1腳)(即D5)來區(qū)分選擇萬位還是選擇其他位，D5～D1分別為萬、千、百、十、個數(shù)據(jù)驅(qū)動信號端，STROBE為信號選通端，通過該選通端產(chǎn)生選通脈沖“
”，可以把BCD碼數(shù)據(jù)傳送到8255的PB口。R／H端為A／D轉(zhuǎn)換器的啟動／保持端，可以通過該端使A／D轉(zhuǎn)換器工作或停止工作。4腳為積分端，在此腳可觀察到A／D轉(zhuǎn)換器雙積分信號，INHD(10腳)為模擬信號輸入端，采集后，經(jīng)放大器通過該腳進入A／D轉(zhuǎn)換器。
8255和(T26)A／D轉(zhuǎn)換之間的數(shù)據(jù)傳送是設(shè)置8255為1工作方式(即選通工作方式)一旦有STROBE信號，則8255自動產(chǎn)生IBF信號(輸入寄存器滿信號)……直到RD讀入為止。
該儀表工作之前，首先要通過8279(T17)對各有關(guān)工作參數(shù)進行設(shè)定，8279預先由軟件已置為二鍵連鎖掃描工作方式(即在掃描二次中，都是此單鍵閉合則有效，否則無效)一旦單鍵按入，則8279的IRQ自動產(chǎn)生高電平。8279內(nèi)部的FIFO(先進先出)寄存器已存放好按下的有效鍵值。
CPU接受并響應(yīng)鍵盤中斷后，即讀入該鍵值，按此鍵值執(zhí)行有關(guān)鍵盤程序，執(zhí)行結(jié)束，將等待新的鍵訊號，直至按下起動鍵，或結(jié)束鍵。在每次讀8279鍵值后，IRQ總會自動變低電平，除非另有新鍵按入。用戶通過鍵盤輸入的參數(shù)大多存入2864(T7)之中，只有時鐘中的“時分”存入6264(T6)之中。T36(LS00二輸入四正與非門)是用于在通電和斷電瞬間2864中的內(nèi)容仍能得到有效的保存。
一切設(shè)定就緒后，儀表將進行正常工作，開機后先執(zhí)行主程序，對各外接芯片或各標單元進行初始化，見主程序(附圖3)其中ADC1為數(shù)據(jù)位計數(shù)器；ADC2為采集點號計數(shù)器；ADC3為數(shù)據(jù)存放計數(shù)器；MDC1為模擬打印一行存放時間計數(shù)器；MDCD為模擬打印時間執(zhí)行計數(shù)器；CDC為列表2時間間隔執(zhí)行計數(shù)器。而后開啟中斷，一旦有50mS時鐘中斷，則該中斷程序不僅要對實時時間進行計算，并把結(jié)果置各時間存貯單元，還要根據(jù)A／D轉(zhuǎn)換時間要求啟動A／D轉(zhuǎn)換；根據(jù)模擬打印時間要求啟動打??；根據(jù)數(shù)據(jù)顯示時間要求調(diào)用顯示程序；根據(jù)時標時間要求啟動時標打印，(詳見附圖4)50mS時鐘中斷程序框圖，其中RmS為50mS個數(shù)計數(shù)器；RS為秒計數(shù)器；R3S為秒個數(shù)計數(shù)器；RMIN為分計數(shù)器；RH為時計數(shù)器；RDAY為日計數(shù)器；RYEAR為年計數(shù)器；RMON為月計數(shù)器。一旦啟動A／D轉(zhuǎn)換并在A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將連續(xù)順次產(chǎn)生5只A／D轉(zhuǎn)換中斷，該中斷程序?qū)⒆x取該點值，并進行下一次A／D轉(zhuǎn)換準備，而后對該值按該點要求進行各種變換處理，存入相應(yīng)單元。當一次巡回全部采集完畢，則進行列表二或模擬打印，各處理結(jié)果存入相應(yīng)單元，供顯示或供數(shù)據(jù)或供模擬打印用，見附圖5A／D轉(zhuǎn)換及另位檢測中斷程序框圖?？驁D中BJ×C1為滑架現(xiàn)行位置計數(shù)器；ADC1為數(shù)據(jù)位計數(shù)器，ADC2為采集點號計數(shù)器；ADC3為數(shù)據(jù)存放計數(shù)器；D01為20mV另點值存放緩沖器；D02為100mV另點值存放緩沖器；DF1為20mV滿點值存放緩沖器；DF2為100mV滿點值存放緩沖器；Ta為冷端溫度值存放緩沖器；其中另位檢測主要是指每次打印時筆架的位置識別，以消除模擬打印積累誤差。50mS中所謂啟動打印，實際上是設(shè)置各打印標志，并通過T0時間延遲來產(chǎn)生打印中斷，每次打印總是判別各打印點位置是否要進行打印，然后驅(qū)動筆架移動到最近要打印點的位置，而后送各打印值，延遲一定時間(即打印脈寬)而后冷卻，進行第二次打印，直至每次列表或模擬打印全部結(jié)束，而關(guān)閉打印中斷。