CN107908178A - 一种温度自动控制装置测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度自动控制装置测试系统，包括工控机、微处理器、可调电阻模块、AD转换模块、第一多路切换开关、第二多路切换开关；可调电阻模块、第一多路切换开关、第二多路切换开关均与微处理器连接，可调电阻模块可切换地与各个测温输入口、各个控温输入口连接；AD转换模块的输入可切换地与控温输出口连接，其输出与微处理器连接；测温输出口与工控机连接。本发明利用高精度箔电阻模拟温度变化，能够自动测试温度自动控制装置的测温功能和控温功能。本发明还提供一种温度自动控制装置测试方法。本发明的测试系统能够实现温度自动控制装置测试的自动化，解决了人工测试工作效率低下、精度差的问题，且能避免人工测量误差。

Description

一种温度自动控制装置测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及温度自动控制装置的测量，属于温度控制装置的测量校准领域。

背景技术

在惯组系统内部，各关键部位的温度需保持在设定值。温度自动控制装置能够精确测量各关键部位的温度值，并能够使各关键部位的温度值保持在设定值。温度自动控制装置在使用前需测试测温输出口和控温输出口的温度数据，每个通道需测试若干个测试点。温度自动控制装置在使用前需进行多次测试，防止测试过程中的外界干扰和接触不良产生的坏值影响测量精度。

目前温度自动控制装置的测试工作使用多功能校准仪作为模拟温度负载，人工输入模拟阻值，人工切换测试通道，人工记录测试数据。目前，每个温度自动控制装置测试需时较长，记录人员需人工记录数据并判断是否合格，极易疲劳出错。另外，由于需连接的温控调试装置电缆的接点较多，极易发生接触不良或其他不稳定现象，不但延长调试时间，还使测量精度容易出现较大误差。

因此，现有温度自动控制装置无法满足工程实际要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种温度自动控制装置测试系统，解决现有对目前温度自动控制装置进行人工测试的测试需时较长、测试结果易出错的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种温度自动控制装置测试系统，所述温度自动控制装置上设置有测温输出口、控温输出口、测温输入口和控温输入口，所述温度自动控制装置测试系统包括相互连接的工控机和微处理器，还包括可调电阻模块、AD转换模块、第一多路切换开关、第二多路切换开关；所述可调电阻模块、第一多路切换开关、第二多路切换开关均与微处理器连接；所述可调电阻模块的输出通过第一多路切换开关可切换地与温度自动控制装置的各个测温输入口、各个控温输入口连接；所述AD转换模块的输入通过第二多路切换开关可切换地与温度自动控制装置的控温输出口连接，其输出与微处理器连接；所述温度自动控制装置的测温输出口与工控机连接。

本发明中，可以根据测试需求，通过微处理器控制可调电阻模块的输出电阻实现各种不同的组合，即可通过不同电阻模拟不同的温度，而且通过微处理器控制第一多路切换开关，使得可调电阻模块通过第一多路切换开关可切换地与温度自动控制装置的各个测温输入口、控温输入口连接，即通过控制温度自动控制装置的输入电阻的变化来模拟环境温度的变化，无需人工切换，即可实现依次对各个测温通道、各个控温通道是否工作正常、精度是否符合要求进行测试，测试方便、测试需时时间短、测试效率高。

进一步地，所述可调电阻模块包括采用并联和/或串联设置的多个电阻以及与每个电阻所对应设置的电阻加载开关，所述电阻加载开关由微处理器控制，所述电阻加载开关优选为固态继电器。

本发明中，可调电阻模块中的多个电阻采用并联和/或串联设置，且每个电阻均对应有电阻加载开关，因此可根据需要将某些电阻串联或将某些电阻并联，也可根据温度自动控制装置的输入电阻的要求打开或关闭某个或多个电阻对应的电阻加载开关，使得可调电阻模块的输出电阻的调整范围和调整精度均可根据需要设置，从而保证了温度自动控制装置的测试的精度。

