CN112484917B - 一种电接点压力表切换差检定系统及方法 - Google Patents

一种电接点压力表切换差检定系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于计量检定过程中的自动化数据采集装置，尤其涉及一种电接点压力表切换差检定系统及方法，用于自动判断电接点压力表的电接点动作时刻以及触发动作的压力值。该装置以单片机为核心控制单元，当控制单元接收到电接点压力表的接点动作所产生的中断信号后，立即与带串口通信功能的标准数字压力表建立通讯链路。控制单元从数字压力表中读取接点动作压力值，并将该压力在显示器上予以显示。与电接点压力表切换差的传统检定方法相比，该装置具有准确可靠、读数方便、实时性好等特点。可广泛用于电接点压力表的检定、校准工作中。

Description

一种电接点压力表切换差检定系统及方法
技术领域
本发明涉及一种应用于计量检定过程中的自动化数据采集装置，尤其涉及一种电接点压力表切换差检定系统及方法。
背景技术
JJG 52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》的第7.3.7节明确给出了电接点压力表设定点偏差和切换差的检定方法和操作步骤。该过程简述如下：(1)用拨针器或专用工具将设定指针拨到所需检定的设定点；(2)升压或降压使指示指针接近设定点时，减缓升压或降压速度直至电接点发生动作并有输出信号；(3)读取标准表上的示值，即为该设定点的上(下)切换值；(4)利用上(下)切换值即可计算出设定点偏差。在实际操作中，尤其是第(2)步和第(3)步中会出现因操作人员经验不足，加压、降压过快以及标准表显示刷新频率过缓等原因造成的无法准确获取电接点发生动作时的压力值。这种不确定因素对设定点偏差和切换差这两个指标的合格判定带来了一定的困难。目前只有通过多次试验才能确定最终的数据。但仍然存在效率低、不科学的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电接点压力表切换差检定系统及方法，以解决现有电接点压力表设定点偏差和切换差的检定方法存在的因操作人员经验不足，加压、降压过快以及标准表显示刷新频率过缓等原因造成的无法准确获取电接点发生动作时的压力值，导致对设定点偏差和切换差判定困难的技术问题。
本发明的技术方案是提供一种电接点压力表切换差检定系统，其特殊之处在于：包括单片机、标准数字压力表及计算机；
所述电接点压力表的接点信号输出端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连；所述标准数字压力表与单片机相互通信；所述单片机的输出端与计算机相连；
所述电接点压力表的接点信号输出端包括高报警信号输出端与低报警信号输出端，所述高报警信号输出端与低报警信号输出端在接点动作之前均为高电平；电接点压力表的接点发生动作，其接点信号输出端的电平将发生翻转，单片机产生中断信号；
所述标准数字压力表用于显示标准压力值；
所述单片机中存储中断控制程序，中断控制程序被执行时，实现以下步骤：
步骤1、动态捕捉中断信号，读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤2、判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发；若是，则执行步骤3；否则，返回步骤1；
步骤3、驱动控制报警器发出报警信号；
步骤4、再次读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤5、将步骤4中获取的当前压力示值，通过串口通信上传至计算机；
所述计算机用于记录单片机上传的电接点压力表接点动作发生时的压力值，根据该压力值计算出当前检定点的设定点偏差和切换差，并保存原始记录及计算结果。
进一步地，为了提示操作人员单片机已捕捉中断信号，可能是由接点动作触发，以便停止加压或泄压，步骤1与步骤2之间还包括驱动报警器发出提示信号的步骤。
进一步地，为了准确判断中断信号是否由接点动作触发，步骤2具体通过延时采样判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发：若在设定采样时长内，中断信号为连续信号，则认为该中断信号由电接点压力表的接点动作所触发，否则为干扰信号。
进一步地，所述报警器为蜂鸣器；所述报警信号为高频声音信号，所述提示信号为低频声音信号。
进一步地，为了方便读数及存储数据，所述标准数字压力表为具有通信接口和数据存储功能的高精度数字压力表；
步骤1与步骤4中读取标准数字压力表当前压力示值时：与标准数字压力表通过串行通信接口建立通信链路，读取标准数字压力表存储器中的当前压力示值。
进一步地，电接点压力表的上限设定指针和下限设定指针均连接至电源正极；所述高报警输出端的一端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，另一端通过电阻R1与电源正极及电接点压力表的上限设定指针相连；低报警输出端的一端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，另一端通过电阻R2与电源正极及电接点压力表的下限设定指针相连。
进一步地，为了直观得到压力值，该检定系统还包括LED显示器，用于显示电接点压力表接点动作发生时的压力值。
本发明还提供一种基于上述电接点压力表切换差检定系统的检定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤一、先用拨针器或专用工具将上限设定指针与下限设定指针拨到所需检定的设定点；
步骤二、然后通过压力泵或泄压阀将压力增大或减小至设定点附近，当指示指针接近设定点时，再用微调手轮缓慢增压或降压至设定点直至电接点产生动作；
步骤三、单片机初始化；
步骤四、单片机动态捕捉中断信号，读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤五、单片机判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发；若是，则执行步骤六；否则，返回步骤四；
