专利名称：数字式水银温度计的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子测量仪器技术领域，涉及一种可通过电子数字形式显示人工玻璃水银温度计数值的数字式温度计。
背景技术：
目前广泛使用的数字式温度计大多采用半导体器件(利用半导体器件对温度的敏感性)、电阻材料(利用不同温度下电阻材料具有不同的电阻系数)、热电偶(利用两种结合在一起的不同金属材料在不同温度下所产生的不同热电势)的原理来测量温度。这类温度计虽具有测量温度快、便于转换成电量和数字量以及易于与计算机和其它设备连接等优点，但同时也存在长期稳定性较差、大范围测量时线性不好、测量绝对温度值精度较低和难于标定绝对温度值等不足，尤其是在一些温度测量范围大、精度要求较高或有着特殊要求及特殊规定的行业和部门中问题更突出，例如本实用新型的主要应用场合石油行业在做石油产品蒸馏分析试验(GB/T6536-97)项目中，国家标准明确指定使用玻璃水银温度计测量温度，而在自动蒸馏仪器(目前大多采用铂电阻式温度传感器)测量发生争执时，国家标准更是明确规定以人工玻璃水银温度计测试为准，正因如此，鉴于前述公知技术所有的各类数字式温度计在实际测量上与国家标准都存在一定的误差，因而其产品均无法实现与玻璃水银温度计同样的精度要求和相应特性。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构合理、使用方便、测温精度高且大范围测温线性度好的数字式水银温度计。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的数字式水银温度计由玻璃水银温度计、温度计水银柱顶端位置跟踪装置和温度计数字显示装置组成，其中玻璃水银温度计固定在一根长支杆上；水银柱顶端位置跟踪装置包括一根设在长支杆上并由驱动电机驱动的丝杠和一个套装在丝杠上的带光电传感器探头的滑块；温度计数字显示装置由单片计算机、LED或LCD数字显示电路、控制按键与开关电路以及通讯接口电路组成，在该装置中单片计算机的传感信号输入/输出端与光电传感器探头的输出/输入端联接，单片计算机的选择控制输入端和控制按键与开关电路的输出端联接，数字显示电路和通讯接口电路的输入端分别接至单片计算机的对应输出端。
本实用新型技术方案的关键是提出并实现了利用滑块上光电传感器检测玻璃水银温度计水银柱位置的结构。实际工作中，单片机A/D采样光电传感器信号，根据A/D转换信号的大小计算滑块上下位移量，进而确定水银柱顶端位置，同时一方面控制电动机带动丝杠旋转，使滑块和光电传感器上下移动到水银柱顶端位置，达到跟踪水银温度计温度的目的，另一方面根据电动机转动量计算滑块的位移距离，最后计算出对应的温度值，所测量的温度值经过通讯接口电路与计算机和其它设备相连，输出温度测量值，并通过面板上的LED或LCD器件进行温度的数字显示。
与现有技术相比，本实用新型所述数字式水银温度计具有测温精度高、长期稳定性好、大范围测温线性度好(与玻璃水银温度计相当)等特点，它可以很方便地与计算机以及其它设备相联接，响应速度及响应特性与玻璃水银温度计相同，完全符合有关的国家标准要求，其产品可广泛用于石油油品分析仪器(蒸馏测定仪)以及类似情况的行业和仪器设备的生产和使用上，在石油、化工、食品等行业以及在传统工业改造方面具有良好的应用前景。
图1为本实用新型的设计原理示意图。
