专利名称：一种感温热动元件检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种感温热动元件检测装置。
背景技术：
感温热动元件作为温度反馈控制器件，被广泛用于各种需要对温度进行控制的场合，如汽车工业、建筑供暖、卫生洁浴、暖通空调、工业自动控制、家用电器、石油化工、安全装置等领域。感温热动元件有多种类型，目前主要应用的类型有感温蜡式热动元件以及记忆合金式热动元件。其工作原理利用感温材料的各种温度特性，如热胀冷缩、相变、形状记忆特性等，来感知环境温度的变化，将热能转化为机械能，推动热动元件的推杆移动，从而实现各种功能的自动控制。为此，热动元件必须能够正确感知环境温度，并能推动推杆产生准确的行程量及推力。目前，市场上尚未有感温热动元件检测装置及相类似的产品。通过对专利库的搜索并未找到与本发明功能相近的专利。通过对国内多家热动元件制造厂家的调查发现热动元件的检测大多采用水浴加热法加热热动元件，并通过位移传感器测量热动元件推杆行程。测量方法简单，温度控制不够精确，且对推杆产生的推力无法测量。因此，为保证热动元件产品质量，提高热动元件的检测精度，研制一种感温热动元件检测装置具有重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术温度控制不够精确，且对推杆产生的推力无法测量的不足，本发明提供一种感温热动元件检测装置，该装置能够精确测量热动元件的工作温度、推杆行程及推杆压力，并可实时显示测量数据，绘制热动元件推杆行程、推杆压力随工作温度的变化曲线图，生成检测报告等功能。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括温度控制单元、检测台架、数据采集调理模块、控制单元、显示模块、数据传输模块、声光警示模块、自检与自校准模块和看门狗模块。所述的温度控制单元包括加热模块及控制模块，温度控制模块检测当前温度，控制加热模块实现对热动元件的恒温控制。该温度控制单元也可由高低温实验箱或恒温箱替代。所述的检测台架包括支架、位移传感器、力传感器及温度传感器，位移传感器、力传感器和温度传感器固定于支架上，位移传感器连接热动元件一端的推杆，感知推杆的行程量；力传感器连接热动元件的另一端，感知热动元件所产生的推力，温度传感器感知环境温度。所述的数据采集调理模块接收来自位移传感器、力传感器和温度传感器的电信号，并对信号进行前置滤波、隔离、放大或衰减、抗混叠滤波和模数转换成为数字电信号，输入到控制模块。所述的控制模块接收用户预设的温度阀值、相应的推杆行程阀值以及推杆压力阀值，并与来自数据采集调理模块的数字电信号转换成的热动元件的工作温度、推杆行程及推力值进行比较，以判断当前测试的热动元件质量是否合格，并发送至数据存储模块进行存储，发送至显示模块进行显示，同时通过数据传输模块传送到上位计算机。若当前热动元件产品质量合格时，所述的声光警示模块启动，通过指示灯及喇叭提示产品质量合格。所述的自检与自校准模块连接控制模块对硬件电路进行自检，并对测试数据进行自校准；所述的看门狗模块连接控制模块在装置正常工作时由控制模块以一个固定的时间间隔进行写操作，当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块在自身定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使控制模块能够重新正常运行。本发明的有益效果是该热动元件检测装置可以对不同类型的热动元件工作参数进行检测，包括热动元件的工作温度、推杆行程及推力，并通过将测试结果与预设工作参数阈值的比较，可判断出当前热动元件是否合格，并给出检测结果。该装置结构简单，通用性好；检测精度及可靠性高；向导式交互界面，方便用户操作；通过网络接口将热动元件检测装置与上位计算机相连，可快速生成产品检测报告。
