专利名称：一种全自动粘度钟的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种粘度测试台，特别是ー种采用乌氏毛细粘度管的全自动粘度钟。
背景技术：
全自动粘度钟，或全自动粘度计时钟是针对牛顿液体的流体特性，采用乌氏毛细粘度管通过单片机控制的机械、光学部件和先进数字电子电路测量和计算粘度及衍生物理量的装置。不同数量的全自动粘度钟与精密水浴槽一起，组成IVS200粘度測量系统。完成乌氏粘度測量法下的被测液体流经上下光纤组间时间的计时及运动粘度的计算，进而求得更多粘度衍生參数。在化工行业的如聚酯PET、聚氯こ烯PVC、聚丙烯酰胺PAM、尼龙PA、有机硅等；生化行业的如多聚糖、质酸、聚丙交酯和酶活性等的运动粘度、特性粘度、粘均分子量、聚合度等多种參数的在线和验收测试。粘度钟包括单片机，单片机上连接有存储器、液晶显示器、RS485端ロ、气泵、电磁阀、电源、红外发射模块和程控放大模块，程控放大模块上设有红外接收模块。

实用新型内容本实用新型的目的在于，提供ー种全自动粘度钟。它可以使用嵌入式软件编制的控制粘度測量电路的程序控制其硬件资源，完成乌氏测量法粘度的測量。本实用新型的技术方案ー种全自动粘度钟，其特点是，包括单片机，单片机上连接有存储器、液晶显示器、RS485端ロ、气泵、电磁阀、电源、红外发射模块和程控放大模块，程控放大模块上设有红外接收模块；单片机上还与含6个键值的三个按键相连。通过设置的含6种键值的三个按键，按键A和a、按键B和b、以及按键C和c在粘度钟的待机模式下进行操作。上述的用于粘度钟的粘度測量方法中，所述三个按键在其中任一键值键入时或在粘度钟进入不同工作状态时，按键功能作关联性调整。前述的用于粘度钟的粘度測量方法中，所述六种键值在粘度钟的待机模式下的按键功能为按键A，使粘度钟进入与上位机的通讯状态；按键B，使粘度钟进入测试状态；按键C，使粘度钟进入強制放空状态；按键a，修改粘度钟运行状态；按键b，翻查粘度钟当前数据；按键C，修改粘度钟的乌氏管參数。前述的用于粘度钟的粘度測量方法中，所述按键a、按键b和按键c在其中ー个按键键入工作时，其余两个按键功能自动调整为选择和进入的辅助操作功能。如按下按键a,进入“按键a菜単”，并提供按键显示区的提示按下按键c进行向后切換，切換到最后项自动回归第一项；按下按键b进入设置，被设置參数闪烁；按下按键b保存当前显示值并退回上级；按下按键C増加当前设置值；按下按键a减小当前设置值。前述的用于粘度钟的粘度測量方法中，在粘度钟进入测试状态时，所述按键a和按键C，功能切換为增减粘度钟的泵速(推升乌氏管内液体的泵速)，按键b功能切换为使粘度钟进入強制放空状态(乌氏管放空)。上述的全自动粘度钟中，所述存储器为IIC总线协议访问的掉电信息存储介质，单片机给出逻辑时序对数据进行读写操作，完成參数载入和结果保存等工作. 前述的全自动粘度钟中，所述液晶显示器的液晶驱动芯片以3个ロ线与单片机相连。对这3个ロ线的逻辑时序控制可完成显示内容的变化；前述的全自动粘度钟中，所述RS485端ロ的协议转换芯片为MAX485芯片，通过UARTO端ロ与单片机相连。通过对UARTO端ロ的配置，使之用于软件的串行数据收发功能，以MAX485芯片完成协议的转换，成为RS485数据端ロ与外设485设备通讯，并按照自定义的通讯协议完成数据的交換。前述的全自动粘度钟中，所述气泵通过场效应管与单片机相连。可使用PWM中断实现256级电压输出，经场效应管驱动实现直流气泵的调速功能。前述的全自动粘度钟中，所述电磁阀上还设有电流驱动芯片。电磁阀的开关状态由对应端ロ状态确定，通过电流驱动芯片实现二者同步。电源提供单片机(MCU)和外围单元所用到的直流12V和5V电压和电流的模块。