CN107219872A - 一种自动测量t12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法,通过将T12型烙铁芯与K型标准热电偶充分接触后,加热T12型烙铁芯,热量传导给K型标准热电偶,利用微处理器控制电路测量出K型标准热电偶的电压,并根据其热电偶系数得到烙铁芯温度,同时测量出待测T12型烙铁芯中热电偶电压;并自动控制T12型烙铁芯的通电电流,使T12型烙铁芯加热到不同温度,重复测量不同温度下T12型烙铁芯中热电偶电压,最后得出T12型烙铁芯中热电偶的电压值与温度的系数表,最终将此系数表通过USB接口输出到操作控制端。本发明可以根据要求调节烙铁芯温度,控制温度在一定范围内,避免温度过高损害烙铁芯性能,克服了目前烙铁芯测温仪不能自动测量、数据不精准、操作不方便等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法,属于电子技术应用的测温控制领域。
背景技术
电烙铁是一种基础焊接工具,作为主要组成的烙铁芯起着转换能量、传输热量的作用。T12型烙铁芯是目前市场上常用的一种电烙铁芯,是一种将加热丝、测温热电偶集成在一起的烙铁芯,在进行温度控制时,需要根据其热电偶的电压和热电偶系数计算温度,进行加热时间的调节。
因此,设计T12烙铁芯的控制电路时,需要知道T12烙铁芯中的热电偶系数,才能准确的控制烙铁温度。目前广泛采用的烙铁芯测温仪需要手工逐点测量、功能单一、测温不精准,市场上没有现成专用于T12烙铁芯的热电偶系数测量的装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足,提供了一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法。T12型烙铁芯内部将加热芯和测温热电偶集成在一起,本发明中,通过将T12型烙铁芯和K型标准热电偶相接触,使得两种热电偶温度相同,通过微控制器控制高精度模数转换模块采集两种热电偶的电压,对比K型标准热电偶的电压温度系数表,得出T12型烙铁芯的电压值与温度的对应关系,并将此系数表通过USB接口输出到操作控制端。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,其特征在于,该装置包括控制模块、温度采集模块、报警模块、控温模块、仪器外壳以及用于固定T12型烙铁芯的烙铁芯支架;所述控制模块包括输入接口、微处理器及输出接口,所述温度采集模块包括K型标准热电偶和高精度模数转换模块;
所述K型标准热电偶、烙铁芯支架置于仪器外壳外侧顶部,所述控制模块、高精度模数转换模块、控温模块置于仪器外壳内部;
所述T12型烙铁芯与K型标准热电偶相接触,且K型标准热电偶和T12型烙铁芯分别与高精度模数转换模块连接;所述高精度模数转换模块通过输入接口与微处理器的输入端连接,微处理器的输出端通过输出接口分别与报警模块、控温模块连接;所述仪器外壳上还设有USB接口,该USB接口与微处理器的通信串口连接。
进一步地,所述仪器外壳的壳体顶部前半侧设有凹陷,所述K型标准热电偶置于该凹陷位置。
进一步地,所述仪器外壳顶部的中间位置设有支撑架,该支撑架由两块支撑板构成;所述烙铁芯支架置于两支撑板之间,烙铁芯支架左、右两侧分别通过插销与相应的支撑板相连,使烙铁芯支架倾斜置于仪器外壳顶部,烙铁芯支架的一端指向凹陷位置;所述T12型烙铁芯固定于烙铁芯支架的凹槽内,且T12型烙铁芯的尖头与K型标准热电偶接触。
进一步地,所述支撑架一侧设有用于调节烙铁芯支架角度的旋转手柄。
进一步地,所述报警模块包括报警指示灯,该报警指示灯置于USB接口的前方。
上述自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)以K型标准热电偶作为测温元件,将其放置在仪器外壳顶部前半侧的凹陷位置;将T12型烙铁芯插入烙铁芯支架的凹槽并固定,调节旋转手柄,将烙铁芯支架调整至合适角度时,T12烙铁芯的尖头与K型标准热电偶充分接触;
2)连接电源,通过控温模块给T12烙铁芯加热,T12烙铁芯将热传导给K型标准热电偶,通过高精度模数转换模块,把当前温度下的K型标准热电偶和T12烙铁芯中热电偶的电压转换成数字量进行比较计算;由于标准K型热电偶的热电偶系数已知,通过这一系数可以推出T12烙铁芯热电偶的温度,然后得出T12烙铁芯中热电偶的温度-电压关系;微处理器控制控温模块对T12烙铁芯持续加热,得出T12型烙铁芯中热电偶在不同温度下的电压值,即微控制器就可以自动测量得到T12型烙铁芯中热电偶的系数表;
3)将T12型烙铁芯中热电偶的系数表通过USB接口输出到操作控制端(即PC机),当T12烙铁芯的温度超过设定值,微处理器通过报警模块进行报警,并通过控温模块降低T12烙铁芯上的电流输出,停止烙铁芯温度的继续升高,达到保护T12烙铁芯的目的。