图1是热动元件检测装置功能模块图；图2是热动元件检测台架结构图；图3是热动元件检测控制系统流程图；图4是基于网络接口的数据传输流程图；图5是温度传感器恒流激励电路实例图；图6是温度传感器信号采集调理电路实例图；图7是网络接口数据传输电路实例图；图8是显示屏驱动电路实例图。
具体实施例方式本发明包括温度控制单元、检测台架、传感器组、数据采集调理模块、控制单元、显示模块、数据传输模块、声光警示模块、自检与自校准模块和看门狗模块。所述的温度控制单元用于控制热动元件的温度。温度控制单元包括加热模块及控制模块。使用时用户可设定温度阈值，温度控制模块会自动检测当前温度，若当前温度低于设定温度阈值，加热模块启动，对热动元件进行加热；当温度上升到设定温度阈值范围内时，温度控制模块会控制加热模块降低功率工作，实现对热动元件的恒温控制。该温度控制单元也可由高低温实验箱或恒温箱替代。所述的检测台架包括支架、下压板、螺纹端盖、位移传感器、力传感器及温度传感器。热动元件沿垂直方向放置，位移传感器通过螺纹接口安装于支架的最上端，位移传感器的最末端压在热动元件的推杆上。热动元件下接下压板，下压板压在力传感器上，并通过螺纹端盖将力传感器固定于支架内。螺纹端盖下安装温度传感器。当热动元件受热产生动作时，位移传感器即可感知推杆的行程量，下压板下方的力传感器即可感知热动元件所产生的推力，温度传感器可感知环境温度。温度传感器、位移传感器以及力传感器共同组成传感器组。基于热动元件检测台架，通过匹配不同量程及不同精度的温度传感器、位移传感器及力传感器，即可完成对不同型号热动元件的检测工作。
所述的数据采集调理模块用于接收来自传感器组的电信号，并对信号进行前置滤波、隔离、放大或衰减、抗混叠滤波和模数转换成为数字电信号，输入到控制模块。所述的控制模块包括参数设置模块，转换模块，对比模块以及数据存储模块。所述的参数设置模块用于接收用户预设的热动元件工作参数，包括温度阀值、相应的推杆行程阀值以及推杆压力阀值。所述的转换模块接收来自数据采集调理模块的数字电信号，并将其转换成换算为热动元件的工作温度、推杆行程及推力值。所述的比较模块将由转换模块得到的工作温度、推杆行程及推力值与预设的温度阀值、推杆行程阀值及推杆压力阀值进行比较，以判断当前测试的热动元件质量是否合格。当工作温度到达预设的工作温度阈值内时，将推杆行程及推力值与预设的推杆行程量阈值及推杆压力阈值进行比较若推杆行程位于预设的推杆行程量阈值之内，并且推杆压力值刚好位于预设推杆压力阈值之内时， 表明当前热动元件质量合格，否则质量不合格。若当前热动元件产品质量合格时，所述的声光警示模块启动，通过指示灯及喇叭等进行产品质量合格提示。所述的数据存储模块用于接收并存储用户通过参数设置模块所设置的工作参数，以及转换模块所得到的工作温度、 推杆行程及推力值等数据。所述的显示模块连接控制模块，用于显示在热动元件检测过程中所测得的工作温度、推杆行程、推力值、操作提示及检测结果等信息。数据传输模块接收热动元件检测过程中的数据，并将数据通过网络接口传送到上位计算机；所述的自检与自校准模块连接控制模块，可对硬件电路进行自检，并对测试数据进行自校准，提高了热动元件的检测精度和可靠性；所述的看门狗模块连接控制模块，为可编程看门狗定时器，正常工作时，控制模块会以一个固定的时间间隔对看门狗定时器的寄存器进行写操作。当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块可在自身的定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使用控制模块能够重新正常运行。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图1所示，其为本发明的功能模块图。所述的热动元件检测装置包括温度控制单元1，检测台架2，传感器组3，数据采集调理模块4，控制单元5，显示模块6，数据传输模块7，声光警示模块8，自检与自校准模块9，看门狗模块10。数据存储模块所述的温度控制单元1包括加热模块101及控制模块102。使用时用户可通过控制模块102设定所需的温度阈值。