專利名稱：一種全自動粘度鐘的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種粘度測試臺，特別是ー種采用烏氏毛細粘度管的全自動粘度鐘。
背景技術：
全自動粘度鐘，或全自動粘度計時鐘是針對牛頓液體的流體特性，采用烏氏毛細粘度管通過單片機控制的機械、光學部件和先進數字電子電路測量和計算粘度及衍生物理量的裝置。不同數量的全自動粘度鐘與精密水浴槽一起，組成IVS200粘度測量系統。完成烏氏粘度測量法下的被測液體流經上下光纖組間時間的計時及運動粘度的計算，進而求得更多粘度衍生參數。在化工行業的如聚酯PET、聚氯こ烯PVC、聚丙烯酰胺PAM、尼龍PA、有機硅等；生化行業的如多聚糖、質酸、聚丙交酯和酶活性等的運動粘度、特性粘度、粘均分子量、聚合度等多種參數的在線和驗收測試。粘度鐘包括單片機，單片機上連接有存儲器、液晶顯示器、RS485端ロ、氣泵、電磁閥、電源、紅外發射模塊和程控放大模塊，程控放大模塊上設有紅外接收模塊。
實用新型內容本實用新型的目的在于，提供ー種全自動粘度鐘。它可以使用嵌入式軟件編制的控制粘度測量電路的程序控制其硬件資源，完成烏氏測量法粘度的測量。本實用新型的技術方案ー種全自動粘度鐘，其特點是，包括單片機，單片機上連接有存儲器、液晶顯示器、RS485端ロ、氣泵、電磁閥、電源、紅外發射模塊和程控放大模塊，程控放大模塊上設有紅外接收模塊；單片機上還與含6個鍵值的三個按鍵相連。通過設置的含6種鍵值的三個按鍵，按鍵A和a、按鍵B和b、以及按鍵C和c在粘度鐘的待機模式下進行操作。上述的用于粘度鐘的粘度測量方法中，所述三個按鍵在其中任一鍵值鍵入時或在粘度鐘進入不同工作狀態時，按鍵功能作關聯性調整。前述的用于粘度鐘的粘度測量方法中，所述六種鍵值在粘度鐘的待機模式下的按鍵功能為按鍵A，使粘度鐘進入與上位機的通訊狀態；按鍵B，使粘度鐘進入測試狀態；按鍵C，使粘度鐘進入強制放空狀態；按鍵a，修改粘度鐘運行狀態；按鍵b，翻查粘度鐘當前數據；按鍵C，修改粘度鐘的烏氏管參數。前述的用于粘度鐘的粘度測量方法中，所述按鍵a、按鍵b和按鍵c在其中ー個按鍵鍵入工作時，其余兩個按鍵功能自動調整為選擇和進入的輔助操作功能。如按下按鍵a,進入“按鍵a菜単”，并提供按鍵顯示區的提示按下按鍵c進行向后切換，切換到最后項自動回歸第一項；按下按鍵b進入設置，被設置參數閃爍；按下按鍵b保存當前顯示值并退回上級；按下按鍵C増加當前設置值；按下按鍵a減小當前設置值。前述的用于粘度鐘的粘度測量方法中，在粘度鐘進入測試狀態時，所述按鍵a和按鍵C，功能切換為增減粘度鐘的泵速(推升烏氏管內液體的泵速)，按鍵b功能切換為使粘度鐘進入強制放空狀態(烏氏管放空)。上述的全自動粘度鐘中，所述存儲器為IIC總線協議訪問的掉電信息存儲介質，單片機給出邏輯時序對數據進行讀寫操作，完成參數載入和結果保存等工作. 前述的全自動粘度鐘中，所述液晶顯示器的液晶驅動芯片以3個ロ線與單片機相連。對這3個ロ線的邏輯時序控制可完成顯示內容的變化；前述的全自動粘度鐘中，所述RS485端ロ的協議轉換芯片為MAX485芯片，通過UARTO端ロ與單片機相連。通過對UARTO端ロ的配置，使之用于軟件的串行數據收發功能，以MAX485芯片完成協議的轉換，成為RS485數據端ロ與外設485設備通訊，并按照自定義的通訊協議完成數據的交換。前述的全自動粘度鐘中，所述氣泵通過場效應管與單片機相連。可使用PWM中斷實現256級電壓輸出，經場效應管驅動實現直流氣泵的調速功能。前述的全自動粘度鐘中，所述電磁閥上還設有電流驅動芯片。電磁閥的開關狀態由對應端ロ狀態確定，通過電流驅動芯片實現二者同步。電源提供單片機(MCU)和外圍單元所用到的直流12V和5V電壓和電流的模塊。