红外发射两路光纤的前端的光源信号输出，以一定电流驱动得到一定強度的红外光线，以发射光纤接收；红外接收由两路红外接收管收集来自接收光纤的红外光信号，并转换为相应电压信号；前述的全自动粘度钟中，所述程控放大模块包括程控放大器和数字电位器。接收的光强电压很小，需要经放大才可送MCU的AD端ロ采集.由程序控制的程控放大器和数字电位器执行两路光强的粗细两级増益放大和通道选择，完成量程和通道的自动切換，并在无法调整时给出错误信息。与现有技术相比，本实用新型可以使用嵌入式软件编制的控制粘度測量电路的程序控制其硬件资源，完成乌氏測量法粘度的測量。本实用新型拥有RS485通讯接ロ，可与PC等安装ViscoBee软件的終端通讯，实现数据交換。而且本实用新型通过三组按键的合理利用，不仅操作更简単，且功能更全面，充分考虑到了測量中会出现的各种问题，是按键发挥最大功用，可处理出现的各种问题。本实用新型可采用自动调光技术提升了测量的精度，也大大增加了硬件的使用寿命；本实用新型的方法不仅可以自动检查硬件存储器内容和格式，可自动初始化，而且使内部的数据存储更加安全可靠，可防止数据错乱。采用红外发射和接收，有效避免可见光的干扰。

图I是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。实施例。ー种全自动粘度钟，如图I所示，包括单片机1，单片机I上连接有存储器9、液晶显示器10、RS485端ロ 5、气泵3、电磁阀4、电源2、红外发射模块8和程控放大模块6，程控放大模块6上设有红外接收模块7 ;单片机上还与三个共6个键值的按键11相连。各部件具体如下。存储器IIC总线协议访问的掉电信息存储介质，单片机给出逻辑时序对数据进行读写操作，完成參数载入和结果保存等工作.液晶显示器液晶驱动芯片以3个ロ线与单片机相连。对这3个ロ线的逻辑时序控制可完成显示内容的变化；RS485端ロ 其协议转换芯片为MAX485芯片，通过UARTO端ロ与单片机相连。通过对UARTO端ロ的配置，使之用于软件的串行数据收发功能，以MAX485芯片完成协议的转换，成为RS485数据端ロ与外设485设备通讯，并按照自定义的通讯协议完成数据的交換。气泵通过场效应管与单片机相连。可使用PWM中断实现256级电压输出，经场效应管驱动实现直流气泵的调速功能。电磁阀电磁阀的开关状态由对应端ロ状态确定，通过电流驱动芯片实现二者同
止/J/ o电源提供单片机(MCU)和外围单元所用到的直流12V和5V电压和电流的模块。红外发射两路光纤的前端的光源信号输出，以一定电流驱动得到一定強度的红外光线，以发射光纤接收；红外接收由两路红外接收管收集来自接收光纤的红外光信号，并转换为相应电压信号；程控放大模块接收的光强电压很小，需要经放大才可送MCU的AD端ロ采集.由程序控制的程控放大器和数字电位器执行两路光强的粗细两级増益放大和通道选择，完成量程和通道的自动切換，并在无法调整时给出错误信息。本实用新型的工作原理如下。①上电初始化检查，在上电之后，检查粘度钟的EEPROM的初始化标志，如未进行初始化，则进行初始化，并写入初始化标志；②在EEPROM初始化后，粘度钟进入待机模式；③通过设置的三个共六种键值，按键A和a、按键B和b、以及按键C和c在粘度钟的待机模式下进行操作。所述六种键值在其中任一按键键入时或在粘度钟进入不同工作状态时，按键功能作关联性调整。所述六种键值在粘度钟的待机模式下的按键功能为按键A，使粘度钟进入与上位机的通讯状态；按键B，使粘度钟进入测试状态；按键C，使粘度钟进入強制放空状态；按键a，修改粘度钟运行状态；[0050]按键b，翻查粘度钟当前数据；按键C，修改粘度钟的乌氏管參数。所述按键a、按键b和按键c在其中ー个按键键入工作时，其余两个按键功能自动调整为选择和进入的辅助操作功能。