控制模块102会自动检测当前温度，若当前温度低于设定温度阈值，则加热模块101启动，对热动元件进行加热。当温度上升到设定温度阈值范围内时，控制模块102会控制加热模块101以较低功率工作，实现对热动元件的恒温控制。控制模块102可为一单片机。又，参照图2所示，其为热动元件检测台架结构图。所述的检测台架2包括支架 201，热动元件202，下压板203，螺纹端盖204，以及位移传感器302，力传感器303、及温度传感器301。位移传感器302通过螺纹接口安装于支架201的最上端，热动元件202位于下压板203与位移传感器302之间，位移传感器302的探测杆的末端压在热动元件202的推杆上。热动元件202下接下压板203，下压板压在力传感器303上，螺纹端盖203通过螺纹支架201连接，并将力传感器303固定于支架201内。螺纹端盖204下安装温度传感器301。 当热动元件202受热产生动作时，位移传感器302可感知推杆的行程量，力传感器303可感知热动元件所产生的推力，温度传感器301可感知环境温度。基于检测台架，通过匹配不同量程及不同精度的温度传感器301、位移传感器302及力传感器303，即可完成不同型号热动元件202的检测工作。又，如图1所示，所述的传感器组3包括温度传感器301、位移传感器302以及力传感器303。通过传感器组3可感知热动元件202的工作参数，如温度传感器301可感知环境温度，位移传感器302可感知热动元件推杆行程量，力传感器303可感知热动元件的推杆压力。然后通过数据调理采集模块4接收来自传感器组3的各工作参数电信号，再对该信号进行前置滤波、隔离、放大或衰减、抗混叠滤波和模数转换成为数字电压信号，输入到控制模块中5 ；所述的控制模块5包括参数设置模块501、转换模块502、比较模块503以及数据存储模块504。通过参数设置模块501，用户可预先设定热动元件202的工作参数，包括温度阀值以及相应的推杆行程阀值及推杆压力阀值。转换模块502接收来自数据调理采集模块4的数字信号，并将其转换成换算为热动元件的工作温度、推杆行程及推力值。通过比较模块503将工作温度、推杆行程及推力值与预设的温度阀值、推杆行程阀值及推杆压力阀值进行比较，以判断当前测试的热动元件204质量是否合格。所述的数据存储模块504用于接收并存储用户通过参数设置模块501所设置的工作参数阀值，以及转换模块502所得到的工作温度、推杆行程及推力值等数据。控制模块5可为一单片机。所述的液晶显示模块6用于显示热动元件202检测过程中所测得的工作温度、推杆行程及推力值及操作提示等；所述的数据传输模块7接收热动元件检测过程中的各工作参数数据，并将这一数据通过网络接口传送到上位计算机11中，并在上位计算机11中绘制热动元件推杆行程及推力随温度的变化曲线图，并自动生成热动元件检测报告。参照图3所示，其为热动元件检测控制系统流程图。当热动元件检测装置启动时， 系统开始初始化及系统自检(步骤3001)，判断系统工作是否正常，若系统有问题则提示检修(步骤3003)，若系统正常则开始进行热动元件检测。当对热动元件进行检测时，首先由温度控制单元对热动元件进行加热和温度控制(步骤3004)，当温度达到所需的温度值时， 温度控制单元对热动元件进行保温处理(步骤3005)。然后开始采集来自传感器组的输出信号，并对信号进行调理，成为数字电压信号(步骤3006)。通过数据转换模块将数字电压信号转换为热动元件的实际工作参数(步骤3007)；将转换后的热动元件实际工作参数与预设的工作参数阈值进行比较，以判断当前热动元件是否合格。首先判断当当前工作温度值是否到达预定的工作温度阈值(步骤3008)，若当前工作温度值处于预设的工作温度阈值之外时，返回温度控制单元，重新对热动元件的温度进行调节，否则进入推杆行程检测环节(步骤3009)。若当前推杆行程处于预设的推杆行程量阈值之外，则说明当前热动元件质量不合格(步骤3012)，否则进入推杆压力检测环节(步骤3010)，若推杆压力值刚好位于预设推杆压力阈值之内时，表明当前热动元件质量合格(步骤3011)，否则说明当前热动元件质量不合格(步骤3012)。显示模块实时显示热动元件的测试数据及检测结果(步骤 3013)。若产品质量合格，显示模块显示“检测合格”；否则，显示“检测不合格”。同时数据存储模块将检测数据进行存储(步骤3014)，数据传输模块将热动元件的检测数据通过网纲接口实时发送到上位机(步骤3015)。结合图4所示，其为基于网络接口的数据传输流程图。开始，首先分别对网络端口
