基于模数转换器ICL7135和传感器实现LSD－2C智能开口闪点测定仪的设计

作者：阎智义;陈戈珩

“闪点”是表征石油产品储运安全性的一项指标，单位是摄氏度，它表明石油产品在此温度时如遇到明火将会引起“爆鸣”，危及设备及人身安全。因此，石油产品出厂前和用户进货入库前都要先测试闪点，以确保安全。

手动仪表最大不足是升温特性不佳，很难按国家标准及国际标准线性升温。实测时温度变动太大，得出的闪点值重复性很差。而我们根据标准要求，新开发的LSD-2C智能开口闪点测定仪，整机运行完全由微电脑控制，操作者一次键入预闪点后，测试过程即完全自动进行。如果操作者预置不当还会发出声音报警拒绝执行，并能对测试结果进行判断。其主要特点如下：

测温系统采用4位半A/D转换芯片ICL7135作为模数转换器，传感器输出的模拟信号直接变成BCD码输出；火焰扫划系统实现了自动化；闪火点检测采用新型材料、特殊结构的传感器件；为了有效地控制温升，使之满足国家标准和国际标准的要求，采用了模糊逻辑算法控制温升；闪点值除可以用LED显示外，尚可以用所配的微型打印机，自动打印出测试时间、油号、气压、预闪点、闪点值，并给出诊断结果。测试过程完全符合国家标准和国际标准，具有完善的气压校正功能。其总体框图如图1所示。

图1 整机方框图


图2 测温电路

单元电路设计

测温部分

测温部分电路如图2所示，其中测温传感器采用BA2铂电阻，0℃时电阻为100W，温度为100℃时为138.5W，平均每度变化0.385W，流过铂电阻的电流平均为2.37mA，即每度变化为0.915mv，近似的可以看作温度变化1℃电桥输出电压1 mv。

控温系统

控温过程的调节方式由软件编程决定，其流程图如图4所示。控温采用模糊逻辑算法的脉宽调制方式，由8031的P1.3输出调宽脉冲经7407隔离后，再经光控可控硅MOC3020隔离控制加热器，炉丝功率为600W。应当指出，加热系统采用炉盘加热，惰性很大，这给控温带来困难。

闪火检测系统

本系统可分为火焰检测器，高通滤波器，阈值设定及比较器等部分。闪火信号（低电平有效）经8031的P3.2口送往单片机。为了鉴别闪火，在程序中设有选票表决程序，只有经过一定次数的低电平后才认为有效。

火焰检测器采用了200W白炽灯的钨丝（已制成螺旋状），阻值大约在200Ω左右，并制成网状，置于油杯上方。这样无论闪火点在油杯上方的何处，都能有效地检测闪火。既使传感器的十分之一受热，也足以使比较器LM339翻转。

闪点检测电路如图3。闪火信号经隔离、限幅之后送入LM339的反相端。当V+-V-大于2mv，输出即为高电平，但如确切为高电平（4.5V），V+须比V-高7mv。为了抗干扰，我们设置V+-V-=30mv，这样既可以对干扰信号进行幅度鉴别，又可防止LM339失调电压温漂导致的输入电平摆动。

阈值不可降的太低，因为在油杯温度超过200℃时，绝缘材料电导增加，会使V+下降，严重时会产生虚报闪点现象。

图3 闪火检测电路图


图4 控温流程图

几个待解决的问题

1、闪火检测传感器虽然灵敏度高，检测可靠，但长期使用骨架易变形，今后应考虑用特制陶瓷骨架。

2、打印机的抗干扰问题，打印机无硬件控制电路，在受到干扰的时候，会连续走纸打印。在无人值守的情况下，会浪费打印纸并降低打印机的寿命，应当增加一个定时继电器，强行限定打印机的一次运行时间，避免在故障时，盲目长期运转。

结语

LSD-2C智能开口闪点测定仪，经过设计，试制改进再试制几个循环制成样机。一年多来的试用表明：本机确可以按国家标准和国际标准进行测试，为废止现行的落后的国家标准，代之以较先进的国际标准提供了物质基础。