按下按键a，进入“按键a菜単”，并提供按键显示区的提示按下按键c进行向后切换，切换到最后项自动回归第一项；按下按键b进入设置，被设置參数闪烁；按下按键b保存当前显示值并退回上级；按下按键c増加当前设置值；按下按键a减小当前设置值。按下按键C，进入“c键菜単”，并提供按键显示区的提示，按下按键a退回待机状 态，按下按键b进入对应功能，按下按键c进行向后切換，切换到最后项后自动回归第一项。粘度钟进入测试状态时，测试时，测试的时间基准通过定时中断给出，粘度钟内单片机端ロ电平变化根据当前状态(包括自检中/待机中/测试中/放空中/自检失败等状态)给出；寄存器和EEPROM的数据变化根据当前状态进行处理。前述的用于粘度钟的粘度測量方法中，键入所述按键B后，粘度钟进入测试状态下的具体测试方法为①泵升阶段，粘度钟以设置的泵速推升乌氏管内液体，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下ー阶段，自动进入強制放空状态；②Tl阶段，在液体推升至上光位时开始，倒计时显示设定的Tl时间值，直至为0结束，此时液体继续推升，为其后侧测量阶段留出准备时间(通常是使得液体到达小球的一般位置为最佳)，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下ー阶段，自动进入強制放空状态；③保持阶段，停止泵升，关闭相应的电磁阀，液体悬停在Tl阶段结束时的状态，用以消除泵升阶段可能产生的气泡，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下ー阶段，自动进入強制放空状态；④准备计时状态，液体开始下降，直到液体液面流经上光位开始计吋，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下ー阶段，自动进入強制放空状态；⑤测试计时阶段，液体继续下降，在流经上下两个光位的时候，开始和结束计吋，按下按键b或超过一定时间(1000秒)未进入下ー阶段，自动进入強制放空状态；⑥T2阶段，液体继续下降直至回到自然状态，以便于下次测试的开始，在本阶段可查询测试的时间值，按下按键b或超过一定时间(1000秒)未进入下ー阶段，自动进入强制放空状态；⑦报告结果阶段，单次测试完毕，按键a，按下按键b进入结果查询。在所述测试方法中，粘度钟对光强数据的采集是通过定时对两路10位AD采集端ロ的数据读取，并将获得数据保存在ー个数据队列内，由另ー个受时间控制的检查模块对数据的内容进行运算和判断；所述光强数据的采集采用多重数据间隔采集方法，即按照周期1/4/64毫秒分别采集数据存放于不同队列分别用作短/中/长趋势判断的依据。为了保证测试的精度，需要计时以I毫秒为単位计时，是为短趋势，因无法直接用来判断其所表征的液体流经状況，故引进间隔4毫秒和64毫秒的数据。这样可解决粘度钟中单片机的寄存器数量有限，且无法在短时内处理较多数据的计算的问题。由于EEPROM是低速存取设备，采用寄存器作为所述EEPROM的临时计算周转，所有的EEPROM參数都有对应的寄存器镜像，EEPROM和寄存器中的数据进行同步刷新。为了保证程序在非正常条件下仍不致出现问题，在未能获得期望端ロ状态和数据时不会给出相应错误的显示信息或端ロ状态。本发明可以进行错误自动检测和处理，具体检测包括以下类型上电初始化检查在上电之后，检查EEPROM的初始化标志.如未进行初始化，则按照规定格式进行初始化，并写入初始化标志；光强调光和检查对两组光强信号的发射强度Al和A2,使得接收光强处于ー个固定的范围以适应液面检测程序，对无法实现调光的情形，则以错误信息显示在液晶屏，并可通过按键重新启动检查。