6和通信数据区进行初始化(步骤4001、400幻；通过该网络端口接收来自上位计算机的握手信号(步骤4003)，并判断是否收到来自上位计算机的握手信号(步骤4004)。如果没有收到来自上位计算机的握手信号，则返回步骤4003，继续等待上位计算机的信号。若接收到了来自上位计算机的握手信号，则开始通过网络端口向上位计算机发送热动元件的检测数据 (步骤4005)。系统采用报文数据格式发送热动元件检测数据。每帧报文信息结构包含了报头、报尾、以及热动元件检测数据等数据信息。最后判断数据发送是否完毕(步骤4006)， 如果数据没有发送完毕就返回步骤4005继续发送数据。 参照图5所示，其为温度传感器恒流激励电路实例图；参照图6所示，其为温度传感器信号采集调理电路实例图；参照图7所示，其为网络接口数据传输电路实例图；参照图 8所示，其为显示屏驱动电路实例图。
权利要求
1.一种感温热动元件检测装置，包括温度控制单元、检测台架、数据采集调理模块、控制单元、显示模块、数据传输模块、声光警示模块、自检与自校准模块和看门狗模块，其特征在于所述的温度控制单元包括加热模块及控制模块，温度控制模块检测当前温度，控制加热模块实现对热动元件的恒温控制；所述的检测台架包括支架、位移传感器、力传感器及温度传感器，位移传感器、力传感器和温度传感器固定于支架上，位移传感器连接热动元件一端的推杆，感知推杆的行程量；力传感器连接热动元件的另一端，感知热动元件所产生的推力，温度传感器感知环境温度；所述的数据采集调理模块接收来自位移传感器、力传感器和温度传感器的电信号，并对信号进行前置滤波、隔离、放大或衰减、抗混叠滤波和模数转换成为数字电信号，输入到控制模块；所述的控制模块接收用户预设的温度阀值、相应的推杆行程阀值以及推杆压力阀值，并与来自数据采集调理模块的数字电信号转换成的热动元件的工作温度、推杆行程及推力值进行比较，以判断当前测试的热动元件质量是否合格，并发送至数据存储模块进行存储，发送至显示模块进行显示，同时通过数据传输模块传送到上位计算机；若当前热动元件产品质量合格时，所述的声光警示模块启动，通过指示灯及喇叭提示产品质量合格；所述的自检与自校准模块连接控制模块对硬件电路进行自检，并对测试数据进行自校准；所述的看门狗模块连接控制模块在装置正常工作时由控制模块以一个固定的时间间隔进行写操作，当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块在自身定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使控制模块能够重新正常运行。
2.根据利用权利要求1所述的一种感温热动元件检测装置，其特征在于所述的温度控制单元由高低温实验箱或恒温箱替代。
全文摘要
本发明公开了一种感温热动元件检测装置，由温度控制单元对热动元件恒温控制；由检测台架感知热动元件的推杆行程量、推力和环境温度，通过数据采集调理模块输入到控制模块，与用户预设的温度阀值、相应的推杆行程阀值以及推杆压力阀值进行比较，以判断当前测试的热动元件质量是否合格，并发送至数据存储模块进行存储，发送至显示模块进行显示，由声光警示模块提示产品质量合格；同时通过数据传输模块传送到上位计算机。本发明可以对不同类型的热动元件工作参数进行检测，包括热动元件的工作温度、推杆行程及推力，结构简单，通用性好；检测精度及可靠性高。
文档编号G05B23/02GK102183947SQ201110030228
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者李洲洋, 谷文韬 申请人:西北工业大学