紅外發射兩路光纖的前端的光源信號輸出，以一定電流驅動得到一定強度的紅外光線，以發射光纖接收；紅外接收由兩路紅外接收管收集來自接收光纖的紅外光信號，并轉換為相應電壓信號；前述的全自動粘度鐘中，所述程控放大模塊包括程控放大器和數字電位器。接收的光強電壓很小，需要經放大才可送MCU的AD端ロ采集.由程序控制的程控放大器和數字電位器執行兩路光強的粗細兩級増益放大和通道選擇，完成量程和通道的自動切換，并在無法調整時給出錯誤信息。與現有技術相比，本實用新型可以使用嵌入式軟件編制的控制粘度測量電路的程序控制其硬件資源，完成烏氏測量法粘度的測量。本實用新型擁有RS485通訊接ロ，可與PC等安裝ViscoBee軟件的終端通訊，實現數據交換。而且本實用新型通過三組按鍵的合理利用，不僅操作更簡単，且功能更全面，充分考慮到了測量中會出現的各種問題，是按鍵發揮最大功用，可處理出現的各種問題。本實用新型可采用自動調光技術提升了測量的精度，也大大增加了硬件的使用壽命；本實用新型的方法不僅可以自動檢查硬件存儲器內容和格式，可自動初始化，而且使內部的數據存儲更加安全可靠，可防止數據錯亂。采用紅外發射和接收，有效避免可見光的干擾。
圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進ー步的說明，但并不作為對本實用新型限制的依據。實施例。ー種全自動粘度鐘，如圖I所示，包括單片機1，單片機I上連接有存儲器9、液晶顯示器10、RS485端ロ 5、氣泵3、電磁閥4、電源2、紅外發射模塊8和程控放大模塊6，程控放大模塊6上設有紅外接收模塊7 ;單片機上還與三個共6個鍵值的按鍵11相連。各部件具體如下。存儲器IIC總線協議訪問的掉電信息存儲介質，單片機給出邏輯時序對數據進行讀寫操作，完成參數載入和結果保存等工作.液晶顯示器液晶驅動芯片以3個ロ線與單片機相連。對這3個ロ線的邏輯時序控制可完成顯示內容的變化；RS485端ロ 其協議轉換芯片為MAX485芯片，通過UARTO端ロ與單片機相連。通過對UARTO端ロ的配置，使之用于軟件的串行數據收發功能，以MAX485芯片完成協議的轉換，成為RS485數據端ロ與外設485設備通訊，并按照自定義的通訊協議完成數據的交換。氣泵通過場效應管與單片機相連。可使用PWM中斷實現256級電壓輸出，經場效應管驅動實現直流氣泵的調速功能。電磁閥電磁閥的開關狀態由對應端ロ狀態確定，通過電流驅動芯片實現二者同
止/J/ o電源提供單片機(MCU)和外圍單元所用到的直流12V和5V電壓和電流的模塊。紅外發射兩路光纖的前端的光源信號輸出，以一定電流驅動得到一定強度的紅外光線，以發射光纖接收；紅外接收由兩路紅外接收管收集來自接收光纖的紅外光信號，并轉換為相應電壓信號；程控放大模塊接收的光強電壓很小，需要經放大才可送MCU的AD端ロ采集.由程序控制的程控放大器和數字電位器執行兩路光強的粗細兩級増益放大和通道選擇，完成量程和通道的自動切換，并在無法調整時給出錯誤信息。本實用新型的工作原理如下。①上電初始化檢查，在上電之后，檢查粘度鐘的EEPROM的初始化標志，如未進行初始化，則進行初始化，并寫入初始化標志；②在EEPROM初始化后，粘度鐘進入待機模式；③通過設置的三個共六種鍵值，按鍵A和a、按鍵B和b、以及按鍵C和c在粘度鐘的待機模式下進行操作。所述六種鍵值在其中任一按鍵鍵入時或在粘度鐘進入不同工作狀態時，按鍵功能作關聯性調整。所述六種鍵值在粘度鐘的待機模式下的按鍵功能為按鍵A，使粘度鐘進入與上位機的通訊狀態；按鍵B，使粘度鐘進入測試狀態；按鍵C，使粘度鐘進入強制放空狀態；按鍵a，修改粘度鐘運行狀態；[0050]按鍵b，翻查粘度鐘當前數據；按鍵C，修改粘度鐘的烏氏管參數。