便攜式黑體標定儀的制作方法

本實用新型涉及一種便攜式黑體標定儀。

背景技術：
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受限于當前電子制造工藝水平限制，電子元件在成品下線出廠后不可避免會造成個體的微小差異，運行一段時間后，受到器件老化、環境溫度變化、運行電磁環境改變等諸多因素影響，其精度及準確度將發生不可預知的改變，列車紅外線軸溫探測裝置所使用的紅外線溫度傳感器元件同樣是敏感器件，其特性改變后將會影響車輛運行安全，為了糾正這種改變，達到規定要求的精度及準確度，在規定時間內使用定標儀對傳感器定標加以校準，原有定標儀體積巨大，220VAC供電，使用時需拖拽電源線盤進行供電定標時，需2人分別位于室內及室外配合完成工作十分不方便。

技術實現要素：
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本實用新型的目的是提供一種便攜式黑體標定儀，用以解決上述問題，縮小現有定標黑體尺寸，使其方便持握；內置可充電電池擺脫電源線的束縛，用戶通過面板上的按鍵完成設置溫度工作，或通過無線WIFI模塊控制上位機進行定標相關操作，彩色液晶顯示屏LCD可顯示預設溫度及實時黑體溫度信息，也可顯示WIFI連接相關信息，高穩定度的黑體熱源為定標提供均勻，穩定的熱源輸出，確保定標值精確。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種便攜式黑體標定儀，其組成包括：控制按鍵KEYS、顯示屏LCD，所述的控制按鍵KEYS將信息通過四路通用輸入輸出接口GPIO/4傳遞給控制板Ctrl，所述的控制板Ctrl包括MCU系統電路、溫度采集電路TCC、加熱驅動電路HDV、WIFI模塊與充放電電路CHR，所述的MCU系統電路與WIFI模塊通過異步串行通訊總線UART2雙向傳遞信號，所述的MCU系統電路將信號通過一路通用輸入輸出接口GPIO/1傳遞給加熱驅動電路HDV，所述的加熱驅動電路HDV將輸出PWM信號傳遞給加熱及溫控裝置HEATER，所述的加熱及溫控裝置HEATER將信號分別傳遞給溫度采集電路TCC與黑體BLB，所述的溫度采集電路TCC通過ADC將信號傳遞給MCU系統電路，所述的MCU系統電路將信號通過異步串行通訊總線UART1傳遞給顯示屏LCD，所述的充放電電路CHR接收鋰聚合物電池Li-BAT的電壓信號。

所述的便攜式黑體標定儀，所述的MCU系統電路包括ARM嵌入式處理器，所述的ARM嵌入式處理器IC3的1號引腳并聯二極管D3的一端與二極管D4的一端，所述的二極管D4的另一端并聯輸入電壓電壓基準芯片V3.3、電阻R43的一端、電容C23的一端與ARM嵌入式處理器IC3的64號引腳，所述的電容C23的另一端并聯ARM嵌入式處理器IC3的63號引腳后接地；

所述的二極管D3的另一端串聯直流電池DC后并聯電容C27的一端、電容C26的一端、電容C24的一端、電容C28的一端與電容C25的一端，所述的電容C24的另一端并聯電阻R43的另一端與ARM嵌入式處理器IC3的7號引腳RESET端；

所述的電容C27的另一端并聯ARM嵌入式處理器IC3的4號引腳與晶體諧振器Y2的一端，所述的電容C28的另一端并聯ARM嵌入式處理器IC3的3號引腳與晶體諧振器Y2的另一端；

所述的C26的另一端并聯晶體諧振器Y1的一端、電阻R44的一端與ARM嵌入式處理器IC3的5號引腳，所述的C25的另一端并聯晶體諧振器Y1的另一端、電阻R44的另一端與ARM嵌入式處理器IC3的6號引腳；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的12號引腳與13號引腳之間串聯電容C29；