步骤六、读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤七、将步骤五中获取的接点动作压力值，通过串口通信上传至计算机；
步骤八、计算机记录单片机上传的电接点压力表接点动作发生时的压力值，根据该压力值计算出当前检定点的设定点偏差和切换差，并保存原始记录及计算结果。
进一步地，步骤四与步骤五之间还包括驱动报警器发出提示信号的步骤。
进一步地，步骤五具体通过延时采样判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发：若在设定采样时长内，中断信号为连续信号，则认为该中断信号由电接点压力表的接点动作所触发，否则为干扰信号。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用单片机中断处理功能，动态捕捉电接点压力表的接点动作信号，具有极强的实时性，可准确获得电接点压力表的接点动作时的触发压力值。该参数的获取可为实际使用中提供可靠的修正值。确保电接点压力表在实际使用过程中的可靠性。尤其在一些压力变化较快的工业环境中，电接点压力表接点动作的可靠性直接影响到企业安全生产和产品质量。
2、本发明由具有通信接口和数据存储功能的高精度数字压力表作为标准表，为被检压力表提供参照值，通过计算可得出被检电接点压力表的示值误差、切换差等参数。具有读数方便和数据可长期存储的优点。
3、本发明采用低功耗技术对单片机从控制程序上进行低功耗休眠设计。对电接点压力表的接点信号输出采用“上拉”处理方法，以确保中断信号的稳定可靠。
4、本发明采用LED显示技术，将电接点压力表接点动作时刻的实施压力值予以显示在高亮度LED显示器上，对准确计算电接点压力表的切换差以及修正值具有实际指导意义。
附图说明
图1为本发明实施例中电接点压力表切换差检定系统原理示意图；
图2为本发明实施例中断信号采集电路示意图；
图3为本发明实施例中单片机中断控制程序流程图；
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。
如图1所示，本实施例电接点压力表切换差检定系统主要由单片机、标准数字压力表及计算机组成；电接点压力表的接点信号输出端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，标准数字压力表与单片机相互通信，单片机的输出端与计算机相连。标准数字压力表用于显示标准压力值，单片机用于动态捕捉并判断电接点压力表的接点动作触发的中断信号，并读取电接点压力表接点动作发生时标准数字压力表的当前压力示值；计算机用于记录电接点压力表接点动作发生时的压力值，并计算出当前检定点的设定点偏差和切换差，并将原始记录及计算结果保存，以备查阅。
本实施例将电接点压力表的接点信号输出端子设计成如图2所示的上拉模式，将电接点压力表的高报警、低报警信号输出端均设为高电平，并将这两个高电平信号与单片机具有中断控制功能的I/O口相连。一旦电接点压力表的接点发生动作，其接点输出信号的电平将发生翻转，此时将产生中断信号。图2中，公共信号线与电接点压力表的指示指针连接，并接地。电接点压力表的上限设定指针和下限设定指针均连接至电源正极VCC。高报警信号线的一端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，另一端通过电阻R1连接至上限报警指针(电源正极VCC)；低报警信号线的一端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，另一端通过电阻R2连接至下限报警指针(电源正极VCC)。当公共信号线与高报警信号线接通时，接点输出信号由高电平变为低电平，当公共信号线与低报警信号线接通时，接点输出信号也由高电平变为低电平。
在具体检定过程中，检定电接点压力表设定点偏差或切换差时，其基本操作仍按照JJG 52-2013的要求进行。将电接点压力表与标准数字压力表均接在同一压力源，先用拨针器或专用工具将上下限设定指针拨到所需检定的设定点；然后通过压力泵或泄压阀将压力源压力增大或减小至设定点附近，使指示指针接近设定点时，再用微调手轮缓慢增压或降压至设定点直至电接点产生动作。
在数据采集与记录方面有别于传统方法，具体如下：
1、电接点动作信号的获取：
传统检定方法最大的问题就在于操作人员的反应滞后于接点动作。在微调手轮还在继续动作期间，这种滞后会给最终的读数造成较大的误差。本发明将电接点压力表的接点信号输出端子设计成如图2所示，一旦电接点压力表的接点发生动作，其接点输出信号的电平将发生翻转，此时将产生中断信号。
2、中断信号处理：
单片机中断控制程序流程图如图3所示。正常情况下，单片机控制系统处于休眠状态，当单片机接收到接点动作产生的中断信号以后，立即进入中断处理程序。(1)驱动蜂鸣器发出低频声音信号，提示操作人员停止加压或泄压。当然，在其他实施例中，也可涉及其他类型的报警信号。(2)立即与标准数字压力表通过串行通信接口建立通信链路，读取标准数字压力表存储器中标准表的当前压力示值。(3)判断该中断信号是否由接点动作所触发。因为单片机的中断触发功能可能受到外界电磁干扰而产生误动作。但由于由干扰所产生的中断信号时突发、偶然、暂时的，而由接点动作触发的中断是长时间的。因此可通过延时采样的策略来区分干扰信号和接点动作信号。(4)如果确实为接点动作触发的中断信号，则驱动控制蜂鸣器发出高频声音信号，以提示操作者电接点已发生动作，应立即停止升压或降压操作；否则排除干扰，继续捕捉中断信号，返回步骤(1)。(5)再次与标准数字压力表通过串行通信接口建立通信链路，读取标准数字压力表存储器中标准表的当前压力示值；(6)将(5)中获取的接点动作压力值，通过串口通信上传至计算机由计算机将获取的动作压力值予以记录。
3、实验数据记录与处理。由于上传的压力值为当接点发生动作而触发中断时的标准表压力示值，因此在原始记录中应高频声音信号发出时所上传的数值作为检定点的切换值。此时在计算机上通过人工输入被检标的设定值及其它相关信息即可计算出当前检定点的切换差，并将原始记录及计算结果保存在计算机中以备查阅。