所述按鍵a、按鍵b和按鍵c在其中ー個按鍵鍵入工作時，其余兩個按鍵功能自動調整為選擇和進入的輔助操作功能。按下按鍵a，進入“按鍵a菜単”，并提供按鍵顯示區的提示按下按鍵c進行向后切換，切換到最后項自動回歸第一項；按下按鍵b進入設置，被設置參數閃爍；按下按鍵b保存當前顯示值并退回上級；按下按鍵c増加當前設置值；按下按鍵a減小當前設置值。按下按鍵C，進入“c鍵菜単”，并提供按鍵顯示區的提示，按下按鍵a退回待機狀 態，按下按鍵b進入對應功能，按下按鍵c進行向后切換，切換到最后項后自動回歸第一項。粘度鐘進入測試狀態時，測試時，測試的時間基準通過定時中斷給出，粘度鐘內單片機端ロ電平變化根據當前狀態(包括自檢中/待機中/測試中/放空中/自檢失敗等狀態)給出；寄存器和EEPROM的數據變化根據當前狀態進行處理。前述的用于粘度鐘的粘度測量方法中，鍵入所述按鍵B后，粘度鐘進入測試狀態下的具體測試方法為①泵升階段，粘度鐘以設置的泵速推升烏氏管內液體，按下按鍵b或超過一定時間(500秒)未進入下ー階段，自動進入強制放空狀態；②Tl階段，在液體推升至上光位時開始，倒計時顯示設定的Tl時間值，直至為0結束，此時液體繼續推升，為其后側測量階段留出準備時間(通常是使得液體到達小球的一般位置為最佳)，按下按鍵b或超過一定時間(500秒)未進入下ー階段，自動進入強制放空狀態；③保持階段，停止泵升，關閉相應的電磁閥，液體懸停在Tl階段結束時的狀態，用以消除泵升階段可能產生的氣泡，按下按鍵b或超過一定時間(500秒)未進入下ー階段，自動進入強制放空狀態；④準備計時狀態，液體開始下降，直到液體液面流經上光位開始計吋，按下按鍵b或超過一定時間(500秒)未進入下ー階段，自動進入強制放空狀態；⑤測試計時階段，液體繼續下降，在流經上下兩個光位的時候，開始和結束計吋，按下按鍵b或超過一定時間(1000秒)未進入下ー階段，自動進入強制放空狀態；⑥T2階段，液體繼續下降直至回到自然狀態，以便于下次測試的開始，在本階段可查詢測試的時間值，按下按鍵b或超過一定時間(1000秒)未進入下ー階段，自動進入強制放空狀態；⑦報告結果階段，單次測試完畢，按鍵a，按下按鍵b進入結果查詢。在所述測試方法中，粘度鐘對光強數據的采集是通過定時對兩路10位AD采集端ロ的數據讀取，并將獲得數據保存在ー個數據隊列內，由另ー個受時間控制的檢查模塊對數據的內容進行運算和判斷；所述光強數據的采集采用多重數據間隔采集方法，即按照周期1/4/64毫秒分別采集數據存放于不同隊列分別用作短/中/長趨勢判斷的依據。為了保證測試的精度，需要計時以I毫秒為単位計時，是為短趨勢，因無法直接用來判斷其所表征的液體流經狀況，故引進間隔4毫秒和64毫秒的數據。這樣可解決粘度鐘中單片機的寄存器數量有限，且無法在短時內處理較多數據的計算的問題。由于EEPROM是低速存取設備，采用寄存器作為所述EEPROM的臨時計算周轉，所有的EEPROM參數都有對應的寄存器鏡像，EEPROM和寄存器中的數據進行同步刷新。為了保證程序在非正常條件下仍不致出現問題，在未能獲得期望端ロ狀態和數據時不會給出相應錯誤的顯示信息或端ロ狀態。本發明可以進行錯誤自動檢測和處理，具體檢測包括以下類型上電初始化檢查在上電之后，檢查EEPROM的初始化標志.如未進行初始化，則按照規定格式進行初始化，并寫入初始化標志；光強調光和檢查對兩組光強信號的發射強度Al和A2,使得接收光強處于ー個固定的范圍以適應液面檢測程序，對無法實現調光的情形，則以錯誤信息顯示在液晶屏，并可通過按鍵重新啟動檢查。其嵌入式軟件可分為以下模塊主要模塊有步進邏輯管理模塊；光強數據采集和處理模塊；通訊管理模塊和參數管理模塊。