所述的所述的ARM嵌入式處理器IC3的18號引腳與19號引腳之間串聯電容C30；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的31號引腳與32號引腳之間串聯電容C31；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的47號引腳與48號引腳之間串聯電容C32。

所述的便攜式黑體標定儀，所述的溫度采集電路TCC包括黑體溫度傳感器CN3，所述的黑體溫度傳感器CN3的3號引腳接地，所述的黑體溫度傳感器CN3的1號引腳并聯電阻R15的一端、電阻R19的一端與電容C14的一端，所述的電阻R15的另一端并聯電阻R16的一端、電阻R13的一端、電阻R12的一端與電壓基準芯片V3的K引腳，所述的電阻R13的另一端并聯電阻R14的一端與電壓基準芯片V3的R引腳，所述的電阻R14的另一端連接電壓基準芯片V3的A引腳與接地端，所述的電阻R12的另一端連接電壓端+5V；

所述的黑體溫度傳感器CN3的2號引腳連接電阻R17的一端，所述的電阻R17的另一端并聯電阻R16的另一端、電阻R18的一端與電容C15的一端，所述的電容C15的另一端并聯電容C14的另一端與電阻R20的一端，所述的電阻R20的另一端并聯運算放大器IC1的2IN+引腳與電阻R19的另一端，所述的電阻R18的另一端連接運算放大器IC1的2IN-引腳，所述的運算放大器IC1的2OUT引腳連接電阻R22的一端，所述的電阻R22的另一端并聯電容C17的一端、二極管V4的一端與ARM嵌入式處理器IC3的9號引腳模數轉換器ADCC11，所述的電容C17的另一端與二極管V4的另一端并聯后接地，所述的運算放大器IC1并聯電阻R21，所述的電阻R21并聯電容C16。

所述的便攜式黑體標定儀，所述的充放電電路CHR包括連接ARM嵌入式處理器IC3的10號引腳模數轉換器ADCC12，所述的模數轉換器ADCC12并聯電容C20的一端、二極管V5的一端與電阻R29的一端，所述的電容C20的另一端與二極管V5的另一端并聯后接地，所述的電阻R29的另一端并聯運算放大器IC2的2IN+引腳與運算放大器IC2的1OUT引腳，所述的運算放大器IC2的2IN-引腳串聯電阻R28后并聯運算放大器IC2的2OUT引腳與電阻R27的一端，所述的電阻R27的另一端連接運算放大器IC2的1IN-引腳，所述的運算放大器IC2的1IN+引腳連接電阻R26的一端，所述的電阻R26的另一端并聯電阻R25的一端、電阻R24的一端與電容C18的一端，所述的電容C17的另一端并聯電阻R25的另一端后接地，所述的電阻R24的另一端串聯電阻R23后連接電壓端+24V；

ARM嵌入式處理器IC3的37號引腳PTcharge串聯電阻R30后并聯電阻R31與三極管Q1的基極b，所述的三極管Q1的發射極e接地，所述的三極管Q1的集電極c并聯二極管D1的一端與KC線圈的一端，所述的二極管D1的另一端與KC線圈的另一端并聯后連接電阻R32，所述電阻R32連接鋰電池的電壓端+24V；

所述的鋰電池的一個充電端串聯電容器FU1的一端，所述的電容器FU的另一端連接開關后再連接第二充電端；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的22號引腳T3PWM1串聯電阻R33后連接光電耦合器IC4中二極管的一端，所述的光電耦合器IC4中二極管的另一端并聯電阻R34的一端與N溝道場效應管Q2的源極S，所述的電阻R34的另一端并聯N溝道場效應管Q2的柵極G與光電耦合器IC4中三極管的發射極e，所述的光電耦合器IC4中三極管的集電極c連接電壓端+15V，所述的N溝道場效應管Q2的漏極D串聯熔斷器FU2后連接鋰電池的OUT端。

