LSD-2C智能開(kāi)口閃點(diǎn)測(cè)定儀

摘   要： 本文介紹了智能開(kāi)口閃點(diǎn)測(cè)定儀的總體設(shè)計(jì)及部分單元電路的設(shè)計(jì)。提出的新方法對(duì)開(kāi)發(fā)石油產(chǎn)品自動(dòng)化檢測(cè)儀表和其他智能儀表都有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞： 開(kāi)口； 閃點(diǎn)； 閃點(diǎn)試驗(yàn)；
概述
“閃點(diǎn)”是表征石油產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)安全性的一項(xiàng)指標(biāo)，單位是攝氏度，它表明石油產(chǎn)品在此溫度時(shí)如遇到明火將會(huì)引起“爆鳴”，危及設(shè)備及人身安全。因此，石油產(chǎn)品出廠前和用戶進(jìn)貨入庫(kù)前都要先測(cè)試閃點(diǎn)，以確保安全。
手動(dòng)儀表最大不足是升溫特性不佳，很難按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)線性升溫。實(shí)測(cè)時(shí)溫度變動(dòng)太大，得出的閃點(diǎn)值重復(fù)性很差。而我們根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，新開(kāi)發(fā)的LSD-2C智能開(kāi)口閃點(diǎn)測(cè)定儀，整機(jī)運(yùn)行完全由微電腦控制，操作者一次鍵入預(yù)閃點(diǎn)后，測(cè)試過(guò)程即完全自動(dòng)進(jìn)行。如果操作者預(yù)置不當(dāng)還會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警拒絕執(zhí)行，并能對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行判斷。其主要特點(diǎn)如下：
測(cè)溫系統(tǒng)采用4位半A/D轉(zhuǎn)換芯片ICL7135作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，傳感器輸出的模擬信號(hào)直接變成BCD碼輸出；火焰掃劃系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化；閃火點(diǎn)檢測(cè)采用新型材料、特殊結(jié)構(gòu)的傳感器件；為了有效地控制溫升，使之滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用了模糊邏輯算法控制溫升；閃點(diǎn)值除可以用LED顯示外，尚可以用所配的微型打印機(jī)，自動(dòng)打印出測(cè)試時(shí)間、油號(hào)、氣壓、預(yù)閃點(diǎn)、閃點(diǎn)值，并給出診斷結(jié)果。測(cè)試過(guò)程完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，具有完善的氣壓校正功能。其總體框圖如圖1所示。

圖1 整機(jī)方框圖

圖2 測(cè)溫電路

單元電路設(shè)計(jì)
測(cè)溫部分
測(cè)溫部分電路如圖2所示，其中測(cè)溫傳感器采用BA2鉑電阻，0℃時(shí)電阻為100W，溫度為100℃時(shí)為138.5W，平均每度變化0.385W，流過(guò)鉑電阻的電流平均為2.37mA，即每度變化為0.915mv，近似的可以看作溫度變化1℃電橋輸出電壓1 mv。
控溫系統(tǒng)
控溫過(guò)程的調(diào)節(jié)方式由軟件編程決定，其流程圖如圖4所示。控溫采用模糊邏輯算法的脈寬調(diào)制方式，由8031的P1.3輸出調(diào)寬脈沖經(jīng)7407隔離后,再經(jīng)光控可控硅MOC3020隔離控制加熱器,爐絲功率為600W。應(yīng)當(dāng)指出,加熱系統(tǒng)采用爐盤(pán)加熱,惰性很大,這給控溫帶來(lái)困難。
閃火檢測(cè)系統(tǒng)
本系統(tǒng)可分為火焰檢測(cè)器,高通濾波器,閾值設(shè)定及比較器等部分。閃火信號(hào)(低電平有效)經(jīng)8031的P3.2口送往單片機(jī)。為了鑒別閃火,在程序中設(shè)有選票表決程序,只有經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的低電平后才認(rèn)為有效。
火焰檢測(cè)器采用了200W白熾燈的鎢絲(已制成螺旋狀)，阻值大約在200Ω左右，并制成網(wǎng)狀，置于油杯上方。這樣無(wú)論閃火點(diǎn)在油杯上方的何處，都能有效地檢測(cè)閃火。既使傳感器的十分之一受熱，也足以使比較器LM339翻轉(zhuǎn)。
閃點(diǎn)檢測(cè)電路如圖3。閃火信號(hào)經(jīng)隔離、限幅之后送入LM339的反相端。當(dāng)V+-V-大于2mv，輸出即為高電平，但如確切為高電平(4.5V)，V+須比V-高7mv。為了抗干擾，我們?cè)O(shè)置V+-V-=30mv，這樣既可以對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行幅度鑒別，又可防止LM339失調(diào)電壓溫漂導(dǎo)致的輸入電平擺動(dòng)。
閾值不可降的太低，因?yàn)樵谟捅瓬囟瘸^(guò)200℃時(shí)，絕緣材料電導(dǎo)增加，會(huì)使V+下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生虛報(bào)閃點(diǎn)現(xiàn)象。

圖3  閃火檢測(cè)電路圖

圖4  控溫流程圖

幾個(gè)待解決的問(wèn)題
1、閃火檢測(cè)傳感器雖然靈敏度高，檢測(cè)可靠，但長(zhǎng)期使用骨架易變形，今后應(yīng)考慮用特制陶瓷骨架。
2、打印機(jī)的抗干擾問(wèn)題，打印機(jī)無(wú)硬件控制電路，在受到干擾的時(shí)候，會(huì)連續(xù)走紙打印。在無(wú)人值守的情況下，會(huì)浪費(fèi)打印紙并降低打印機(jī)的壽命，應(yīng)當(dāng)增加一個(gè)定時(shí)繼電器，強(qiáng)行限定打印機(jī)的一次運(yùn)行時(shí)間，避免在故障時(shí)，盲目長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)語(yǔ)
LSD-2C智能開(kāi)口閃點(diǎn)測(cè)定儀，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，試制改進(jìn)再試制幾個(gè)循環(huán)制成樣機(jī)。一年多來(lái)的試用表明：本機(jī)確可以按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，為廢止現(xiàn)行的落后的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，代之以較先進(jìn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)?！?/p>

參考文獻(xiàn)
1   趙信,周彬.巧用4位半數(shù)字電壓表.計(jì)算機(jī)工程.1990, No1
2  何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社.1990
3  中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3536.石油產(chǎn)品閃點(diǎn)和燃點(diǎn)測(cè)定法(克利夫蘭開(kāi)口杯法)
4  ISO2592.Determination of flash and fire points_cleveland open cup method