专利名称:多量程全自动高精度拉力控制系统的利记博彩app
技术领域:
本发明属于自动控制技术领域,涉及到多量程全自动高精度拉力控制系统, 特别涉及到液位计校验多量程全自动高精度拉力控制系统。
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 控制系统,有些缺少良好的人机交互接口;存在拉力控制系统的校验设备大多 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,拉力 传感器电源的精度及功耗耍求不高,适用于液位计的校验比较少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了能适用于包括液位计在内的一些仪器或 仪表的校验,克服现有校验设备存在的缺少良好的人机交互接U,拉力传感器 量程要求单一,纯手动控制的多,对输入信号采集精度,拉力传感器电源的精 度及功耗要求不高的不足,本发明的目的是提供多量程全自动高精度拉力控制 系统。该控制系统不仅能自动或手动控制步进电机产生相应拉力作用于浮筒或 其他对象,由拉力传感器检测出该拉力,实现校验功能,而且具有一定的数据 采集精度,并提供高精度, 一定功耗的拉力传感器电源,以及良好的人机交互 接口。
本发明的技术方案是该控制系统主要由控制板和手操器两个单元组成,
两个单元之间通过RS485总线 接实现通信,并通过两根手动线分别控制歩进电机的正反转,手操器通过RS232实现与计算机的通信。控制板3路模拟量输 入(4 20mA、 0 5V /1 5V、 0 10mA)接仪器或仪表的输出信号,1路模拟 量输入(0 20mV)接拉力传感器输出信号;控制板的输出IOV标准电源给拉力 传感器供电,3根输出线分别接步进电机驱动器的脉冲,转向以及+5V端;控制 板3路数字量输入接拉力传感器上限、停车、下限处限位开关的输出信号;控 制系统供电电源24VDC。
控制系统的电源部分由24VDC经IN4001保护二极管并滤波,经过LM2576 输出后接续流二极管IN5819,经电感电容滤波后产生VCC1模拟+5V电压给 SN74HC161,控制板数字量输出和RS485通信电路的模拟部分,手操器的RS485 通信和RS232通信电路的模拟部分供电;VCC1模拟+5V电压经过DC-DC (控制 板为WRB0505一1W,手操器为WRB0505—2W)输出后经电感电容滤波后产生VCC数 字+5V电压,该电压由控制板和手操器电源部分电路各自产生,给控制板和手操 器的数字部分供电;控制板电源部分的4M晶振电路经74HC04反相器驱动产生 0. 25-时钟提供给SN74HC161的CLK端,由QC输出2/^方波, 一路经过74HC04 驱动后输入到由三极管8550和8050组成的推免电路的基极端,两个三极管共 基极并各由一组2K电阻和l,电容并联接入,三极管8050的发射极接地,三 极管8550的发射极接VCC1,两三极管共集电极输出,经初级与次级匝数比为4: 18的隔离变压器(用高温导线分别缠绕初级与次级的瓷环),次级经过一对二极 管IN4148半波整流并电容滤波后由78L05和TVS 5V输出并电容滤波产生提供 给信号采集电路部分(CD4052, LM324, ICL7135, 74HC74, MC1403等器件)所 需的模拟士5V电压,同时次级线圈输出经一对二极管IN4148上下隔离产生 稳定时钟到ICL7135的CLK端;另一路直接输入到由三极管8550和8050组成 的推免电路的基极端,两个三极管共基极并各由一组5. 1K电阻和lpF电容并联接入,三极管8050的发射极接地,三极管8550的发射极接24VDC,两三极管共 集电极输出,经初级与次级匝数比为10: 18的隔离变压器(用高温导线分别缠 绕初级与次级的瓷环),次级经过一对二极管IN4148半波整流后并经100//F和 0. 1 ^电容并联滤波再经过7812/1912输出后并电容滤波产生士 12V电压给两个 0P07放大器供电,产生的12V电压同时给由两个三极管8050组成的达林顿晶体 管的集电极供电,12V电压再经78L05输出后并电容滤波产生+5V电压,该+5V 电压经MC1403后输出基准电压到0P07运放电路输入端。