Claims (9)

1.一种电接点压力表切换差检定系统，其特征在于：包括单片机、标准数字压力表及计算机；
所述电接点压力表的接点信号输出端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连；所述标准数字压力表与单片机相互通信；所述单片机的输出端与计算机相连；
所述电接点压力表的接点信号输出端包括高报警信号输出端与低报警信号输出端，所述高报警信号输出端与低报警信号输出端在接点动作之前均为高电平；电接点压力表的接点发生动作，其接点信号输出端的电平将发生翻转，单片机产生中断信号；
电接点压力表的上限设定指针和下限设定指针均连接至电源正极；所述高报警输出端的一端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，另一端通过电阻R1与电源正极及电接点压力表的上限设定指针相连；低报警输出端的一端与单片机具有中断控制功能的I/O口相连，另一端通过电阻R2与电源正极及电接点压力表的下限设定指针相连；
所述标准数字压力表用于显示标准压力值；
所述单片机中存储中断控制程序，中断控制程序被执行时，实现以下步骤：
步骤1、动态捕捉中断信号，读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤2、判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发；若是，则执行步骤3；否则，返回步骤1；
步骤3、驱动控制报警器发出报警信号；
步骤4、再次读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤5、将步骤4中获取的当前压力示值，通过串口通信上传至计算机；
所述计算机用于记录单片机上传的电接点压力表接点动作发生时的压力值，根据该压力值计算出当前检定点的设定点偏差和切换差，并保存原始记录及计算结果。
2.根据权利要求1所述的电接点压力表切换差检定系统，其特征在于：步骤1与步骤2之间还包括驱动报警器发出提示信号的步骤。
3.根据权利要求2所述的电接点压力表切换差检定系统，其特征在于：步骤2具体通过延时采样判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发：若在设定采样时长内，中断信号为连续信号，则认为该中断信号由电接点压力表的接点动作所触发，否则为干扰信号。
4.根据权利要求2至3任一所述的电接点压力表切换差检定系统，其特征在于：所述报警器为蜂鸣器；所述报警信号为高频声音信号，所述提示信号为低频声音信号。
5.根据权利要求4所述的电接点压力表切换差检定系统，其特征在于：所述标准数字压力表为具有通信接口和数据存储功能的高精度数字压力表；
步骤1与步骤4中读取标准数字压力表当前压力示值时：与标准数字压力表通过串行通信接口建立通信链路，读取标准数字压力表存储器中的当前压力示值。
6.根据权利要求5所述的电接点压力表切换差检定系统，其特征在于：还包括LED显示器，用于显示电接点压力表接点动作发生时的压力值。
7.一种基于权利要求1-6任一所述电接点压力表切换差检定系统的检定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、先用拨针器或专用工具将上限设定指针与下限设定指针拨到所需检定的设定点；
步骤二、然后通过压力泵或泄压阀将压力增大或减小至设定点附近，当指示指针接近设定点时，再用微调手轮缓慢增压或降压至设定点直至电接点产生动作；
步骤三、单片机初始化；
步骤四、单片机动态捕捉中断信号，读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤五、单片机判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发；若是，则执行步骤六；否则，返回步骤四；
步骤六、读取标准数字压力表当前压力示值；
步骤七、将步骤五中获取的接点动作压力值，通过串口通信上传至计算机；
步骤八、计算机记录单片机上传的电接点压力表接点动作发生时的压力值，根据该压力值计算出当前检定点的设定点偏差和切换差，并保存原始记录及计算结果。
8.根据权利要求7所述的检定方法，其特征在于：步骤四与步骤五之间还包括驱动报警器发出提示信号的步骤。
9.根据权利要求8所述的检定方法，其特征在于：步骤五具体通过延时采样判断该中断信号是否由电接点压力表的接点动作所触发：若在设定采样时长内，中断信号为连续信号，则认为该中断信号由电接点压力表的接点动作所触发，否则为干扰信号。
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