进一步地，所述电阻加载开关为固态继电器。

进一步地，所述可调电阻模块由高精度箔电阻组成。

本发明中，可调电阻模块由高精度箔电阻组成，可以保证温度自动控制装置的输入电阻的精度，保证对温度自动控制装置的测试精度。

进一步地，还包括第一通信模块、第二通信模块，所述微处理器与温度自动控制装置通过第一通信模块进行通信，所述微处理器与工控机通过第二通信模块进行通信；所述温度自动控制装置的测温输出口以通信方式连接到工控机的通信模块。

进一步地，所述第一通信模块、第二通信模块均为RS232通信模块。

进一步地，所述微处理器为单片机、DSP或FPGA。

本发明还提供一种利用上述任一项所述的测试系统的温度自动控制装置测试方法，包括如下步骤：

(A)利用微处理器控制第一多路切换开关，使得可调电阻模块的输出与温度自动控制装置的其中一个测温输入口连接；

(B)利用微处理器调整可调电阻模块的输出阻值且记录该阻值；

(C)利用工控机接收温度自动控制装置的测温输出口的实际输出值；

(D)将测温输出口的实际输出值与测温输出口的理论输出值进行比较，判断该测温输出口对应的测温通道的精度是否满足精度要求，所述测温输出口的理论输出值由第一温度值计算得到，所述第一温度值与步骤(B)中记录的阻值具有一一对应的已知关系；

(E)利用微处理器控制第一多路切换开关，使得可调电阻模块的输出分别与温度自动控制装置的其余各个测温输入口连接，重复步骤(B)-(D)；

(F)利用微处理器控制第一多路切换开关24，使得可调电阻模块的输出与温度自动控制装置的其中一个控温输入口连接；

(G)利用微处理器调整可调电阻模块的输出阻值且记录该阻值；

(H)利用微处理器接收温度自动控制装置的控温输出口的实际输出值；

(I)将控温输出口的实际输出值与控温输出口的理论输出值进行比较，判断该控温输出口对应的控温通道的精度是否满足精度要求，所述控温输出口的理论输出值由第二温度值与第三温度值之差计算得到，所述第二温度值为温度自动控制装置需要控制的目标温度值，所述第三温度值与步骤(G)中记录的阻值具有一一对应的已知关系；

(J)利用微处理器控制第一多路切换开关，使得可调电阻模块的输出分别与温度自动控制装置的其余各个控温输入口连接，重复步骤(G)-(I)。

上述技术方案中，

所述步骤(D)中，若判断该测温输出口对应的测温通道的精度不满足精度要求，则重复三次步骤(C)，若在三次测量中该测温输出口的输出均不满足精度要求，则该测温输出口对应的测温通道不符合测温要求；

所述步骤(I)中，若判断该控温输出口对应的控温通道的精度不满足精度要求，则重复三次步骤(H)，若在三次测量中该控温输出口的输出均不满足精度要求，则该控温输出口对应的控温通道不符合控温要求。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明能自动完成温度自动控制装置测量的系统，此系统能够实现输入模拟阻值的自动变化、测温输入口和控温输入口的自动切换、数据的自动记录和分析。本发明提供的温度自动控制装置测试系统，能广泛应用于通过热敏电阻测量及调控环境温度的温度自动控制装置的测试，可完成模拟温度变化、数据采集等工作，自动化程度高，可代替人工操作提高工作效率，避免人工测量的误差。

本发明专利公布了一种全新的温度自动控制装置测试系统，利用高精度箔电阻模拟温度变化，能够自动测试温度自动控制装置的测温功能和控温功能。测试系统能够实现温度自动控制装置测试的自动化，解决了人工测试工作效率低下、精度差的问题，且能避免人工测量误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例的温度自动控制装置测试系统与温度自动控制装置的连接示意图；

