專利名稱：能顯示切削刀具溫度場的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用熱電偶測量溫度的裝置。
切削溫度的測量是切削實(shí)驗(yàn)研究中重要的技術(shù)，可用來研究各種因素對切削溫度的影響、校核切削溫度理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，也可用來把所測得的切削溫度作為控制切削過程的訊號(hào)源。
測量切削溫度的方法很多。在人工熱電偶方法中，有如申請日89年11月18日，授權(quán)日90年12月5日，專利號(hào)89219946.6，名稱為“測量切削刀具溫度場的實(shí)驗(yàn)裝置”所公開的，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的帶有K型熱電偶的測溫裝置。它可用于一般二維切削中刀具主剖面溫度場的測量。
眾所周知，熱電偶測溫所遇到的問題是如何處理其輸出信號(hào)的非線性及冷端溫度補(bǔ)償。以前往往采用硬件補(bǔ)償方式，一是在模擬域內(nèi)進(jìn)行，二是在數(shù)字域內(nèi)進(jìn)行，但它們的線路復(fù)雜、成本高、調(diào)試?yán)щy，且校正精度受溫度、元器件離散性的影響。如何尋求更先進(jìn)的線性化方法對熱電偶非線性特性進(jìn)行校正是急待解決的課題。
本實(shí)用新型的目的在于，應(yīng)用單片微機(jī)技術(shù)處理標(biāo)準(zhǔn)熱電偶輸出特性的非線性及冷端溫度補(bǔ)償，在室溫條件下，顯示出所測部位的溫度值。
圖1、本實(shí)用新型熱電偶測溫部件主視圖；圖2、熱電偶測溫部件A－A剖視圖；圖3、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖4、溫度顯示部件的結(jié)構(gòu)電路圖。
本裝置的結(jié)構(gòu)是它由熱電偶測溫部件與溫度顯示部件所構(gòu)成。熱電偶測溫部件，如圖1、圖2所示，主要包括能作縱向移動(dòng)的絲桿1，裝有熱電偶3能作橫向移動(dòng)的絲桿2，調(diào)節(jié)縱向、橫向絲桿，可使熱電偶3的觸頭移至被測刀具主剖面的所需測量部位。溫度顯示部件，如圖3所示，主要包括由熱電偶3的輸出端接放大器4，經(jīng)放大后的信號(hào)輸入A／D轉(zhuǎn)換器5，A／D轉(zhuǎn)換器5輸出的信號(hào)送至由8031單片機(jī)6、74LS373鎖存器7、2732A程序存貯器8組成的微機(jī)測量系統(tǒng)，經(jīng)處理后的信號(hào)送至8255可編程接口芯片9，LED顯示器10，熱電偶的冷端溫度值由BCD撥碼盤11設(shè)定，經(jīng)8255可編程接口芯片9C口輸入單片微機(jī)。
下面對本實(shí)用新型進(jìn)一步的描述首先熱電偶感受被測刀具主剖面上待測部位的溫度，將其輸出的電勢送至高精度OP07放大器4放大到合適的電平，如圖4所示，放大后的電壓經(jīng)5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5，轉(zhuǎn)換成BCD碼數(shù)字量，此儀表只作一般緩變溫度測試儀器用，故此處采用抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格低廉而轉(zhuǎn)換速度慢的雙積分A／D轉(zhuǎn)換器，若要求儀器動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好，則應(yīng)采用逐次逼近的A／D轉(zhuǎn)換器。由于5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出是動(dòng)態(tài)的，故將其輸出端接向8031單片機(jī)6的P1口，每次轉(zhuǎn)換結(jié)束，在5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5的EOC端輸出一正脈沖，經(jīng)反相后，作為8031單片機(jī)6的外中斷源INT1的請求信號(hào)，在8031單片機(jī)6響應(yīng)EOC的中斷請求后，依次讀出千位、百位、十位、個(gè)位，并存放于內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。整個(gè)溫度顯示部件是在應(yīng)用程序的控制下進(jìn)行的，應(yīng)用程序主要由初始化程序、主程序和中斷服務(wù)程序所組成1.初始化程序。其功能是初始化，具體任務(wù)是設(shè)置堆棧，置INT1為邊沿觸發(fā)方式，并允許INT1的中斷請求，并把8255可編程接口芯片9A口、B口置成輸出工作方式，C口置成輸入方式。