本发明通过将T12型烙铁芯与K型标准热电偶充分接触后,加热T12型烙铁芯,热量传导给K型标准热电偶,利用微处理器控制电路测量出K型标准热电偶的电压,并根据其热电偶系数得到烙铁芯温度,同时测量出待测T12型烙铁芯中热电偶电压;并自动控制T12型烙铁芯的通电电流,使T12型烙铁芯加热到不同温度,重复测量不同温度下T12型烙铁芯中热电偶电压,最后得出T12型烙铁芯中热电偶的电压值与温度的系数表,最终将此系数表通过USB接口输出到操作控制端。
本发明可以根据要求调节烙铁芯温度,控制温度在一定范围内,避免温度过高损害烙铁芯性能,克服了目前烙铁芯测温仪不能自动测量、数据不精准、操作不方便等问题。
本发明的优点和效果在于:
本发明利用微控制器控制控温模块对T12烙铁芯进行自动加热,并通过温度采集模块对T12烙铁芯内热电偶的电压进行测量。微控制器自动反复进行这一过程,得出T12型烙铁芯不同温度下的电压值,最后得到其热电偶系数表。并可通过通讯接口将热电偶系数表传送到电脑(PC机)中保存。自动测量过程提高了测量效率,降低了测量误差。
本发明装置将T12型烙铁芯插入烙铁芯支架内并固定,通过烙铁芯支架与内部电路相连,给T12型烙铁芯加热,通过旋转手柄调节烙铁芯支架的角度,便于T12型烙铁芯更准确地将温度传导给K型标准热电偶。
本发明操作简单,可行性高,实用性强,具有良好的应用市场。本发明可以精确地测出T12型烙铁芯中热电偶的温度;得到此烙铁芯热电偶的可用工作范围,便于判断适合某种工作要求。可根据要求调节烙铁芯温度,控制温度在一定范围内,避免温度过高损害烙铁芯性能。
本发明以K型热电偶作为标准热电偶对T12型烙铁芯进行温度测量,造型小巧,易于放置,操作简单,因而在投入市场上后具有实用性强的优势,从而能够产生明显的经济效益。
附图说明
图1为本发明电路连接示意图;
图2为本发明立体结构示意图;
图中:1控制模块、2温度采集模块、3报警模块、4控温模块、5仪器外壳、6 T12型烙铁芯、7烙铁芯支架、11输入接口、12微处理器、13输出接口、21 K型标准热电偶、22高精度模数转换模块、31报警指示灯、51支撑板、52旋转手柄、53 USB接口、54凹陷位置。
具体实施方式
下面结合说明书附图,对本发明的技术方案进一步详细说明。
一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,该装置包括控制模块1、温度采集模块2、报警模块3、控温模块4、仪器外壳5、用于固定T12型烙铁芯6的烙铁芯支架7。
控制模块1包括输入接口11、微处理器12及输出接口13,温度采集模块2包括K型标准热电偶21和高精度模数转换模块22。K型标准热电偶21、T12型烙铁芯22与高精度模数转换模块22连接,微处理器12的输入端通过输入接口11与高精度模数转换模块22连接,微处理器12的输出端通过输出接口13与报警模块3、控温模块4连接。
报警模块3包括报警指示灯31,T12型烙铁芯22与烙铁芯支架41连接;仪器外壳5包括支撑架、旋转手柄52和USB接口53,外壳顶部前半部分有长方形凹陷54,该凹陷内部放有K型标准热电偶。控制模块1置于仪器外壳5内部,高精度模数转换模块22置于仪器外壳5内部。
烙铁芯支架7置于仪器外壳5的外部,并且左右各通过一个小圆柱与支撑架相连(即支撑架由两块支撑板51构成,烙铁芯支架7置于两支撑板之间,烙铁芯支架左、右两侧分别通过插销与相应的支撑板相连,使烙铁芯支架倾斜置于仪器外壳顶部,烙铁芯支架的一端指向凹陷位置),通过支撑架实现烙铁芯支架和仪器外壳内的电路连接,从而对烙铁芯支架供电,给烙铁芯加热。旋转手柄52置于右侧的支撑架51外上方,USB接口53置于仪器外壳5的外部右侧;报警指示灯31置于USB接口53的前方。
该装置使用方法如下:
本发明以微控制器作为控制核心,以K型标准热电偶作为测温元件,标准热电偶与T12型烙铁芯充分接触。把T12型烙铁芯插入烙铁芯支架凹槽并固定,调节旋转手柄至合适角度时,T12烙铁芯尖头将与K型标准热电偶接触。
连接电源,通过控温模块给T12烙铁芯加热,将热传导给K型标准热电偶,通过高精度模数转换模块,把K型标准热电偶和T12烙铁芯中热电偶的电压转换成数字量进行比较计算。
由于标准K型热电偶的热电偶系数已知,通过这一系数可以推出T12烙铁芯内热电偶的温度-电压关系。控温模块控制对T12烙铁芯连续加热,微控制器就可以自动测量得到T12型烙铁芯中热电偶的系数表。
将T12型烙铁芯中热电偶的系数表通过USB接口输出到操作控制端(微处理器有通信的串口,串口通过转换芯片,转成USB信号,可与PC机相连)。当热电偶的温度超过一定范围(为设定值,如500℃),微处理器通过报警模块进行报警,并降低T12烙铁芯热电偶上的电流输出,停止烙铁芯温度的继续升高,达到控制温度的目的。