图2为本发明的实施例的温度自动控制装置测试系统与温度自动控制装置的具体连接示意图；

图3为本发明的实施例的温度自动控制装置测试方法的步骤示意图。

图中，1、工控机，2、测量模块，21、微处理器，22、可调电阻模块，23、AD转换模块，24、第一多路切换开关，25、第一通信模块，26、第二通信模块，27、第二多路切换开关，3、温度自动控制装置，31、测温输出口，32、测温输入口，33、控温输出口，34、控温输入口。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

本发明中，温度自动控制装置测试系统对温度自动控制装置3进行测量，测试当模拟温度变化时温度自动控制装置3的测温输出和控温输出。

温度自动控制装置3可通过阻值对环境温度进行测量，且可通过阻值与温度的对应关系对环境温度进行测量及控制。

在温度自动控制装置3的工作原理为：在测温时，将所测温度信号转换为温度自动控制装置3可接受的信号，对被控对象的温度进行测量；在控温时，将所测温度信号转换为温度自动控制装置3可接受的信号，通过温度自动控制装置3输出的控温输出电压控制加热介质流量的大小从而对被控对象的温度进行控制。

如图1—图3所示，温度自动控制装置测试系统由测量模块2、工控机1组成。温度自动控制装置测试系统包括相互连接的工控机1和微处理器21，还包括可调电阻模块22、AD转换模块23、第一多路切换开关24、第二多路切换开关27；可调电阻模块22、第一多路切换开关24、第二多路切换开关27均与微处理器21连接；可调电阻模块22的输出通过第一多路切换开关24可切换地与温度自动控制装置3的各个测温输入口32、各个控温输入口34连接；AD转换模块23的输入通过第二多路切换开关27可切换地与温度自动控制装置3的各个控温输出口33连接，其输出与微处理器21连接；温度自动控制装置3的测温输出口31与工控机1连接。

工控机1的通信模块与温度自动控制装置3的测温输出口31相连，接收测温输出数据。

所有的数据都在工控机1中进行处理。在工控机1中保存测试数据，对数据进行分析，并打印分析结果。

测量模块2用于模拟温度负载，采集控温输出电压。工控机1用于接收测温输出数据、存储分析测量数据、显示分析结果。测量模块2的组成如图2所示，包括微处理器21、可调电阻模块22、AD转换模块23、第一多路切换开关24、第二多路切换开关27及第一通信模块25、第二通信模块26。

可调电阻模块22与第一多路切换开关24相连。第一多路切换开关24通过电缆分别与温度自动控制装置3的各个测温输入口32、各个控温输入口34相连。AD转换模块23通过电缆经第二多路切换开关27与温度自动控制装置3控温输出口33相连。第一通信模块25与温度自动控制装置3的通信模块相连，第二通信模块26与工控机1的通信模块相连。

可调电阻模块22用于模拟温度负载，即对所测温度进行模拟。可调电阻模块22包括采用并联和/或串联设置的多个电阻以及与每个电阻所对应设置的电阻加载开关，电阻加载开关由微处理器21控制，电阻加载开关优选为固态继电器。可调电阻模块22的阻值调整范围根据需要测试的温度和实际需求确定，本领域技术人员可以理解。可调电阻模块22由高精度箔电阻组成。可调电阻模块22通过串并联电路能够组合成总阻值不同的电阻。可调电阻模块22由微处理器21控制。微处理器21控制可调电阻模块22内的程控开关，使得可调电阻模块22能组合成若干组总阻值不同的电阻。所述可调电阻模块22的高精度箔电阻可采用RJ711(RCK)系列高精密金属箔电阻器。

温度自动控制装置3上设置有测温输出口31、控温输出口33、测温输入口32和控温输入口34。温度自动控制装置3通过对测温输入口32测量得到的电阻对温度进行测量，并通过测温输出口31输出测量结果，温度自动控制装置3通过对控温输入口34测量得到的电阻对温度进行测量，将该温度与预设的温度值进行比较，并通过控温输出口33输出控制电压，从而将被控对象的温度调整为需控制的温度。