2.主程序。它由數(shù)據(jù)處理程序和顯示程序組成，主程序把由BCD撥碼盤11設(shè)定的環(huán)境溫度值從C口讀入緩沖區(qū)后，將BCD碼變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)，再轉(zhuǎn)換成三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)，通過計(jì)算X1＝0.04T℃方程得到冷端溫度補(bǔ)償電勢，并存入有關(guān)緩沖區(qū)，接著把5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5輸出的BCD碼轉(zhuǎn)換成三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)，并和冷端溫度補(bǔ)償電勢相加，得到冷端溫度為℃的被測溫度校正電勢X，最后計(jì)算校正方程式T℃＝－0.007X4＋0.149X3－0.973X2＋26.543X－0.694，得到被測溫度值的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)，然后由浮點(diǎn)二——十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換后，送顯示緩沖區(qū)，經(jīng)8255可編程接口芯片9緩沖器／驅(qū)動(dòng)器74LS06、74LS07，由LED顯示器10顯示出被測值。顯示程序主要完成循環(huán)顯示被測溫度值，循環(huán)顯示一次后，測試標(biāo)志位判有否中斷，如有，則轉(zhuǎn)主程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，否則繼續(xù)重復(fù)上述顯示過程。
3.中斷服務(wù)程序。其功能是保護(hù)現(xiàn)場，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由于5G14433A／D轉(zhuǎn)換器5采用動(dòng)態(tài)四位BCD碼輸出，分別由DS1～DS4分時(shí)選通輸出，以表示相應(yīng)位上的數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)在Q0～Q3輸出線上，當(dāng)8031單片機(jī)6響應(yīng)中斷后，分別判斷P1口上的數(shù)據(jù)是否有位選通信號(hào)，若有就將Q0～Q3輸出線上的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)區(qū)20H～21H單元中，恢復(fù)現(xiàn)場后，即返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。
顯示部分主要技術(shù)指標(biāo)測量范圍0～500℃精度±0.1％分辨率0.1℃顯示方式5位LED
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于利用單片微機(jī)技術(shù)處理標(biāo)準(zhǔn)熱電偶輸出特性的非線性及冷端溫度補(bǔ)償，提高校正精度，且不受溫度、元器件離散性影響。
(2)能與不同型號(hào)的熱電偶相兼容，改變熱電偶的型號(hào)，不需要更改硬件，只要修改校正常數(shù)，不但降低成本，而且機(jī)動(dòng)靈活。
權(quán)利要求一種能顯示切削刀具溫度場的裝置，它包括能作縱向移動(dòng)的絲桿[1]，裝有熱電偶[3]的并能作橫向移動(dòng)的絲桿[2]，調(diào)節(jié)縱向、橫向絲桿，可使熱電偶[3]的觸頭移至被測刀具主剖面上所需測量部位，本實(shí)用新型的特征是熱電偶[3]的輸出端接放大器[4]，放大后的信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器[5]，再將信號(hào)送至由8031單片機(jī)[6]、74LS373鎖存器[7]、2732A程序存貯器[8]組成的微機(jī)測量系統(tǒng)，處理后的信號(hào)送至8255可編程接口芯片[9]，LED顯示器[10]，熱電偶[3]的冷端溫度值由BCD撥碼盤[11]設(shè)定，經(jīng)8255可編程接口芯片[9]輸入單片微機(jī)。
專利摘要一種能顯示切削刀具溫度場的裝置，它由裝有熱電偶的測溫部件和帶有放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、鎖存器、程序存貯器、可編程接口芯片、LED顯示器、BCD撥碼盤的顯示部件所組成，它是利用單片微機(jī)技術(shù)處理標(biāo)準(zhǔn)熱電偶輸出特性的非線性及冷端溫度補(bǔ)償，提高校正精度，且不受溫度、元器件離散性影響，能與不同型號(hào)的熱電偶相兼容，在室溫條件下，顯示出所測部位的溫度值。
文檔編號(hào)B23Q17/09GK2087551SQ9120391
公開日1991年10月30日 申請日期1991年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月13日
發(fā)明者戴振松, 張維紀(jì) 申請人:浙江大學(xué)