专利名称：便携智能式混凝土坍落度测定仪的制作方法
技术领域：
在建筑工程中，需要检测搅拌好的混凝土的坍落度，以定量地掌握和控制混凝土的稠度。传统的圆锥筒测试方法是由鲍尔斯(Powers)在一九一三年提出的，其后虽有许多其它测试仪被提出，但大多因为实用性较差，主要限于在实验室的研究和测试中使用。一九七五年，加拿大Saskatschewan大学土木工程系教授K.W.Nasser在美国专利US3863494中提出了一种简易坍落度测定器(通称K－坍落度测定器)，并且，一九七六年十月在美国的ACI杂志上提出了一个改进的方案。Nasser提出的K－坍落度测定器在美国和加拿大得到了广泛的应用，在许多大型工程中发挥了良好的作用。一九七九年，该测定器开始在我国应用，在北京地铁、西苑饭店等工程中用于控制混凝土的稠度，水电部已正式列入水工混凝土试验规程(SD105－82)中。近年来，其使用更为广泛，国内已有许多建筑仪器厂成批生产这种测定器。但是，实际测量证明，用该测定器测得的坍落度值K，虽然在坍落度小于8cm时与标准圆锥筒测得的坍落度值S基本一致，但当坍落度超过8cm时，K值与S值有明显差异(K值低于S值)，这个差异随坍落度的增大而急剧增大。而一般商品混凝土的坍落度都在10cm以上，该测定器的使用范围受到局限；而且，该测定器用手工操作测杆，人工计时，测杆因自重陷入砂浆等原因，在测量中不免存在较多的误差。
本实用新型的目的是要对K－坍落度测定器进行改进，在原测定器的基础上增加微机控制系统，使测量过程和数据处理过程都在微机控制下自动进行，并使测得的坍落度值(IS)与标准圆锥筒测得的值(S)在任何范围内都保持一致，提高测量精度。
本实用新型的结构是在原来的K－测定器的上面增设一个电器盒，如
图1所示，除原测定器的本体1(其上开有相互正交的二十二个圆孔和四个长形孔)、浮盘2、固定套3、锥头4以外，在固定套上面增设一个电器盒5，其中有主机控制部分(如图2所示)，测量电路部分(如图3所示)以及一个测量传动机构(如图8所示)。
主机控制部分由中央处理机6、动态随机存储器7、可写只读存储器8、时钟发生器9、地址译码器10、液晶显示器11组成，并且安有两个指令键测量键12和统计键13。
测量电路部分由测量电路14、光电检测电路15、电机驱动电路16以及主机接口电路17组成。
测量传动机构由螺杆18、螺母19、皮带轮20、透光盘21、滚动轴承22、支座23、滑动销24、轴套25、测针26组成，皮带轮和透光盘固定套装在螺母上，螺母由支座托置并安装在支座的轴承中，螺母和螺杆构成一个螺旋传动副；整个传动机构都安装在电器盒5中(支座和螺杆的下部伸至固定套内)，测针安装在螺杆的下端，为一接触式传感器。电机受电机驱动电路16的控制转动(或制动)，带动螺母和透光盘一起转动，形成螺杆和探针的下降和回升。
在电器盒5的面板上，除测量键12和统计键13外，还有一个用来选择骨料粒度的粒度键28、一个液晶显示器11以及电源开关29和指示灯27。
本实用新型的工作过程如下(1)将仪器本体1部分在水中浸湿并甩掉多余水分。
(2)打开电源开关29到on的位置，这时仪器应显示“00.00”。
(3)根据粗骨料的粒度，按下粒度键28以便选择合适的粒度号。
(4)当试样内部的流动趋于平稳后，整平拌合物表面，将本体1慢慢垂直插入，至浮盘2与拌合物表面接触为止。然后按下右边的测量键12，一分钟后，红色指示灯亮，锥头自动下降，当红灯熄灭时，即可从液晶显示器11上读得坍落度之值。当坍落度低于7厘米时，锥头4要再次下降。
(5)垂直从拌合物中向上取出测定器，再次按下测量键12，这时不经延时，红色指示灯立即点亮，测定和易性指数的过程已经开始，等到指示灯熄灭，便可从液晶显示器11上读得坍落度的数值。
(6)为了消除随机误差，就要重复步骤(3)～(5)两次至三次。
(7)按下统计键13从液晶显示器11上可读得检验的偏差值。
(8)再次按下统计键13，这时从液晶显示器11上可读得几次测量后的坍落度平均值。
(9)再次按下统计键13，这时可从液晶显示器11上读得几次测量的合易性平均值。
以下结合附图及实施例对本实用新型作详细说明图1是本实用新型的外形示意图。
图中本体1上的圆孔直径取6.4mm，长孔尺寸为8×67mm，浮盘2直径为65mm，电器盒5宽180mm，测定仪总长470mm。
图2是本实用新型的主机控制部分框图。
主机控制部分是周知的单板微型计算机，测量键12和统计键13产生的信号经过滤波后直接送到中央处理机6，在本实用新型的实施例中，中央处理机6采用Z－80A芯片，也可以采用单片机芯片，可写只读存储器8采用2732芯片，静态随机存储器7采用6116芯片，地址译码器采用74LS138芯片，以上芯片通过地址总线、数据总线和控制总线相互连接，此外，实施例的时钟发生器9采用40兆的发振晶体，液晶显示器11采用yxy4002型四位数字液晶器件。
图3是本实用新型中测量电路的框图。
测量电路部分由测量控制电路14、光电检测电路15、电机驱动电路16、以及主机接口电路17组成。
图4是本实用新型实施例的主机接口电路17原理图。
主机接口电路17的作用是(1)把测量部分的各种信号经滤波和整形后达到主机所要求的脉宽和电平，然后送主机电路；(2)接受主机所发来的信号，送测量电路部分，以实现对测量过程的控制。