控温输入口34与控温输出口33的数量一一对应。例如，若需要多个测试点，则将测温输入口32分别设置在各个测试点。若需要控制多个位置的温度，则将各个控温输入口34分别设置在需要控制温度的各个位置，将各个控温输出口33对应设置在各个控温输入口34所在的位置，即将各个控温输出口33设置在需要控制温度的各个位置。

温度自动控制装置测试系统还包括与微处理器21连接的第一多路切换开关24，可调电阻模块22的输出通过第一多路切换开关24可切换地与温度自动控制装置3的各个测温输入口32、各个控温输入口34连接。即，当需要测温时，则第一多路切换开关24依次切换与各个测温输入口32连接，当需要控温时，则第一多路切换开关24依次切换与各个控温输入口34的连接。可调电阻模块22输出的总阻值不同的电阻用于模拟温度变化。

微处理器21与温度自动控制装置3通过第一通信模块25进行通信，微处理器21与工控机1通过第二通信模块26进行通信；温度自动控制装置3的测温输出口31以通信方式连接到工控机1的通信模块。第一通信模块25、第二通信模块26均为RS232通信模块。微处理器21为单片机、DSP或FPGA。

第一多路切换开关24可以切换可调电阻模块22与温度自动控制装置3测试通道的连接。第一多路切换开关24通过电缆分别与温度自动控制装置3测温输入口32、控温输入口34相连；AD转换模块23通过电缆与温度自动控制装置3控温输出口33相连，将温度自动控制装置3的控温输出电压由模拟量转变为数字量。第一通信模块25与温度自动控制装置3的通信模块相连，用于接收温度自动控制装置3的测温输入口32序号，第二通信模块26与工控机1的通信模块相连，用于收发模拟阻值数值与接收控温电压数值。

测温时，微处理器21控制第一多路切换开关24切换温度自动控制装置3的测温输入口32；控温时，微处理器21控制第一多路切换开关24切换温度自动控制装置3的控温输入口34。温度自动控制装置3通过测温输出口31向工控机1发送测温数据。工控机1保存并分析数据，显示分析结果，完成测温功能测试。

需要由测温转换为控温或由控温转换为测温时，微处理器21控制第一多路切换开关24将测温输入口32切换至控温输入口34或由控温输入口34切换至测温输入口32。微处理器21控制可调电阻模块22中的高精度箔电阻组合成若干组总阻值不同的电阻来模拟温度变化。温度自动控制装置3获得温度数据后，根据设定值与获得值的差值输出控温输出电压。AD采集模块采集来自温度自动控制装置3的控温输出口33的控温输出电压，并与预设的电压值进行比较，判断控温输出是否符合要求。预设的电压值即为可调电阻模块22的输出对应的温度所对应的测温输出口31的理论输出值。

微处理器21将可调电阻模块22的输出阻值和控温输出口33输出的电压值通过第二通信模块26发送给工控机1，即在工控机1中进行分析及处理。

工控机1通过微处理器21接收可调电阻模块22的输出阻值、温度自动控制装置3的测温输入口32的序号、控温输出口33的实际输出值，且工控机1接收测温输出口31的实际输出值。

在测温时，工控机1通过微处理器21接收可调电阻模块22的输出阻值、测温输入口32的序号，且工控机1接收测温输出口31的实际输出值，将接收到的可调电阻模块22的输出阻值转换为测温输出口31的理论输出值，将测温输出口31的理论输出值与测温输出口31的实际输出值进行比较。

在控温时，工控机1通过微处理器21接收可调电阻模块22的输出阻值、控温输出口33的实际输出值，将接收到的可调电阻模块22的输出阻值转换为第三温度值，利用第二温度值与第三温度值之差计算控温输出口33的理论输出值，第二温度值为温度自动控制装置3需要控制的目标温度值，第三温度值即为可调电阻模块22所模拟的温度值，并将控温输出口33的理论输出值与控温输出口33的实际输出值进行比较。