其嵌入式软件可分为以下模块主要模块有步进逻辑管理模块；光强数据采集和处理模块；通讯管理模块和參数管理模块。辅助模块有错误处理模块；数据计算模块；硬件驱动模块。一 .步进逻辑管理模块是按照时间，当前的数据和端ロ状态，按照一定的逻辑顺序执行对应操作的管理模块.执行主流程的各个环节的衔接和执行.分别有以下功能a)通过定时中断给出时间基准；b)根据当前状态给出端ロ电平变化；c)根据当前状态处理寄存器和非易失存储器的数据变化；d)根据数据和端ロ变化执行对应的分支流程。ニ、人机信息处理模块本模块用于采集按键输入，并以液晶显示信息三、光强数据采集和处理模块是根据一定时间间隔采集两路模数转换数据，井根据一定的判断标准给出当前状态信息的模块。四、通讯管理模块遵照一定的通讯协议，发送和接收来自其它串行ロ设备数据的管理模块。五、參数管理模块通过对芯片内存储器RAM和电路板上的非易失存储器EEPROM的数据访问，保存和更新测试所使用的參数的管理模块。六、错误处理模块为了保证程序在非正常条件下仍不致出现问题，在未能获得期望端ロ状态和数据时给出相应错误的显示信息或端ロ状态的保障性管理模块。七、数据计算模块本软件最终输出的结果是关于粘度及相关物理量的数据，需要进行一定的数据运算，对于单片机本身不能直接处理的如指数/对数/双精度数乘除法等复杂运算，可通过调用NEC编译器提供的库函数clO. Iib和clOf. Iib的相关函数实现。由遍布在各个程序内的子程序以及调用组成。ノV、硬件驱动模块实现测量的整个过程依赖对硬件资源的输入输出端ロ的控制.对这些端ロ的控制是单片机的基本功能，其本身的硬件通过软件代码实现驱动。 ·
权利要求1.ー种全自动粘度钟，其特征在于，包括单片机(1)，单片机(I)上连接有存储器(9)、液晶显示器(10)、RS485端ロ(5)、气泵(3)、电磁阀(4)、电源(2)、红外发射模块⑶和程控放大模块出)，程控放大模块(6)上设有红外接收模块(7);单片机上还与包含6个键值的三个按键(11)相连。
2.根据权利要求I所述的全自动粘度钟，其特征在于所述存储器(9)为IIC总线协议访问的掉电信息存储介质。
3.根据权利要求I所述的全自动粘度钟，其特征在于所述液晶显示器(10)的液晶驱动芯片以3个ロ线与单片机(I)相连。
4.根据权利要求I所述的全自动粘度钟，其特征在于所述RS485端ロ(5)的协议转换芯片为MAX485芯片，通过UARTO端ロ与单片机⑴相连。
5.根据权利要求I所述的全自动粘度钟，其特征在于所述气泵(3)通过场效应管与单片机⑴相连。
6.根据权利要求I所述的全自动粘度钟，其特征在干所述电磁阀(4)上还设有电流驱动芯片。
7.根据权利要求I所述的全自动粘度钟，其特征在于所述程控放大模块(6)包括程控放大器和数字电位器。
专利摘要本实用新型公开了一种全自动粘度钟，包括单片机(1)，单片机(1)上连接有存储器(9)、液晶显示器(10)、RS485端口(5)、气泵(3)、电磁阀(4)、电源(2)、红外发射模块(8)和程控放大模块(6)，程控放大模块(6)上设有红外接收模块(7)；单片机上还与三个按键(11)相连，共6个键值。本实用新型可以使用嵌入式软件编制的控制粘度测量电路的程序控制其硬件资源，完成乌氏测量法粘度的测量。本实用新型可采用自动调光技术提升了测量的精度，也大大增加了硬件的使用寿命；本实用新型拥有RS485通讯接口，与PC等安装ViscoBee软件通讯，实现数据交换。
文档编号G01N11/06GK202404000SQ20122002745
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者朱叶飞, 朱安生, 雒亮 申请人:杭州中旺科技有限公司