有益效果：

1.本實用新型采用小體積設計，設計融合內置鋰聚合物電池供電，彩色液晶屏顯示，高精度溫控裝置，高性能MCU控制，WIFI無線通信等模塊.一人完成頂標工作，單手可持握定標續航時間長達80min，方便維護人員進行室外定標工作，縮短室外作業時間，縮減維護人員數量，提高工作效率。

2.本實用新型打破加熱裝置大電流，低效率的禁錮，采用新型及縮小化的薄膜加熱器，使用基于閉環控制的PWM驅動加熱電路，降低工作功耗，為便攜式設計提供技術基礎。

3.本實用新型采用高能量密度的鋰聚合物電池為設備長時間續航能力提供強大保障。

4.本實用新型友善的人機界面，為現場操作提供方便，減少使用者適應設備時間，保證用戶上手即會，十分具有親和力。

5.本實用新型的無線WIFI控制可依據信息界面設置完成對上位機的無線控制及數據交換，現場1人即可完成定標工作，零等待輸出結果，直觀高效。

6.本實用新型的層級式溫度控制細化不同溫度下加熱控制算法，提高溫度穩定性及準確性，保障定標結果準確可靠。

附圖說明：

附圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖2是本實用新型的MCU系統電路圖。

附圖3是本實用新型的溫度采集電路圖。

附圖4是本實用新型充放電電路圖A。

附圖5是本實用新型充放電電路圖B。

附圖6是本實用新型充放電電路圖C。

附圖7是本實用新型充放電電路圖D。

附圖8是本實用新型充放電電路圖E。

附圖9是本實用新型的自動模式工作流程圖。

附圖10是本實用新型的無人模式工作流程圖。

具體實施方式：

實施例1

一種便攜式黑體標定儀，其組成包括：控制按鍵KEYS、顯示屏LCD，所述的控制按鍵KEYS將信息通過四路通用輸入輸出接口GPIO/4傳遞給控制板Ctrl，所述的控制板Ctrl包括MCU系統電路、溫度采集電路TCC、加熱驅動電路HDV、WIFI模塊與充放電電路CHR，所述的MCU系統電路與WIFI模塊通過異步串行通訊總線UART2雙向傳遞信號，所述的MCU系統電路將信號通過一路通用輸入輸出接口GPIO/1傳遞給加熱驅動電路HDV，所述的加熱驅動電路HDV將輸出PWM信號傳遞給加熱及溫控裝置HEATER，所述的加熱及溫控裝置HEATER將信號分別傳遞給溫度采集電路TCC與黑體BLB，所述的溫度采集電路TCC通過ADC將信號傳遞給MCU系統電路，所述的MCU系統電路將信號通過異步串行通訊總線UART1傳遞給顯示屏LCD，所述的充放電電路CHR接收鋰聚合物電池Li-BAT的電壓信號。

MCU系統電路作為實用新型的核心，全局控制定標儀的工作。通過異步串行通訊總線UART1控制LCD進行顯示，發送串口指令控制LCD顯示相關控件及控件內的字符或數字；MCU系統電路通過GPIO讀取按鍵KEYS狀態，按鍵KEYS作為用戶輸入渠道可輸入預設溫度；WIFI模塊連接信息等還可通過定標儀對上位機進行相關無線操作；MCU系統電路通過主循環輪詢的方式進行狀態掃描讀取，獲得用戶控制狀態從而對定標儀做出相應指示。MCU系統電路通過異步串行通訊總線UART2向WIFI模塊發送指令對WIFI模塊進行設置，設置完成后WIFI模塊進入串口透傳模式，MCU系統電路可直接發送上位機報文與上位機進行信息交互及控制；MCU系統電路通過ADC讀取黑體溫度數據，通過GPIO輸出PWM信號控制加熱驅動電路帶動加熱及溫控裝置完成穩定的加熱操作；充放電電路一方面控制鋰聚合物電池降壓為控制板供電，一方面通過殼體接口與充電器連接對電池進行充電。