图2～图8为本实用新型一种具体实施例结构的电路联线图。其中图2为单片计算机及通讯接口电路部分的电路联线图；图3控制按键与开关电路的电路联线图；图4为LED数字显示电路的电路联线图；图5为电机驱动电路的电路联线图光电传感器部分的电路联线图；图6为光电传感器部分的电路联线图；图7和图8分别为上、下限位传感器部分的电路联线图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型所述数字式水银温度计为机电一体化温度测量仪器，包括玻璃水银温度计1、温度计水银柱顶端位置跟踪装置和温度计数字显示装置三部分，其中水银柱顶端位置跟踪装置由驱动电机3、丝杠4和带光电传感器探头2的滑块组成；温度计数字显示装置由单片计算机7、LED或LCD数字显示电路8、控制按键与开关电路9、通讯接口电路10以及上、下光电传感器电路5、6组成，单片计算机7的传感信号输入/输出端(102)与光电传感器探头2的输出/输入端联接，单片计算机7的选择控制输入端(IN3)和控制按键与开关电路9的输出端联接，单片计算机7的其余对应输出端(OUT1、OUT2、IO1)分别接至驱动电机3、数字显示电路8和通讯接口电路10的对应输入端。玻璃水银温度计1和丝杠4均竖直并行固定在一根300mm长的支杆11上，支杆11的长度与玻璃水银温度计1长度有关，一般可固定300℃和400℃两种玻璃水银温度计。光电传感器探头2及电路固定在丝杠滑块上，可在电机3驱动下沿丝杠4上下移动。当滑块移动到由设计者在丝杠4上设定的最顶端和最下端时，分别有上、下限位传感器5、6通过单片机7控制使电机3停转，达到上下限位的目的。在图2～图8给出的温度计数字显示装置的具体实施例中CPU为单片计算机7，由型号为C8051F206的微处理器构成，U2是MAX3232器件，构成通讯接口电路10，测量的温度值通过通讯接口电路与计算机和其他设备相连，输出温度测量值，其输出可连续输出，也可应答输出；S1、S2、S3是电路9中的控制按键与开关，可用于选择不同温度计和进行温度计标定(在更新温度计或生产时使用)，并可用于检测温度计读数；LED数字显示电路8由数码显示器件DIG.1～DIG.4以及三极管Q1～Q16等组成；此外，由U4A(LM358)、U4B(LM358)、Q17、Q18、D1等组成“光电传感器探头”电路(图6)；由V3、U3(ULN2803)组成电机驱动电路(图5)；由U5(TCST1030)、U6(TCST1030)分别组成上下限位电路(图7和图8)。
权利要求1.一种数字式水银温度计，其特征在于它由玻璃水银温度计(1)、温度计水银柱顶端位置跟踪装置和温度计数字显示装置组成，其中玻璃水银温度计(1)固定在一根长支杆(11)上；水银柱顶端位置跟踪装置包括一根设在长支杆(11)上并由驱动电机(3)驱动的丝杠(4)和一个套装在丝杠(4)上的带光电传感器探头(2)的滑块；温度计数字显示装置由单片计算机(7)、LED或LCD数字显示电路(8)、控制按键与开关电路(9)以及通讯接口电路(10)组成，其中单片计算机(7)的传感信号输入/输出端与光电传感器探头(2)的输出/输入端联接，单片计算机(7)的选择控制输入端和控制按键与开关电路(9)的输出端联接，数字显示电路(8)和通讯接口电路(10)的输入端分别接至单片计算机(7)的对应输出端。
2.如权利要求1所述的数字式水银温度计，其特征是在丝杠(4)的上下两头各设有一个限位传感器(5、6)，两限位传感器(5、6)的输出端分别与单片计算机(7)的对应输入端联接。
专利摘要一种可通过电子数字形式显示玻璃水银温度计数值的数字式温度计，由玻璃水银温度计、温度计水银柱顶端位置跟踪装置和温度计数字显示装置组成，玻璃水银温度计固定在一根长支杆上，水银柱顶端位置跟踪装置包括一根设在长支杆上并由电机驱动的丝杠和一个套装在丝杠上的带光电传感器探头的滑块；温度计数字显示装置由单片机、数字显示电路及通讯接口电路等组成。工作中单片机A/D采样光电传感器信号，根据A/D转换信号的大小确定水银柱顶端位置，并控制电机使滑块和光电传感器移动到水银柱顶端位置，达到跟踪水银温度计温度的目的，同时根据电机转动量计算滑块的位移距离及对应的温度值，所测量的温度值经通讯接口电路与计算机设备相连，进而通过LED或LCD器件进行温度的数字显示。
文档编号G01K1/02GK2624194SQ0321869
公开日2004年7月7日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者周旗 申请人:周旗