专利名称：能显示切削刀具温度场的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用热电偶测量温度的装置。
切削温度的测量是切削实验研究中重要的技术，可用来研究各种因素对切削温度的影响、校核切削温度理论计算的准确性，也可用来把所测得的切削温度作为控制切削过程的讯号源。
测量切削温度的方法很多。在人工热电偶方法中，有如申请日89年11月18日，授权日90年12月5日，专利号89219946.6，名称为“测量切削刀具温度场的实验装置”所公开的，经特殊设计的带有K型热电偶的测温装置。它可用于一般二维切削中刀具主剖面温度场的测量。
众所周知，热电偶测温所遇到的问题是如何处理其输出信号的非线性及冷端温度补偿。以前往往采用硬件补偿方式，一是在模拟域内进行，二是在数字域内进行，但它们的线路复杂、成本高、调试困难，且校正精度受温度、元器件离散性的影响。如何寻求更先进的线性化方法对热电偶非线性特性进行校正是急待解决的课题。
本实用新型的目的在于，应用单片微机技术处理标准热电偶输出特性的非线性及冷端温度补偿，在室温条件下，显示出所测部位的温度值。
图1、本实用新型热电偶测温部件主视图；图2、热电偶测温部件A－A剖视图；图3、本实用新型的结构框图；图4、温度显示部件的结构电路图。
本装置的结构是它由热电偶测温部件与温度显示部件所构成。热电偶测温部件，如图1、图2所示，主要包括能作纵向移动的丝杆1，装有热电偶3能作横向移动的丝杆2，调节纵向、横向丝杆，可使热电偶3的触头移至被测刀具主剖面的所需测量部位。温度显示部件，如图3所示，主要包括由热电偶3的输出端接放大器4，经放大后的信号输入A／D转换器5，A／D转换器5输出的信号送至由8031单片机6、74LS373锁存器7、2732A程序存贮器8组成的微机测量系统，经处理后的信号送至8255可编程接口芯片9，LED显示器10，热电偶的冷端温度值由BCD拨码盘11设定，经8255可编程接口芯片9C口输入单片微机。
下面对本实用新型进一步的描述首先热电偶感受被测刀具主剖面上待测部位的温度，将其输出的电势送至高精度OP07放大器4放大到合适的电平，如图4所示，放大后的电压经5G14433A／D转换器5，转换成BCD码数字量，此仪表只作一般缓变温度测试仪器用，故此处采用抗干扰能力强，价格低廉而转换速度慢的双积分A／D转换器，若要求仪器动态响应较好，则应采用逐次逼近的A／D转换器。由于5G14433A／D转换器5转换结果的输出是动态的，故将其输出端接向8031单片机6的P1口，每次转换结束，在5G14433A／D转换器5的EOC端输出一正脉冲，经反相后，作为8031单片机6的外中断源INT1的请求信号，在8031单片机6响应EOC的中断请求后，依次读出千位、百位、十位、个位，并存放于内部数据缓冲区中。整个温度显示部件是在应用程序的控制下进行的，应用程序主要由初始化程序、主程序和中断服务程序所组成1.初始化程序。其功能是初始化，具体任务是设置堆栈，置INT1为边沿触发方式，并允许INT1的中断请求，并把8255可编程接口芯片9A口、B口置成输出工作方式，C口置成输入方式。
2.主程序。它由数据处理程序和显示程序组成，主程序把由BCD拨码盘11设定的环境温度值从C口读入缓冲区后，将BCD码变为二进制数，再转换成三字节浮点数，通过计算X1＝0.04T℃方程得到冷端温度补偿电势，并存入有关缓冲区，接着把5G14433A／D转换器5输出的BCD码转换成三字节浮点数，并和冷端温度补偿电势相加，得到冷端温度为℃的被测温度校正电势X，最后计算校正方程式T℃＝－0.007X4＋0.149X3－0.973X2＋26.543X－0.694，得到被测温度值的三字节浮点数，然后由浮点二——十进制数转换后，送显示缓冲区，经8255可编程接口芯片9缓冲器／驱动器74LS06、74LS07，由LED显示器10显示出被测值。显示程序主要完成循环显示被测温度值，循环显示一次后，测试标志位判有否中断，如有，则转主程序进行数据处理，否则继续重复上述显示过程。
3.中断服务程序。其功能是保护现场，进行数据采集，由于5G14433A／D转换器5采用动态四位BCD码输出，分别由DS1～DS4分时选通输出，以表示相应位上的数据已经出现在Q0～Q3输出线上，当8031单片机6响应中断后，分别判断P1口上的数据是否有位选通信号，若有就将Q0～Q3输出线上的数据存放在数据区20H～21H单元中，恢复现场后，即返回主程序继续执行。
显示部分主要技术指标测量范围0～500℃精度±0.1％分辨率0.1℃显示方式5位LED
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点(1)由于利用单片微机技术处理标准热电偶输出特性的非线性及冷端温度补偿，提高校正精度，且不受温度、元器件离散性影响。
(2)能与不同型号的热电偶相兼容，改变热电偶的型号，不需要更改硬件，只要修改校正常数，不但降低成本，而且机动灵活。
权利要求一种能显示切削刀具温度场的装置，它包括能作纵向移动的丝杆[1]，装有热电偶[3]的并能作横向移动的丝杆[2]，调节纵向、横向丝杆，可使热电偶[3]的触头移至被测刀具主剖面上所需测量部位，本实用新型的特征是热电偶[3]的输出端接放大器[4]，放大后的信号输入A/D转换器[5]，再将信号送至由8031单片机[6]、74LS373锁存器[7]、2732A程序存贮器[8]组成的微机测量系统，处理后的信号送至8255可编程接口芯片[9]，LED显示器[10]，热电偶[3]的冷端温度值由BCD拨码盘[11]设定，经8255可编程接口芯片[9]输入单片微机。
专利摘要一种能显示切削刀具温度场的装置，它由装有热电偶的测温部件和带有放大器、A/D转换器、单片机、锁存器、程序存贮器、可编程接口芯片、LED显示器、BCD拨码盘的显示部件所组成，它是利用单片微机技术处理标准热电偶输出特性的非线性及冷端温度补偿，提高校正精度，且不受温度、元器件离散性影响，能与不同型号的热电偶相兼容，在室温条件下，显示出所测部位的温度值。
文档编号B23Q17/09GK2087551SQ9120391
公开日1991年10月30日 申请日期1991年3月13日 优先权日1991年3月13日
发明者戴振松, 张维纪 申请人:浙江大学