實施例2

實施例1所述的便攜式黑體標定儀，所述的MCU系統電路包括ARM嵌入式處理器，所述的ARM嵌入式處理器IC3的1號引腳并聯二極管D3的一端與二極管D4的一端，所述的二極管D4的另一端并聯輸入電壓電壓基準芯片V3.3、電阻R43的一端、電容C23的一端與ARM嵌入式處理器IC3的64號引腳，所述的電容C23的另一端并聯ARM嵌入式處理器IC3的63號引腳后接地；

所述的二極管D3的另一端串聯直流電池DC后并聯電容C27的一端、電容C26的一端、電容C24的一端、電容C28的一端與電容C25的一端，所述的電容C24的另一端并聯電阻R43的另一端與ARM嵌入式處理器IC3的7號引腳RESET端；

所述的電容C27的另一端并聯ARM嵌入式處理器IC3的4號引腳與晶體諧振器Y2的一端，所述的電容C28的另一端并聯ARM嵌入式處理器IC3的3號引腳與晶體諧振器Y2的另一端；

所述的C26的另一端并聯晶體諧振器Y1的一端、電阻R44的一端與ARM嵌入式處理器IC3的5號引腳，所述的C25的另一端并聯晶體諧振器Y1的另一端、電阻R44的另一端與ARM嵌入式處理器IC3的6號引腳；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的12號引腳與13號引腳之間串聯電容C29；

所述的所述的ARM嵌入式處理器IC3的18號引腳與19號引腳之間串聯電容C30；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的31號引腳與32號引腳之間串聯電容C31；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的47號引腳與48號引腳之間串聯電容C32。

實施例3

實施例1所述的便攜式黑體標定儀，所述的溫度采集電路TCC包括黑體溫度傳感器CN3，所述的黑體溫度傳感器CN3的3號引腳接地，所述的黑體溫度傳感器CN3的1號引腳并聯電阻R15的一端、電阻R19的一端與電容C14的一端，所述的電阻R15的另一端并聯電阻R16的一端、電阻R13的一端、電阻R12的一端與電壓基準芯片V3的K引腳，所述的電阻R13的另一端并聯電阻R14的一端與電壓基準芯片V3的R引腳，所述的電阻R14的另一端連接電壓基準芯片V3的A引腳與接地端，所述的電阻R12的另一端連接電壓端+5V；

所述的黑體溫度傳感器CN3的2號引腳連接電阻R17的一端，所述的電阻R17的另一端并聯電阻R16的另一端、電阻R18的一端與電容C15的一端，所述的電容C15的另一端并聯電容C14的另一端與電阻R20的一端，所述的電阻R20的另一端并聯運算放大器IC1的2IN+引腳與電阻R19的另一端，所述的電阻R18的另一端連接運算放大器IC1的2IN-引腳，所述的運算放大器IC1的2OUT引腳連接電阻R22的一端，所述的電阻R22的另一端并聯電容C17的一端、二極管V4的一端與ARM嵌入式處理器IC3的9號引腳模數轉換器ADCC11，所述的電容C17的另一端與二極管V4的另一端并聯后接地，所述的運算放大器IC1并聯電阻R21，所述的電阻R21并聯電容C16。

實施例4

實施例1所述的便攜式黑體標定儀，所述的充放電電路CHR包括連接ARM嵌入式處理器IC3的10號引腳模數轉換器ADCC12，所述的模數轉換器ADCC12并聯電容C20的一端、二極管V5的一端與電阻R29的一端，所述的電容C20的另一端與二極管V5的另一端并聯后接地，所述的電阻R29的另一端并聯運算放大器IC2的2IN+引腳與運算放大器IC2的1OUT引腳，所述的運算放大器IC2的2IN-引腳串聯電阻R28后并聯運算放大器IC2的2OUT引腳與電阻R27的一端，所述的電阻R27的另一端連接運算放大器IC2的1IN-引腳，所述的運算放大器IC2的1IN+引腳連接電阻R26的一端，所述的電阻R26的另一端并聯電阻R25的一端、電阻R24的一端與電容C18的一端，所述的電容C17的另一端并聯電阻R25的另一端后接地，所述的電阻R24的另一端串聯電阻R23后連接電壓端+24V；

