球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，包括數(shù)據(jù)采集單元及主控單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次電連接；所述主控單元包括單片機(jī)，在該單片機(jī)上設(shè)置有SCI串行通信接口、I/O輸入輸出端口、BDM調(diào)試接口及SPI串行外設(shè)接口；所述A/D轉(zhuǎn)換器通過(guò)SPI串行外設(shè)接口與所述主控單元通信連接。采用該球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀能及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)鐵液凝固冷卻過(guò)程中的溫度數(shù)據(jù)，并能迅速準(zhǔn)確地傳遞出所檢測(cè)的數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種儀器，尤其涉及一種球墨鑄鐵鑄造過(guò)程熔體(鐵水)熱分析數(shù)據(jù)的采集儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵鐵水熱分析法是通過(guò)測(cè)定鐵液凝固冷卻過(guò)程中的溫度曲線，利用計(jì)算機(jī)分析溫度變化特征參數(shù)來(lái)檢測(cè)鐵液的碳含量、硅含量與碳硅當(dāng)量，并以此為基礎(chǔ)檢測(cè)球化率、蠕化率和材料的力學(xué)性能。在鐵水熱分析過(guò)程中，鐵液凝固冷卻過(guò)程中溫度數(shù)據(jù)的采集是鐵水熱分析的基礎(chǔ)，鐵液凝固冷卻過(guò)程中溫度數(shù)據(jù)能否及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)出來(lái)并傳遞出去是球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀性能優(yōu)劣的主要特征之一，溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確則對(duì)鐵水成分的熱分析結(jié)果就精確，所檢測(cè)的鐵液中的碳、硅含量及材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)也就能與所澆鑄的鑄件產(chǎn)品相一致，否則就會(huì)產(chǎn)生較大的檢測(cè)誤差，造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降;而所檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)不能迅速及時(shí)并準(zhǔn)確地傳遞同樣也會(huì)造成對(duì)爐前鐵水的質(zhì)量控制差異與延誤，影響生產(chǎn)效率與鑄件產(chǎn)品質(zhì)量。而這些正是目前市場(chǎng)上球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀產(chǎn)品所存在的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，它能及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)鐵液凝固冷卻過(guò)程中的溫度數(shù)據(jù)，并能迅速準(zhǔn)確地傳遞出所檢測(cè)的數(shù)據(jù)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的一種球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，包括數(shù)據(jù)采集單元及主控單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次電連接;所述主控單元包括單片機(jī)，在該單片機(jī)上設(shè)置有SCI串行通信接口、I/O輸入輸出端口、BDM調(diào)試接口及SPI串行外設(shè)接口 ；所述A/D轉(zhuǎn)換器通過(guò)SPI串行外設(shè)接口與所述主控單元通信連接。
[0005]在上述結(jié)構(gòu)中，由于所述數(shù)據(jù)采集單元包括熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次電連接，則待進(jìn)行熱分析的鐵水在熱電偶樣杯內(nèi)這一特定環(huán)境中凝固冷卻，其溫度可以在不受外界環(huán)境影響下按照其鐵水材料自身規(guī)律逐漸變化下降，從而可以由熱電偶檢測(cè)其在熱電偶樣杯內(nèi)的準(zhǔn)確的溫度實(shí)時(shí)變化狀況，得到一系列的微弱電壓模擬量信號(hào)，經(jīng)由信號(hào)放大器將該微弱的電壓模擬量信號(hào)放大傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與鐵水溫度變化相對(duì)應(yīng)的、準(zhǔn)確的一系列數(shù)字量數(shù)據(jù)信號(hào);又由于所述主控單元包括單片機(jī)，則通過(guò)單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集指令的接收，當(dāng)接收到指令后迅速及時(shí)地將當(dāng)前溫度采樣數(shù)據(jù)采用安全的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行格式封裝，并將采樣數(shù)據(jù)上傳，從而迅速準(zhǔn)確地傳遞出所檢測(cè)的數(shù)據(jù);再由于在該單片機(jī)上設(shè)置有SCI串行通信接口、I/O輸入輸出端口、BDM調(diào)試接口及SPI串行外設(shè)接口 ；所述A/D轉(zhuǎn)換器通過(guò)SPI串行外設(shè)接口與所述主控單元通信連接，則所設(shè)置的SCI串行通信接口、I/O輸入輸出端口、BDM調(diào)試接口及SPI串行外設(shè)接口可以分別實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信、操作要求的輸入與狀態(tài)信息的輸出、程序調(diào)試設(shè)備的接入以及與數(shù)據(jù)采集單元的連接等多項(xiàng)功能，使得本球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀功能齊全，使用方便。
[0006]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述熱電偶樣杯包括杯體和設(shè)置于杯體內(nèi)的熱電偶傳感器，熱電偶傳感器與信號(hào)放大器電連接。采用該實(shí)施方式，用于盛放被測(cè)爐前鐵水的熱電偶樣杯將杯體與熱電偶傳感器連為一體，結(jié)構(gòu)緊湊、抗外部干擾能力強(qiáng)，所采集的溫度數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。
[0007]本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述熱電偶傳感器為K型熱電偶傳感器。采用該實(shí)施方式，K型熱電偶傳感器測(cè)量溫度范圍與鐵水冷卻曲線的特征溫度范圍相對(duì)應(yīng)，能很好地滿足鐵水溫度測(cè)量的要求。
[0008]本實(shí)用新型的又一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述信號(hào)放大器為帶有冷端補(bǔ)償?shù)膯纹瑹犭娕挤糯笃?。采用該?shí)施方式，帶有冷端補(bǔ)償?shù)男盘?hào)放大器具備了熱電偶測(cè)量的冷端補(bǔ)償功能，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，溫度測(cè)量數(shù)值更為精確。
[0009]本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述單片熱電偶放大器為AD595熱電偶放大器。采用該實(shí)施方式，AD595熱電偶放大器將儀器放大器和熱電偶冷接頭補(bǔ)償器全部集成在一塊單片芯片上，產(chǎn)生一個(gè)10mV/°C的輸出，且包含有熱電偶故障報(bào)警功能，其性能較為優(yōu)良。