控制系统控制板的输入信号采集部分4路模拟量输入信号4 20mA、 0 5V/1 5V、 0 10mA、 0 20mV采用差动全浮空电路设计,4 20mA、 0 5V/1 5V模拟量输入信号并联250电阻,0 10mA输入信号并联500电阻后经对称的 470K和2. 4K电阻分压输出到CD4052的输入端,0 20mV输入信号经2. 4K电阻 后再并联0. 电容两端各接5. IV TVS保护后输出到CD4052的输入端,两片 CD4052的片选和通道选择通过控制板单片机W77E58来控制。两片CD4052输出 连接在一起经过高抗共模干扰放大电路放大70 80倍后输入到A/D芯片 ICL7135的工N+端,ICL7135的4脚和7脚接0. 1//F的积分电容,26脚STB接 74HC74的CLK端,74HC74的6脚经过光电隔离P521接单片机W77E58的P32脚, 由中断来控制触发;MC1403输出并联0. l,F电容后由两个5K电阻分压后接 ICL7135的2脚VREF端,ICL7135的13、 14、 15、 16、 27、 23脚经74HC244驱 动后输出通过光电隔离P521接单片机W77E58的P00 P05脚。控制系统输入信 号采集电路部分采用25PPM和0. 5%精度的电阻匹配;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;电路板的合理布线;软件上采用中值滤波 技术。控制系统控制板的拉力传感器10V标准电源部分该部分主要由两个0P07
放大器组成。采用24VDC电压推挽;变压器隔离电源设计并滤波; 一对二极管
IN4148半波整流产生士12V供电电压给两个0P07放大器供电;利用MC1403作 为基准源,将MC1403输出经RC滤波后接2K电阻到一个0P07放大器的输入正 端,该放大器的输出接一个2K电阻后输入到由两个三极管8050组成的达林顿 晶体管的基极,达林顿晶体管的集电极接半波整流得到的+12V电压,并将该电 压由100//F/25V电解电容并联0. 1#和IOOO户F电容进行对地滤波,该放大器 负端通过1K电位计并联200电阻后接3K电阻后同另一个0P07放大器的输出相 连,另一个0P07放大器的负端与输出相连接成电压跟随方式,正端接3K电阻 后与达林顿的发射极相连,经100/^/25V电解电容并联O. 1//F电容滤波输出。 拉力传感器10V标准电源部分的电阻采用25PPM和0. 5%精度的电阻。
控制系统通过手操器按键设定不同拉力传感器的量程范围(3000. Og、 5000. Og、 7500.0g),并输入标准值(SV值),经运算转换,得到需要产生的标 准拉力值,通过DO输出0 5V脉冲到驱动器,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,该信号由控制系统 进行AD采样,作为反馈,构成一个单回路闭环控制,使得歩进电机产生的拉力 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 出标准信号,该标准信号由控制系统进行AD采样,经线性转换后,得到仪器或 仪表的测量值(PV值),控制系统将该PV值与SV值进行比较,从而得到仪器或 仪表的检测精度,并把SV值、PV值、测量精度一并显示在5.7寸液晶屏幕上。
本发明的效果和益处是可以实现包括液位计在内的一些仪器或仪表的校 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 号采集精度达到士O. 2;以及拉力传感器10V标准电源精度达到士2mV,功率为 250mW。
附图l是本发明硬件电路框图。
附图2是本发明10V传感器标准电源设计框图。
附图3是多量程全自动高精度拉力控制系统的实施例校验系统框图。 附图4是多量程全自动高精度拉力控制系统的实施例控制板的端子接线图。 附图5是多量程全自动高精度拉力控制系统的实施例手操器的端子接线图。 附图6是多量程全自动高精度拉力控制系统的实施例手操器的按键分布图。
附图7是多量程全自动高精度拉力控制系统的实施例电路板实物图。 图中1 +24V: 24VDC电源正极;2 GNDX: 24VDC电源地;3 XDI1:手动电 机正转接线(与RIGHT键配合);4XDI2:手动电机反转接线(与LEFT键配合); 5 DT-: RS485接线正端;6 DT+: RS485接线负端;7 TXD: RS232接口 2脚; 8 RXD: RS232接口 3脚;9 GND: RS232接口 5脚;10 VCC1:电机驱动器直流
+5V; 11 Ql:电机驱动器脉冲端;12 Q2:电机驱动器转向端;13 SW1:上行程 限位开关;14 SW2:停车位置限位开关;15 SW3:下行程限位开关;16 AI1 + :