當然，打印中筆架的移動和走紙機構(gòu)的動作，在打印程序中都要有一定的協(xié)調(diào)動作的，詳見附圖6打印中斷程序(一)附圖7打印中斷程序(二)框圖中PBRC為打印狀態(tài)計數(shù)器；PTD為打印數(shù)據(jù)存放計數(shù)器；STRC為打印深淺計數(shù)器；PAPER為走紙步數(shù)計數(shù)器；BJXC1為筆架現(xiàn)行位置計數(shù)器；BMAX2為走步最大值計數(shù)器；DDTR0為正打印數(shù)字字符串首址單元；DDTR1為要打印數(shù)字字符串首址單元；DRC為字符序號計數(shù)器；PRIC為針號計數(shù)器；MPR1為模擬打印點數(shù)值；MPR2為模擬打印標記號；MPR3為模擬打印點號；STBC為步位計數(shù)器；ALAR2為報警打印指針；R24為各標志位。
在模擬打印或數(shù)據(jù)等打印時，要涉及到走紙和滑架的四相電機，采用雙二拍工作方式，是由8255的PA口分別送出的控制信號來實現(xiàn)，其中PA7～4控制滑架電機，PA3～0控制走紙電機，這些信號經(jīng)T23(LS245)八總線收發(fā)器到滑架驅(qū)動單元BG8～BG11及走紙驅(qū)動單元的2003A來驅(qū)動滑架電機A2B2C2D2或走紙電機A1B1C1D1工作。
T14(LS122)用于保護打印頭的工作時間，即每次打印送數(shù)時，同時向T14(LS122)送“
”信息，則在LS122的Q端產(chǎn)生一個單穩(wěn)信號
脈寬約3mS，保證了打印頭即使在軟件失控的偶然情況下，熱印頭的導通時間絕不會超過3mS。
實施本實用新型后，因采用熱敏打印方案，簡化了機械結(jié)構(gòu)，加工另件顯著減少。儀表中充分發(fā)揮軟件功能，使中大規(guī)模集成電路使用量大量減少，僅為XMF－01型數(shù)據(jù)記錄儀的1／2不到，價格也只是它的1／2不到，且可靠性大大提高。
權(quán)利要求1.一種混合式數(shù)據(jù)記錄儀，由數(shù)據(jù)采集單元，運算主控單元、設(shè)定與顯示單元、記錄單元、驅(qū)動報警單元和電源所組成，其特征是輸入端有12個訊號通道，它的每個通道端子分別和B、T、S、E、K五種熱電偶，直流電壓和過程電流其中的任一種相接，測量范圍可自由獨立選定；并有靈活的邊界設(shè)置功能；數(shù)據(jù)采集單元在運算主控單元運算和操縱下，按每個通道由用戶鍵盤設(shè)定的信號類型，選定不同倍數(shù)，由同一只放大器進行放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由運算主控單元對信號進行零、滿度雙自校處理、標度變換、線性化處理，計算模擬打印步數(shù)值及確定各通道的報警狀況，進行相應(yīng)處理，并分別送各相應(yīng)緩沖單元，通過熱筆以模擬量打點記錄變化趨勢，或列表打出數(shù)字量，或兩者交替打印并打印各報警狀況，打印深淺可調(diào)地，記錄在熱敏紙上，顯示于面板；(a)數(shù)據(jù)采集單元由CH1～CH12的采集導線；電阻R66～R89，電容C53～C76構(gòu)成的濾波單元；電阻R1～R4，電位器W1、W2集成電路1403(T33)構(gòu)成的基準單元；電流型溫度傳感器AD590(BG26)，電阻R5，R6，電位器W3構(gòu)成的溫度補償單元；電阻R7～R9，電容C1～C3，C8二極管D1，D2電感L1，繼電器J17，運算放大器OP-07(T34)所構(gòu)成的放大器；電阻R31～R33，電容C23～C28，電位器W4，二極管D3，集成電路1403(T27)，(T26)(T25)構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；電阻R55，R65，二極管D4～D35，繼電器J1～J16，光電耦合管BG3～BG6構(gòu)成的采樣開關(guān)與二極管D36～D39，電阻R64和集成電路LS245(T18)，2003A(T22)構(gòu)成的控制電路所組成；(b)運算及主控單元由微處理器集成電路8031(T1)，地地暫存器LS373(T3)，譯碼與選片電路LS138(T2)，通訊接口電路1488(T8)，1489(T9)，終端管理電路LS02(T10)LS74(T11)，內(nèi)存16K的電可編程序只讀存儲器EPROM27128(T4)，及內(nèi)存8K的2764(T5)，隨機存取存儲器RAM6264(T6)，及電可改寫E2PROM2864(T7)和一些電阻、電容所組成；(c)記錄單元由集成電路8255(T16)，8155(T15)，LS08(T12)，245(T13)，LS122(T14)，7403(T20)，(T21)，三極管BG11～BG17，BG27電阻R61，R56，R24～R30，和熱敏打印頭P1～P7構(gòu)成的打印記錄系統(tǒng)和由集成電路LS245(T23)電阻R16～R23，R57～R60，二極管D48～D51走紙電機A1B1C1D1滑架電機A2B2C2D2構(gòu)成的走紙、滑架機構(gòu)所組成；(d)設(shè)定與顯示單元由OOH～13H，K1組成的面板鍵盤，由三極管BG18～BG25，數(shù)碼管LEDD40～D47，電阻R90～R97顯示和鍵盤/顯示接口8279(T17)，及2003A(T31)(T32)，LS138(T38)(T30)及電阻R37～R44所組成；(e)報警單元由集成電路8255(T16)一部份，LS06(T19)，二極管D52～D55和報警繼電器RL1～RL4，喇叭Y所組成；(f)電源由開關(guān)穩(wěn)壓電源提供+5V，±12V，±9V，+26V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是，所述的分度號為B、T、S、E、K五種規(guī)格熱電偶其最大測量范圍為B600℃～1800℃T－150℃～350℃S0℃～1700℃E0℃～900℃K0℃～1300℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2，所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述不同分度號的熱電偶，在各自最大溫度范圍內(nèi)其測量溫度段可任意設(shè)定由鍵盤輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述的直流電壓測量范圍是－20mV～＋20mV，和－100mV～＋100mV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)儀記錄儀，其特征是所述的過程電流，其測量范圍是0～10mA和4mA～20mA。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述的按不同信號類型選定不同倍數(shù)放大信號，其由繼電器J17控制的放大倍數(shù)分別為20和100。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述的另、滿度雙自校處理，其另度自校由J1繼電器吸合實現(xiàn)，20mV滿度自校由J2繼電器吸合實現(xiàn)，100mV滿度自校由J3繼電器吸合實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述的打印各報警狀況是儀表可對報警發(fā)生時刻或報警撤消時刻進行實時打印，并打印各報警標志、點號，及動作繼電器號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述的有靈活的邊界設(shè)置功能是不僅可設(shè)置為右邊界值大于左邊界值，也可設(shè)置左邊界值大于右邊界值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式數(shù)據(jù)記錄儀，其特征是所述的打印深淺可調(diào)是打印深度有1～4擋，可由軟件選用。
專利摘要一種混合式數(shù)據(jù)記錄儀，有12個輸入通道，它的每個通道可分別對B、T、S、E、K五種熱電偶、直流電壓和過程電流中的任何一種進行測量。在熱電偶各自最大溫度范圍內(nèi)，其測量溫度段可任意設(shè)定，熱電偶種類可獨立變動，能進行模擬記錄，趨勢記錄，列表記錄，或交替記錄，并顯示于面板，采用熱敏打印，可靠性高，本儀表可替代自動平衡記錄儀及數(shù)字溫度顯示儀的一種微機化數(shù)據(jù)記錄儀。
文檔編號G01D9/40GK2076667SQ9021537
公開日1991年5月8日 申請日期1990年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月15日
發(fā)明者吳瑞明, 王昌茂, 吳剛, 沈雯, 王宏全 申請人:大華儀表廠