輔助模塊有錯誤處理模塊；數據計算模塊；硬件驅動模塊。一 .步進邏輯管理模塊是按照時間，當前的數據和端ロ狀態，按照一定的邏輯順序執行對應操作的管理模塊.執行主流程的各個環節的銜接和執行.分別有以下功能a)通過定時中斷給出時間基準；b)根據當前狀態給出端ロ電平變化；c)根據當前狀態處理寄存器和非易失存儲器的數據變化；d)根據數據和端ロ變化執行對應的分支流程。ニ、人機信息處理模塊本模塊用于采集按鍵輸入，并以液晶顯示信息三、光強數據采集和處理模塊是根據一定時間間隔采集兩路模數轉換數據，井根據一定的判斷標準給出當前狀態信息的模塊。四、通訊管理模塊遵照一定的通訊協議，發送和接收來自其它串行ロ設備數據的管理模塊。五、參數管理模塊通過對芯片內存儲器RAM和電路板上的非易失存儲器EEPROM的數據訪問，保存和更新測試所使用的參數的管理模塊。六、錯誤處理模塊為了保證程序在非正常條件下仍不致出現問題，在未能獲得期望端ロ狀態和數據時給出相應錯誤的顯示信息或端ロ狀態的保障性管理模塊。七、數據計算模塊本軟件最終輸出的結果是關于粘度及相關物理量的數據，需要進行一定的數據運算，對于單片機本身不能直接處理的如指數/對數/雙精度數乘除法等復雜運算，可通過調用NEC編譯器提供的庫函數clO. Iib和clOf. Iib的相關函數實現。由遍布在各個程序內的子程序以及調用組成。ノV、硬件驅動模塊實現測量的整個過程依賴對硬件資源的輸入輸出端ロ的控制.對這些端ロ的控制是單片機的基本功能，其本身的硬件通過軟件代碼實現驅動。 ·
權利要求1.ー種全自動粘度鐘，其特征在于，包括單片機(1)，單片機(I)上連接有存儲器(9)、液晶顯示器(10)、RS485端ロ(5)、氣泵(3)、電磁閥(4)、電源(2)、紅外發射模塊⑶和程控放大模塊出)，程控放大模塊(6)上設有紅外接收模塊(7);單片機上還與包含6個鍵值的三個按鍵(11)相連。
2.根據權利要求I所述的全自動粘度鐘，其特征在于所述存儲器(9)為IIC總線協議訪問的掉電信息存儲介質。
3.根據權利要求I所述的全自動粘度鐘，其特征在于所述液晶顯示器(10)的液晶驅動芯片以3個ロ線與單片機(I)相連。
4.根據權利要求I所述的全自動粘度鐘，其特征在于所述RS485端ロ(5)的協議轉換芯片為MAX485芯片，通過UARTO端ロ與單片機⑴相連。
5.根據權利要求I所述的全自動粘度鐘，其特征在于所述氣泵(3)通過場效應管與單片機⑴相連。
6.根據權利要求I所述的全自動粘度鐘，其特征在干所述電磁閥(4)上還設有電流驅動芯片。
7.根據權利要求I所述的全自動粘度鐘，其特征在于所述程控放大模塊(6)包括程控放大器和數字電位器。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動粘度鐘，包括單片機(1)，單片機(1)上連接有存儲器(9)、液晶顯示器(10)、RS485端口(5)、氣泵(3)、電磁閥(4)、電源(2)、紅外發射模塊(8)和程控放大模塊(6)，程控放大模塊(6)上設有紅外接收模塊(7)；單片機上還與三個按鍵(11)相連，共6個鍵值。本實用新型可以使用嵌入式軟件編制的控制粘度測量電路的程序控制其硬件資源，完成烏氏測量法粘度的測量。本實用新型可采用自動調光技術提升了測量的精度，也大大增加了硬件的使用壽命；本實用新型擁有RS485通訊接口，與PC等安裝ViscoBee軟件通訊，實現數據交換。
文檔編號G01N11/06GK202404000SQ20122002745
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月20日 優先權日2012年1月20日
發明者朱葉飛, 朱安生, 雒亮 申請人:杭州中旺科技有限公司