ARM嵌入式處理器IC3的37號引腳PTcharge串聯電阻R30后并聯電阻R31與三極管Q1的基極b，所述的三極管Q1的發射極e接地，所述的三極管Q1的集電極c并聯二極管D1的一端與KC線圈的一端，所述的二極管D1的另一端與KC線圈的另一端并聯后連接電阻R32，所述電阻R32連接鋰電池的電壓端+24V；

所述的鋰電池的一個充電端串聯電容器FU1的一端，所述的電容器FU的另一端連接開關后再連接第二充電端；

所述的ARM嵌入式處理器IC3的22號引腳T3PWM1串聯電阻R33后連接光電耦合器IC4中二極管的一端，所述的光電耦合器IC4中二極管的另一端并聯電阻R34的一端與N溝道場效應管Q2的源極S，所述的電阻R34的另一端并聯N溝道場效應管Q2的柵極G與光電耦合器IC4中三極管的發射極e，所述的光電耦合器IC4中三極管的集電極c連接電壓端+15V，所述的N溝道場效應管Q2的漏極D串聯熔斷器FU2后連接鋰電池的OUT端。

實施例5

實施例1所述的便攜式黑體標定儀，所述的ARM嵌入式處理器IC3的型號是STM32。

實施例6

實施例3或4所述的便攜式黑體標定儀，所述的運算放大器IC1與運算放大器IC2的型號均是TLC272。

實施例7

實施例4所述的便攜式黑體標定儀，所述的光電耦合器IC4的型號是TLP127。

實施例8

實施例1所述的便攜式黑體標定儀，所述的電壓基準芯片V3的型號是TL431。

實施例9

實施例1所述的便攜式黑體標定儀的工作模式，包括自動模式、手動模式與無人模式，所述的自動模式包括以下步驟：

步驟S101：自動模式界面；

步驟S102：在自動模式界面按下“設置溫度”的按鈕；

步驟S103：在設置溫度界面按上、下、左、右按鈕設置預設溫度“個十百位”數值；

步驟S104：預設溫度設置好之后按下返回按鈕保存設置并返回自動模式界面；

步驟S105：在自動模式界面按下“開始加熱”按鈕；

步驟S106：加熱及溫控裝置對黑體加熱；

步驟S107：設置在黑體上的溫度傳感器感應黑體與預設溫度值是否相等？(絕對差值在規定范圍內)；

步驟S108：如果溫差大則返回步驟S106；如果黑體與預設溫度值相等則進行下一步驟；

步驟S109：如果黑體與預設溫度值相等，則按下“開始定標”的按鈕；

步驟S110：定標；

步驟S111：按下“完成定標”的按鈕；

步驟S112：定標完成后向上位機發送定標后結果；

步驟S113：向上位機發送完定標結果，按下“確認”按鈕。

實施例10

實施例9所述的無人模式包括以下步驟：

步驟S201：無人模式界面；

步驟S202：在無人模式界面按下“開始”按鈕；

步驟S203：定標儀(下位機)向探測站主機(上位機)發送“開始定標報文”；

步驟S204：發送“開始定標報文”后，自動查詢“信息報文”；

步驟S205：按照“信息報文”內容判斷信息類型；

步驟S206：如果“信息報文”內容包含停止信息則返回步驟S201；如果“信息報文”內容包含階段信息則進行下一步驟；

步驟S207：按“信息報文”內容設置階段數及預設溫度值；

步驟S208：設置完階段數及預設溫度值后，開使加熱；

步驟S209：加熱完成；

步驟S210：加熱完成后發送“開門指令報文”；

步驟S211：發送“開門指令報文”后延時5s發送“關門指令報文”(關門指令報文包含黑體溫度)；

步驟S212：發送“關門指令報文”后返回步驟S205。

當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。