通过粒度键28的选定，输出脉冲信号经Q2整形后，在中央处理机6选通的条件下通过BB2门和数据线读入粒度档值；然后在按下测量键12后，便产生一个脉冲信号START送到中央处理机6在接受START起测信号后在程序的控制下发出信号经译码器30译码，使R－S触发器31置位，并从Q端发出ctl－3电位信号送电机驱动电路16，使测针26下降。同时中央处理机6接收光电检测电路15发来的光电检测信号S4进行计数并把脉冲个数转换为砂浆高度，进而转换为坍落度的值。并且当测针测量到混凝土砂浆面时发出S2信号经Q1整形在中央处理机6选通条件下，用选通信号DC5打开BB1门，通过BB1门和数据线读入该信号，同时中央处理机6发出访外指令，通过译码器30译码产生DC2停止信号(STOP)，与RESET信号经NAND1与非门共同发出ctl－2信号，送电机驱动电路16，使电机反转，测针26回升。
图5是本实用新型测量控制电路14的原理图。
测量控制电路14在人和中央处理机6的指令控制下，完成测量过程的各项控制任务(1)发出总清信号；(2)接受中央处理机6的信号，开始进行测量工作；(3)控制电机的转动方向使电机能实现正转、反转以及停止在原位。
当测针26下降接触到流入本体1内的砂浆表面时，晶体管Tr1导通，从而Tr2也导通，在Tr2集电极得到一信号S1，经滤波后的信号S2向主机接口电路17输出。以便停止测针26下降，并转为提升状态。
图6是本实用新型的光电检测电路15的原理图。
光电检测电路以红外传感器将锥头的转动转变为具有一定脉宽的矩形脉冲，送主机接口电路17。
当测量时，从电机驱动电路16来的信号S5使Tr3导通，D1发光，该红外光经D2检测，Tr4放大，F2滤波后的S4送主机接口电路。然后送到中央处理机6进行计数，把它们转变为砂浆高度并最终计算出坍落度的值。
图7是本实用新型实施例的电机驱动电路16的原理图。
电机驱动电路16用于驱动电机的运动，其主要功能是(1)保持电机的运动状态，直到从测量控制电路14发来一个改变运动状态的信号为止；(2)当中央处理机6确认锥头已达到被测混凝土的表面时，便向电机驱动电路16发出信号，电机驱动电路16立即使电机处于制动状态；(3)通过改变电机的馈电极性，实现电机的反转。上述电机驱动电路采用半导体直流电机驱动电路，各种驱动动作都由无触点电路实现，大大提高了系统的可靠性和寿命。
测量时主机接口电路17发来ctl－3起测信号使D触发器置“0”，经NOT5门电平匹配和NOT4、NT2反相，使Tr6和Tr7导通，电机正转，测量结束时，主机接口电路17发来ctl－2回升信号，使D触发器置“1”，通过上述门电路使Tr5和Tr8导通，电机反转。
图8是本实用新型测量部分的传动机构图。
测量传动机构的工作原理是当电机得到电机驱动电路16的信号而转动时，用皮带带动皮带轮，从而使螺母和透光盘一起转动，随着螺母的正转或反转螺杆产生向上或向下的运动，当它在下降中接触到混凝土并进行探测后，将信号反馈到主机，制动、提升，完成坍落度的测量。
图9表示本实用新型与标准圆锥筒对照试验的部分结果。
如图所示，其相关系数为0.97，坍落度值均以公制厘米为标准单位。
本实用新型可测定坍落度的范围是2≤IS≤17，大大拓宽了现有坍落度测定仪的应用范围，它在测量过程中由微机控制和计算，减少了测量误差，提高了测量精度，是混凝土检测技术中的一项高技术产品。
权利要求1.一种混凝土坍落度测定仪，有本体1、浮盘2、固定套3、锥头4等，其特征在于在固定套上面增设一个电器盒5，其中有主机控制部分，测量电路部分以及一个测量传动机构；主机部分由中央处理机6、动态随机存储器7、可写只读存储器8、时钟发生器9、地址译码器10、液晶显示器11组成，并且接有两个指令键测量键12和统计键13；测量电路部分由测量控制电路14、光电检测电路15、电机驱动电路16以及主机接口电路17组成；测量传动机构由螺杆18、螺母19、皮带轮20、透光盘21、滚动轴承22、支座23、滑动销24、轴套25、测针26组成，皮带轮和透光盘固定套装在螺母上，螺母由支座托置并安装在支座的轴承中，螺母和螺杆构成一个螺旋传动副；整个传动机构都安装在电器盒中，其中支座和螺杆的下部伸至固定套内，测针安装在螺杆的下端。
2.按权利要求1所述的混凝土坍落度测定仪，其特征在于在电器盒的面板上，除测量键和统计键外，还有一个用来选择骨料粒度的粒度键、一个液晶显示器。
3.按权利要求1所述的混凝土坍落度测定仪，其特征在于测针为一接触式传感器。
专利摘要本实用新开提供了一种用来测定新拌混凝土坍落度的便携式测定仪，该测定仪在原来的K—简易测定器的基础上增加了一个微计算机以及相应的程序存储器和数据存储器，还包括一个光电式传感器、一个接触式传感器以及测量控制电路。它由计算机控制测量过程，并按照存储在计算机中的拟合曲线来计算坍落度、若干次测量的平均值以及t检验的95％置信限，并在液晶显示器上显示出来。
文档编号G01N33/38GK2039848SQ88215630
公开日1989年6月21日 申请日期1988年11月3日 优先权日1988年11月3日
发明者晏家丰, 班成, 李云秀, 刘建英, 任晋康 申请人:北京建筑工程学院