工控机1的通信模块与温度自动控制装置3的测温输出口31相连。

如图3所示，本发明还提供一种利用上述温度自动控制装置测试系统的测试方法，包括如下步骤：

(A)利用微处理器21控制第一多路切换开关24，使得可调电阻模块22的输出与温度自动控制装置3的其中一个测温输入口32连接。

(B)利用微处理器21调整可调电阻模块22的输出阻值且记录该阻值。

(C)利用工控机1接收温度自动控制装置3的测温输出口31的实际输出值。

(D)将测温输出口31的实际输出值与测温输出口31的理论输出值进行比较，判断该测温输出口31对应的测温通道的精度是否满足精度要求，测温输出口31的理论输出值由第一温度值计算得到，第一温度值与步骤(B)中记录的阻值具有一一对应的已知关系。在工控机1中设置测温输出口31的理论输出值，该测温输出口31的理论输出值与第一温度值一一对应，第一温度值即为可调电阻模块22所模拟的温度值，即为步骤(B)中调整的可调电阻模块22的输出阻值。

本步骤(D)中，若判断该测温输出口31对应的测温通道的精度不满足精度要求，则重复三次步骤(C)，若在三次测量中该测温输出口31的输出均不满足精度要求，则该测温输出口31对应的测温通道不符合测温要求。

(E)利用微处理器21控制第一多路切换开关24，使得可调电阻模块22的输出分别与温度自动控制装置3的其余各个测温输入口32连接，重复步骤(B)-(D)。

(F)利用微处理器21控制第一多路切换开关24，使得可调电阻模块22的输出与温度自动控制装置3的其中一个控温输入口34连接。

(G)利用微处理器21调整可调电阻模块22的输出阻值且记录该阻值。

(H)利用微处理器21接收温度自动控制装置3的控温输出口33的实际输出值。

(I)将控温输出口33的实际输出值与控温输出口33的理论输出值进行比较，判断该控温输出口33对应的控温通道的精度是否满足精度要求，控温输出口33的理论输出值由第二温度值与第三温度值之差计算得到，第二温度值为温度自动控制装置3需要控制的目标温度值，第三温度值与步骤(G)中记录的阻值具有一一对应的已知关系。在工控机1中设置控温输出口33的理论输出值，第二温度值与第三温度值之差与该控温输出口33的理论输出值一一对应，第二温度值为温度自动控制装置3需要控制的目标温度值，第三温度值即为可调电阻模块22所模拟的温度值(步骤(B)中调整的可调电阻模块22的输出阻值)。

本步骤(I)中，若判断该控温输出口33对应的控温通道的精度不满足精度要求，则重复三次步骤(H)，若在三次测量中该控温输出口33的输出均不满足精度要求，则该控温输出口33对应的控温通道不符合控温要求。

(J)利用微处理器21控制第一多路切换开关24，使得可调电阻模块22的输出分别与温度自动控制装置3的其余各个控温输入口34连接，重复步骤(G)-(I)。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种温度自动控制装置测试系统，所述温度自动控制装置(3)上设置有测温输出口(31)、控温输出口(33)、测温输入口(32)和控温输入口(34)，其特征在于：所述温度自动控制装置测试系统包括相互连接的工控机(1)和微处理器(21)，还包括可调电阻模块(22)、AD转换模块(23)、第一多路切换开关(24)、第二多路切换开关(27)；所述可调电阻模块(22)、第一多路切换开关(24)、第二多路切换开关(27)均与微处理器(21)连接；所述可调电阻模块(22)的输出通过第一多路切换开关(24)可切换地与温度自动控制装置(3)的各个测温输入口(32)、各个控温输入口(34)连接；所述AD转换模块(23)的输入通过第二多路切换开关(27)可切换地与温度自动控制装置(3)的各个控温输出口(33)连接，其输出与微处理器(21)连接；所述温度自动控制装置(3)的测温输出口(31)与工控机(1)连接。