浮筒液位计信号(4 20mA)正端;17 All-:浮筒液位计信号(4 20mA)负端; 18 AI2+:浮筒液位计信号(0 5V/1 5V)正端;19 AI2-:浮筒液位计信号(0 5V/1 5V)负端;20 AI3+:浮筒液位计信号(0 10mA)正端;21 AI3-:浮筒液 位计信号(0 10mA)负端;22 AI4+:拉力传感器信号正端;23 AI4-:拉力传感 器信号负端;24 AGND:模拟地;25 10V: 10V电源正极输出;26 GND: 10V电源地。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。
在图1中,A/D转换采用的芯片是ICL7135,控制板CPU为W77E58,手操器 CPU为WW77E516,两单元之间通过RS485总线连接实现通信,并通过两根手动 线分别控制步进电机的正反转,手操器通过RS232实现与计算机的通信。EEPR0M 存储校验和校准参数,电源部分主要为芯片和器件提供数字和模拟隔离的5V电 压以及为拉力传感器提供10V标准电源。手操器中的9个按键(UP、 D0WN、 LEFT、 RIGHT、 CHECK/SAVE、 ST0P/DEL、 ENT、 ESC、 MODE)可实现相应的校验操作。
在图2中,24VDC经过LM2576和74HC161后,经变压器隔离并半波整流, 多次滤波再经7812/1912产生± 12V给0P07放大电路供电,产生的12V经78L05 变换成+5V,该+5V电压经MC1403后输出基准电压到0P07运放电路输入端,经 达林顿晶体管驱动从而输出标准IOV,功率为250mW的高精度电源。
在图3所示实施例中,浮筒式液位计输出的标准信号根据不同类型接图4 的AIl+、 All-, AI2+、 AI2-, AI3+、 AI3-。拉力传感器的输出信号接图4的AI3+、 AI3-;拉力传感器的输入电压接图4的IOV、 GND;步进电机驱动器的脉冲端接 图4的Q1,步进电机驱动器的转向端接图4的Q2,步进电机驱动器直流5V端 接图4的VCC1;图4的SW1、 SW2、 SW3分别接浮筒式液位计执行机构上行程的 限位开关,传感器停车位置的限位开关以及下行程的限位开关。校验仪上电后, 通过手操器可对浮筒式液位计进行标准、百分比、自定义、单点等方式的校验。
附图4和附图5中的两个单元之间通过一对RS485总线DT-, DT+相连而实 现通信,附图5中RS232接口通过串行线与计算机的串口相连。
权利要求
1、一种多量程全自动高精度拉力控制系统,其特征是控制系统输入信号采集精度达到±0.2‰和拉力传感器10V标准电源精度达到±2mV,功率为250mW对于控制系统输入信号采集精度达到±0.2‰,4路模拟量输入信号4~20mA、0~5V/1~5V、0~10mA、0~20mV采用差动全浮空电路设计,4~20mA、0~5V/1~5V模拟量输入信号并联250电阻,0~10mA输入信号并联500电阻后经对称的470K和2.4K电阻分压输出到CD4052的输入端,0~20mV输入信号经2.4K电阻后再并联0.1μF电容两端各接5.1V TVS保护后输出到CD4052的输入端,两片CD4052的片选和通道选择通过控制板单片机W77E58来控制;两片CD4052输出连接在一起经过高抗共模干扰放大电路放大70~80倍后输入到A/D芯片ICL7135的IN+端,ICL7135的4脚和7脚接0.1μF的积分电容,26脚STB接74HC74的CLK端,74HC74的6脚经过光电隔离P521接单片机W77E58的P32脚,由中断来控制触发;MC1403输出并联0.1μF电容后由两个5K电阻分压后接ICL7135的2脚VREF端,ICL7135的13、14、15、16、27、23脚经74HC244驱动后输出通过光电隔离P521接单片机W77E58的P00~P05脚;控制系统输入信号采集电路部分采用25PPM和0.5%精度的电阻匹配;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;电路板的合理布线;软件上采用中值滤波技术,对于拉力传感器10V标准电源精度达到±10mV,功率为250mW,该部分主要由两个OP07放大器组成;采用24VDC电压推挽;变压器隔离电源设计并滤波;一对二极管IN4148半波整流产生±12V供电电压给两个OP07放大器供电;利用MC1403作为基准源,将MC1403输出经RC滤波后接2K电阻到一个OP07放大器的输入正端,该放大器的输出接一个2K电阻后输入到由两个三极管8050组成的达林顿晶体管的基极,达林顿晶体管的集电极接半波整流得到的+12V电压,并将该电压由100μF/25V电解电容并联0.1μF和1000PF电容进行对地滤波,该放大器负端通过1K电位计并联200电阻后接3K电阻后同另一个OP07放大器的输出相连,另一个OP07放大器的负端与输出相连接成电压跟随方式,正端接3K电阻后与达林顿的发射极相连,经100μF/25V电解电容并联0.1μF电容滤波输出;拉力传感器10V标准电源部分的电阻采用25PPM和0.5%精度的电阻。