[0010]本實(shí)用新型另一進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述A/D轉(zhuǎn)換器為16位串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器。采用該實(shí)施方式，串行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可保證A/D轉(zhuǎn)換器與主控單元的單片機(jī)通信連接。
[0011]本實(shí)用新型又一進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為AD677模數(shù)轉(zhuǎn)換器。采用該實(shí)施方式，AD677是一款多用途16位串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器，利用開(kāi)關(guān)電容/電荷再分配架構(gòu)，其轉(zhuǎn)換速率高，并且通過(guò)其片內(nèi)自動(dòng)校準(zhǔn)功能對(duì)內(nèi)部非線性進(jìn)行數(shù)字校正，整體性能更為優(yōu)化。
[0012]本實(shí)用新型更進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述單片機(jī)為MC9S9S12XE系列單片機(jī)。采用該實(shí)施方式，MC9S9S12XE系列單片機(jī)具有32位單片機(jī)的性能和16位單片機(jī)的所有優(yōu)勢(shì)和高效率，能很好地適應(yīng)球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀的使用性能要求。
[0013]本實(shí)用新型另一更進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述SCI串行通信接口與電平轉(zhuǎn)換芯片電連接。采用該實(shí)施方式，可保證SCI串行通信接口與接受數(shù)據(jù)的上位機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽繉?shí)現(xiàn)。
[0014]本實(shí)用新型又一更進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述I/O輸入輸出端口連接有操作按鈕與指示信號(hào)燈。采用該實(shí)施方式，操作按鈕可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)操作要求的輸入，指示信號(hào)燈則可通過(guò)光信號(hào)方便地反映出球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀的相關(guān)狀態(tài)信息。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖中:1一數(shù)據(jù)采集單元、2—主控單元。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在圖1所示的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀中，數(shù)據(jù)采集單元I實(shí)現(xiàn)對(duì)所采樣的爐前鐵水的溫度數(shù)據(jù)的檢測(cè)功能，并將所檢測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)采集單元I與主控單元2通信連接，主控單元2實(shí)現(xiàn)對(duì)上位機(jī)數(shù)據(jù)采集指令的接收，按指令要求迅速及時(shí)地對(duì)數(shù)據(jù)采集單元I所采集的當(dāng)前溫度采樣數(shù)據(jù)采用安全的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行格式封裝，并將采樣數(shù)據(jù)上傳。數(shù)據(jù)采集單元I包括熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次電連接，其中，熱電偶樣杯包括杯體和設(shè)置于杯體內(nèi)的熱電偶傳感器，所采用的熱電偶傳感器為K型熱電偶傳感器，熱電偶傳感器與信號(hào)放大器電連接;信號(hào)放大器為帶有冷端補(bǔ)償?shù)膯纹瑹犭娕挤糯笃?，該單片熱電偶放大器為AD595熱電偶放大器;A/D轉(zhuǎn)換器為16位串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所采用的該模數(shù)轉(zhuǎn)換器為AD677模數(shù)轉(zhuǎn)換器。主控單元2包括單片機(jī)，該單片機(jī)為MC9S9S12XE系列單片機(jī)，在該單片機(jī)上設(shè)置有SCI串行通信接口、I/0輸入輸出端口、BDM調(diào)試接口及SPI串行外設(shè)接口，其中，SPI串行外設(shè)接口使主控單元2與A/D轉(zhuǎn)換器通信連接，SCI串行通信接口與RM232電平轉(zhuǎn)換芯片電連接，I/O輸入輸出端口連接有操作按鈕與指示信號(hào)燈。
[0019]以上僅列出了本實(shí)用新型的一些【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型并不僅限于此，還可以作出較多的改進(jìn)與變換，如所述單片機(jī)及A/D轉(zhuǎn)換器、熱電偶傳感器、信號(hào)放大器等均可選用其它性能相近的規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品。如此等等，只要是在本實(shí)用新型基本原理基礎(chǔ)上所作出的改進(jìn)與變換，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，包括數(shù)據(jù)采集單元(I)及主控單元(2)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元(I)包括熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，所述熱電偶樣杯、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次電連接;所述主控單元(2)包括單片機(jī)，在該單片機(jī)上設(shè)置有SCI串行通信接口、I/O輸入輸出端口、BDM調(diào)試接口及SPI串行外設(shè)接口 ；所述A/D轉(zhuǎn)換器通過(guò)SPI串行外設(shè)接口與所述主控單元(2)通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述熱電偶樣杯包括杯體和設(shè)置于杯體內(nèi)的熱電偶傳感器，熱電偶傳感器與信號(hào)放大器電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述熱電偶傳感器為K型熱電偶傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述信號(hào)放大器為帶有冷端補(bǔ)償?shù)膯纹瑹犭娕挤糯笃鳌?.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述單片熱電偶放大器為AD595熱電偶放大器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換器為16位串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為AD677模數(shù)轉(zhuǎn)換器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述單片機(jī)為MC9S9S12XE系列單片機(jī)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述SCI串行通信接口與電平轉(zhuǎn)換芯片電連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球墨鑄鐵熱分析數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于:所述I/O輸入輸出端口連接有操作按鈕與指示信號(hào)燈。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205644193SQ201620480701
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】周怡君, 戴挺, 王明君
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)