微处理器通过测出控温模块中可调电阻上的电压,再测量出T12烙铁芯上热电偶电压,得到烙铁芯当前的温度值,将其与设定的加热温度值二者比较;如果T12烙铁芯温度低,就改变可调电阻的电流进行加热;如果T12烙铁芯温度高了,就断电流不加热。这个调节不是简单的开关,而是PID(比例,积分,微分)调节的方法。
微处理器通过测出可调电阻上的电压,得到要设定的加热温度值,再测量出T12烙铁芯上热电偶电压,得到烙铁芯当前的温度值,二者比较,如果T12烙铁芯温度低,就改变电流加热;如果T12烙铁芯温度高了,就断电流不加热。这个调节不是简单的开关,而是PID(比例,积分,微分)调节的方法。微处理器是通过两级开关电路和PID算法控制烙铁芯上电流的通断时间来控制加热的温度的;控温模块是控制电流通断的模块,通过电流通断来控制加热还是停止加热。
Claims (6)
1.一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,其特征在于,该装置包括控制模块(1)、温度采集模块(2)、报警模块(3)、控温模块(4)、仪器外壳(5)以及用于固定T12型烙铁芯(6)的烙铁芯支架(7);所述控制模块(1)包括输入接口(11)、微处理器(12)及输出接口(13),所述温度采集模块(2)包括K型标准热电偶(21)和高精度模数转换模块(22);
所述K型标准热电偶(21)、烙铁芯支架(7)置于仪器外壳(5)外侧顶部,所述控制模块(1)、高精度模数转换模块(22)、控温模块(4)置于仪器外壳(5)内部;
所述T12型烙铁芯(6)与K型标准热电偶(21)相接触,且K型标准热电偶(21)和T12型烙铁芯(6)分别与高精度模数转换模块(22)连接;所述高精度模数转换模块(22)通过输入接口(11)与微处理器(12)的输入端连接,微处理器(12)的输出端通过输出接口(13)分别与报警模块(3)、控温模块(4)连接;所述仪器外壳(5)上还设有USB接口(53),该USB接口(53)与微处理器(12)的通信串口连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,其特征在于,所述仪器外壳(5)的壳体顶部前半侧设有凹陷(54),所述K型标准热电偶(21)置于该凹陷位置。
3.根据权利要求2所述的一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,其特征在于,所述仪器外壳(5)顶部的中间位置设有支撑架,该支撑架由两块支撑板(51)构成;所述烙铁芯支架(7)置于两支撑板之间,烙铁芯支架左、右两侧分别通过插销与相应的支撑板相连,使烙铁芯支架倾斜置于仪器外壳顶部,烙铁芯支架的一端指向凹陷位置;所述T12型烙铁芯(6)固定于烙铁芯支架(7)的凹槽内,且T12型烙铁芯(6)的尖头与K型标准热电偶(21)接触。
4.根据权利要求3所述的一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,其特征在于,所述支撑架一侧设有用于调节烙铁芯支架角度的旋转手柄(52)。
5.根据权利要求1所述的一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置,其特征在于,所述报警模块(3)包括报警指示灯(31),该报警指示灯(31)置于USB接口(53)的前方。
6.如权利要求1-5中任一项所述的自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)以K型标准热电偶(21)作为测温元件,将其放置在仪器外壳(5)顶部前半侧的凹陷位置(54);将T12型烙铁芯(6)插入烙铁芯支架(7)的凹槽并固定,调节旋转手柄(52),将烙铁芯支架调整至合适角度时,T12烙铁芯的尖头与K型标准热电偶充分接触;
2)连接电源,通过控温模块(4)给T12烙铁芯(6)加热,T12烙铁芯将热传导给K型标准热电偶,通过高精度模数转换模块(22),把当前温度下的K型标准热电偶和T12烙铁芯中热电偶的电压转换成数字量进行比较计算;由于标准K型热电偶的热电偶系数已知,通过这一系数可以推出T12烙铁芯热电偶的温度,然后得出T12烙铁芯中热电偶的温度-电压关系;微处理器控制控温模块对T12烙铁芯持续加热,得出T12型烙铁芯中热电偶在不同温度下的电压值,即微控制器就可以自动测量得到T12型烙铁芯中热电偶的系数表;
3)将T12型烙铁芯中热电偶的系数表通过USB接口输出到操作控制端,当T12烙铁芯的温度超过设定值,微处理器通过报警模块进行报警,并通过控温模块降低T12烙铁芯上的电流输出,停止烙铁芯温度的继续升高,达到保护T12烙铁芯的目的。
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