2、根据权利要求1所述的一种多量程全自动高精度拉力控制系统,其特 征是:它的控制系统的电源部分由24VDC经IN4001保护二极管并滤波,经过 LM2576输出后接续流二极管IN5819,经电感电容滤波后产生VCC1模拟+5V电压 给SN74HC161,控制板数字量输出和RS485通信电路的模拟部分,手操器的RS485 通信和RS232通信电路的模拟部分供电;VCC1模拟+5V电压经过DC-DC输出后 经电感电容滤波后产生VCC数字+5V电压,该电压由控制板和手操器电源部分电 路各自产生,给控制板和手操器的数字部分供电;控制板电源部分的4M晶振电 路经74HC04反相器驱动产生0. 25-时钟提供给SN74HC161的CLK端,由QC输 出2-方波,-一路经过74HC04驱动后输入到由三极管8550和8050组成的推免 电路的基极端,两个三极管共基极并各由一组2K电阻和l/^电容并联接入,三 极管8050的发射极接地,三极管8550的发射极接VCC1,两三极管共集电极输 出,经初级与次级报数比为4: 18的隔离变压器,次级经过一对二极管IN4148 半波整流并电容滤波后由78L05和TVS 5V输出并电容滤波产生提供给信号采集 电路部分所需的模拟士5V电压,同时次级线圈输出经一对二极管IN4148上卜l鬲 离产生2/^稳定时钟到ICL7135的CLK端;另一路直接输入到由三极管8550和 8050组成的推免电路的基极端,两个三极管共基极并各由一组5. 1K电阻和电容并联接入,三极管8050的发射极接地,三极管8550的发射极接24VDC,两 三极管共集电极输出,经初级与次级匝数比为10: 18的隔离变压器,次级经过 一对二极管IN4148半波整流后并经100/^和0. 1/^电容并联滤波再经过 7812/1912输出后并电容滤波产生士12V电压给两个0P07放大器供电,产生的 12V电压同时给由两个三极管8050组成的达林顿晶体管的集电极供电,12V电 压再经78L05输出后并电容滤波产生+5V电压,该+5V电压经MC1403后输出基 准电压到OP07运放电路输入端。
3、根据权利要求1所述一种多量程全自动高精度拉力控制系统,其特征 是该控制系统主要由控制板和手操器两个单元组成,两个单元通过RS485总线 连接实现通信,并通过两根手动线分别控制歩进电机的止反转,手操器通过 RS232实现与计算机的通信;控制系统通过手操器按键设定不同拉力传感器的量 程范围3000.0g、 5000.0g、 7500.0g,并输入标准值SV,经运算转换,得到需 要产生的标准拉力值,通过D0输出0 5V脉冲到驱动器,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 由控制系统进行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,输出标准信号,该标准信号由控制系统进行AD采样,经线性转换后, 得到仪器或仪表的测量值PV,控制系统将该PV值与SV值进行比较,从而得到 仪器或仪表的检测精度,并把SV值、PV值、测量精度一同显示到液晶屏幕上。
全文摘要
一种多量程全自动高精度拉力控制系统,属于自动控制技术领域。其特征是该控制系统主要由控制板和手操器两个单元组成,控制板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;控制板传感器电源部分采用OP07运放电路,达林顿晶体管驱动,隔离滤波技术以及MC1403作为基准源。本发明的效果和益处是可以实现包括液位计在内的一些仪器或仪表的校验,有良好的人机交互接口,信号采集精度达到±0.2‰;拉力传感器10V标准电源精度达到±2mV,功率为250mW。
文档编号G05D15/01GK101620447SQ20091001261
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者唐云龙, 毅 安, 徐高峰, 李亚芬, 李卓函 申请人:大连理工大学