2.根据权利要求1所述的温度自动控制装置测试系统，其特征在于：所述可调电阻模块(22)包括采用并联和/或串联设置的多个电阻以及与每个电阻所对应设置的电阻加载开关，所述电阻加载开关由微处理器(21)控制。

3.根据权利要求2所述的温度自动控制装置测试系统，其特征在于：所述电阻加载开关为固态继电器。

4.根据权利要求2所述的温度自动控制装置测试系统，其特征在于：所述电阻为高精度箔电阻。

5.根据权利要求1所述的温度自动控制装置测试系统，其特征在于：还包括第一通信模块(25)、第二通信模块(26)，所述微处理器(21)与温度自动控制装置(3)通过第一通信模块(25)进行通信，所述微处理器(21)与工控机(1)通过第二通信模块(26)进行通信；所述温度自动控制装置(3)的测温输出口(31)以通信方式连接到工控机(1)的通信模块。

6.根据权利要求5所述的温度自动控制装置测试系统，其特征在于：所述第一通信模块(25)、第二通信模块(26)均为RS232通信模块。

7.根据权利要求1所述的温度自动控制装置测试系统，其特征在于：所述微处理器(21)为单片机、DSP或FPGA。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的温度自动控制装置测试系统的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

(A)利用微处理器(21)控制第一多路切换开关(24)，使得可调电阻模块(22)的输出与温度自动控制装置(3)的其中一个测温输入口(32)连接；

(B)利用微处理器(21)调整可调电阻模块(22)的输出阻值且记录该阻值；

(C)利用工控机(1)接收温度自动控制装置(3)的测温输出口(31)的实际输出值；

(D)将测温输出口(31)的实际输出值与测温输出口(31)的理论输出值进行比较，判断该测温输出口(31)对应的测温通道的精度是否满足精度要求，所述测温输出口(31)的理论输出值由第一温度值计算得到，所述第一温度值与步骤(B)中记录的阻值具有一一对应的已知关系；

(E)利用微处理器(21)控制第一多路切换开关(24)，使得可调电阻模块(22)的输出分别与温度自动控制装置(3)的其余各个测温输入口(32)连接，重复步骤(B)-(D)；

(F)利用微处理器(21)控制第一多路切换开关(24)，使得可调电阻模块(22)的输出与温度自动控制装置(3)的其中一个控温输入口(34)连接；

(G)利用微处理器(21)调整可调电阻模块(22)的输出阻值且记录该阻值；

(H)利用微处理器(21)接收温度自动控制装置(3)的控温输出口(33)的实际输出值；

(I)将控温输出口(33)的实际输出值与控温输出口(33)的理论输出值进行比较，判断该控温输出口(33)对应的控温通道的精度是否满足精度要求，所述控温输出口(33)的理论输出值由第二温度值与第三温度值之差计算得到，所述第二温度值为温度自动控制装置(3)需要控制的目标温度值，所述第三温度值与步骤(G)中记录的阻值具有一一对应的已知关系；

(J)利用微处理器(21)控制第一多路切换开关(24)，使得可调电阻模块(22)的输出分别与温度自动控制装置(3)的其余各个控温输入口(34)连接，重复步骤(G)-(I)。

9.根据权利要求8所述的温度自动控制装置测试方法，其特征在于：

所述步骤(D)中，若判断该测温输出口(31)对应的测温通道的精度不满足精度要求，则重复三次步骤(C)，若在三次测量中该测温输出口(31)的输出均不满足精度要求，则该测温输出口(31)对应的测温通道不符合测温要求；

所述步骤(I)中，若判断该控温输出口(33)对应的控温通道的精度不满足精度要求，则重复三次步骤(H)，若在三次测量中该控温输出口(33)的输出均不满足精度要求，则该控温输出口(33)对应的控温通道不符合控温要求。