专利名称：一种智能粘度测量台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种粘度測量台，特别是ー种采用乌氏毛细粘度管的智能粘度测量台。
背景技术：
智能粘度測量台(简称IVS300)是针对牛顿液体的流体特性，采用乌氏毛细粘度管通过单片机控制的机械、光学部件和先进数字电子电路测量和计算粘度及衍生物理量的装置。与精密水浴槽/IVS300测试主机和粘度测量软件Vi scoBee —起，组成IVS300粘度測量系统。完成乌氏粘度測量法下的被测液体流经上下光纤组间时间的计时及运动粘度的 计算，进而求得更多粘度衍生參数。在化工行业的如聚酯PET、聚氯こ烯PVC、聚丙烯酰胺PAM、尼龙PA、有机硅等；生化行业的如多聚糖、质酸、聚丙交酯和酶活性等的运动粘度、特性粘度、粘均分子量、聚合度等多种參数的在线和验收测试。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供ー种智能粘度測量台。它可以使用嵌入式软件编制的控制粘度測量电路的程序控制其硬件资源，完成乌氏测量法粘度的測量。本实用新型的技术方案ー种智能粘度測量台，其特点是，包括单片机，单片机上连接有存储器、液晶显示器、RS485端ロ、气泵、电磁阀、电源、红外发射模块和程控放大模块，程控放大模块上设有红外接收模块。上述的智能粘度測量台中，所述存储器为IIC总线协议访问的掉电信息存储介质，单片机给出逻辑时序对数据进行读写操作，完成參数载入和结果保存等工作.前述的智能粘度測量台中，所述液晶显示器的液晶驱动芯片为HT1621B，该芯片以DATA、CS和WR这3个ロ线(分别为三态双向数据线、片选信号线和写入信号线)与单片机相连。对这3个ロ线的逻辑时序控制可完成显示内容的变化；前述的智能粘度测量台中，所述RS485端ロ的协议转换芯片为MAX485芯片，通过UARTO端ロ与单片机相连。通过对UARTO端ロ的配置，使之用于软件的串行数据收发功能，以MAX485芯片完成协议的转换，成为RS485数据端ロ与外设485设备通讯，并按照自定义的通讯协议完成数据的交換。前述的智能粘度測量台中，所述气泵通过场效应管与单片机相连。可使用PWM中断实现256级电压输出，经场效应管驱动实现直流气泵的调速功能。前述的智能粘度測量台中，所述电磁阀上还设有电流驱动芯片。电磁阀的开关状态由对应端ロ状态确定，通过电流驱动芯片实现二者同步。电源提供单片机(MCU)和外围单元所用到的直流12V和5V电压和电流的模块。红外发射两路光纤的前端的光源信号输出，以一定电流驱动得到一定強度的红外光线，以发射光纤接收；红外接收由两路红外接收管收集来自接收光纤的红外光信号，并转换为相应电压信号；前述的智能粘度測量台中，所述程控放大模块包括程控放大器和数字电位器。接收的光强电压很小，需要经放大才可送MCU的AD端ロ采集.由程序控制的程控放大器和数字电位器执行两路光强的粗细两级増益放大和通道选择，完成量程和通道的自动切換，并在无法调整时给出错误信息。与现有技术相比，本实用新型可以使用嵌入式软件编制的控制粘度測量电路的程序控制其硬件资源，完成乌氏测量法粘度的測量。本实用新型 拥有RS485通讯接ロ，与PC等安装ViscoBee软件的終端通讯，实现受控测试。
图I是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。实施例。ー种智能粘度測量台，如图I所示，包括单片机1，单片机I上连接有存储器9、液晶显示器10、RS485端ロ 5、气泵3、电磁阀4、电源2、红外发射模块8和程控放大模块6，程控放大模块6上设有红外接收模块7。各部件具体如下。存储器IIC总线协议访问的掉电信息存储介质，单片机给出逻辑时序对数据进行读写操作，完成參数载入和结果保存等工作.液晶显示器液晶驱动芯片为HT1621B，该芯片以DATA、CS和WR这3个ロ线(分别为三态双向数据线、片选信号线和写入信号线)与单片机相连。对这3个ロ线的逻辑时序控制可完成显示内容的变化；RS485端ロ 其协议转换芯片为MAX485芯片，通过UARTO端ロ与单片机相连。通过对UARTO端ロ的配置，使之用于软件的串行数据收发功能，以MAX485芯片完成协议的转换，成为RS485数据端ロ与外设485设备通讯，并按照自定义的通讯协议完成数据的交換。气泵通过场效应管与单片机相连。可使用PWM中断实现256级电压输出，经场效应管驱动实现直流气泵的调速功能。电磁阀电磁阀的开关状态由对应端ロ状态确定，通过电流驱动芯片实现二者同
止/J/ o电源提供单片机(MCU)和外围单元所用到的直流12V和5V电压和电流的模块。红外发射两路光纤的前端的光源信号输出，以一定电流驱动得到一定強度的红外光线，以发射光纤接收；红外接收由两路红外接收管收集来自接收光纤的红外光信号，并转换为相应电压信号；程控放大模块接收的光强电压很小，需要经放大才可送MCU的AD端ロ采集.由程序控制的程控放大器和数字电位器执行两路光强的粗细两级増益放大和通道选择，完成量程和通道的自动切換，并在无法调整时给出错误信息。[0028]其嵌入式软件的工作过程可如下。程序主流程上电自检I、对单片机EEPROM内的数据进行格式和边界检查；对光强信号进行调整，报告调整结果；2、出现无法初始化的情形，按照规定格式进行EEPROM数据重置(即初始化)并重新自检；3、初始化正常则载入EEPROM相应数据到RAM，并调节发射光强，以得到适合范围的接收光强值，如产生无法达成的情形，记录下错误状态的类型进入通讯状态；4、在通讯状态下，按照通讯协议的规定与粘度测试软件进行数据交互，根据当前的状态执行不同的命令集。5、收到命令后，根据通讯协议响应执行响应操作，并回复相应数据流；6、之后则一直处于通讯状态，根据命令和光强信号的变化进行相应动作。软件由以下模块组成主要模块有步进逻辑管理模块；光强数据采集和处理模块；通讯管理模块和參数管理模块。辅助模块有错误处理模块；数据计算模块；硬件驱动模块。一 .步进逻辑管理模块是按照时间，当前的数据和端ロ状态，按照一定的逻辑顺序执行对应操作的管理模块.执行主流程的各个环节的衔接和执行.分别有以下功能 a)通过定时中断给出时间基准；b)根据当前状态给出端ロ电平变化；c)根据当前状态处理寄存器和非易失存储器的数据变化；d)根据数据和端ロ变化执行对应的分支流程。ニ .光强数据采集和处理模块是根据一定时间间隔采集两路模数转换数据，井根据一定的判断标准给出当前状态信息的模块。三 通讯管理模块遵照一定的通讯协议，发送和接收来自其它串行ロ设备数据的管理模块。四.參数管理模块通过对芯片内存储器RAM和电路板上的非易失存储器EEPROM的数据访问，保存和更新测试所使用的參数的管理模块。五.错误处理模块为了保证程序在非正常条件下仍不致出现问题，在未能获得期望端ロ状态和数据时给出相应错误的显示信息或端ロ状态的保障性管理模块。六.数据计算模块本软件最终输出的结果是关于粘度及相关物理量的数据，需要进行一定的数据运算，对于单片机本身不能直接处理的如指数/对数/双精度数乘除法等复杂运算，可通过调用NEC编译器提供的库函数clO. Iib和clOf. Iib的相关函数实现。七 硬件驱动模块[0056]实现测量的整个过程依赖对硬件资源的输入输出端ロ的控制.对这些端ロ的控制是单片机的基本功能，其本身的硬件通过软件代码实现驱动。本实用新型可采用自动调光技术提升了测量的精度，也大大增加了硬件的使用寿命；本发明采用的RS485主从式通讯方式，并辅以握手和轮询机制提高了通讯的可靠性和安全性；本发明引进了测量台自动编号技术，可通过通讯任意改变测量台编号并以此为访问测量台的索引；本发明采用的硬件指示便捷的报告当前的测试状态；本发明的方法不仅 可以自动检查硬件存储器内容和格式，可自动初始化，而且对粘度測量台内部的数据存储更加安全可靠，可防止数据错乱。且可解决智能粘度測量台中单片机的寄存器数量有限，且无法在短时内处理较多数据的计算的问题。本发明的基础计时方式可提高上位机命令和响应的相应操作的时间精度，从而提升粘度测量的精确度。
权利要求1.ー种智能粘度測量台，其特征在于，包括单片机(1)，单片机(I)上连接有存储器(9)、液晶显示器(10)、RS485端ロ (5)、气泵(3)、电磁阀(4)、电源(2)、红外发射模块(8)和程控放大模块出)，程控放大模块(6)上设有红外接收模块(7)。
2.根据权利要求I所述的智能粘度測量台，其特征在于所述存储器(9)为IIC总线协议访问的掉电信息存储介质。
3.根据权利要求I所述的智能粘度測量台，其特征在干所述液晶显示器(10)的液晶驱动芯片为HT1621B，该芯片以DATA、CS和WR这3个ロ线与单片机⑴相连。
4.根据权利要求I所述的智能粘度測量台，其特征在干所述RS485端ロ(5)的协议 转换芯片为MAX485芯片，通过UARTO端ロ与单片机(I)相连。
5.根据权利要求I所述的智能粘度測量台，其特征在于所述气泵(3)通过场效应管与单片机(I)相连。
6.根据权利要求I所述的智能粘度測量台，其特征在干所述电磁阀(4)上还设有电流驱动芯片。
7.根据权利要求I所述的智能粘度測量台，其特征在于所述程控放大模块(6)包括程控放大器和数字电位器。
专利摘要本实用新型公开了一种智能粘度测量台，包括单片机，单片机上连接有存储器、液晶显示器、RS485端口、气泵、电磁阀、电源、红外发射模块和程控放大模块，程控放大模块上设有红外接收模块。本实用新型可以使用嵌入式软件编制的控制粘度测量电路的程序控制其硬件资源，完成乌氏测量法粘度的测量。本实用新型拥有RS485通讯接口，与PC等安装ViscoBee软件的终端通讯，实现受控测试。
文档编号G01N11/06GK202403999SQ20122002681
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者朱叶飞, 朱安生, 雒亮 申请人:杭州中旺科技有限公司