一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法

摘要

一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法，通过将T12型烙铁芯与K型标准热电偶充分接触后，加热T12型烙铁芯，热量传导给K型标准热电偶，利用微处理器控制电路测量出K型标准热电偶的电压，并根据其热电偶系数得到烙铁芯温度，同时测量出待测T12型烙铁芯中热电偶电压；并自动控制T12型烙铁芯的通电电流，使T12型烙铁芯加热到不同温度，重复测量不同温度下T12型烙铁芯中热电偶电压，最后得出T12型烙铁芯中热电偶的电压值与温度的系数表，最终将此系数表通过USB接口输出到操作控制端。本发明可以根据要求调节烙铁芯温度，控制温度在一定范围内，避免温度过高损害烙铁芯性能，克服了目前烙铁芯测温仪不能自动测量、数据不精准、操作不方便等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法，属于电子技术应用的测温控制领域。

背景技术

电烙铁是一种基础焊接工具，作为主要组成的烙铁芯起着转换能量、传输热量的作用。T12型烙铁芯是目前市场上常用的一种电烙铁芯，是一种将加热丝、测温热电偶集成在一起的烙铁芯，在进行温度控制时，需要根据其热电偶的电压和热电偶系数计算温度，进行加热时间的调节。

因此，设计T12烙铁芯的控制电路时，需要知道T12烙铁芯中的热电偶系数，才能准确的控制烙铁温度。目前广泛采用的烙铁芯测温仪需要手工逐点测量、功能单一、测温不精准，市场上没有现成专用于T12烙铁芯的热电偶系数测量的装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置及其使用方法。T12型烙铁芯内部将加热芯和测温热电偶集成在一起，本发明中，通过将T12型烙铁芯和K型标准热电偶相接触，使得两种热电偶温度相同，通过微控制器控制高精度模数转换模块采集两种热电偶的电压，对比K型标准热电偶的电压温度系数表，得出T12型烙铁芯的电压值与温度的对应关系，并将此系数表通过USB接口输出到操作控制端。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置，其特征在于，该装置包括控制模块、温度采集模块、报警模块、控温模块、仪器外壳以及用于固定T12型烙铁芯的烙铁芯支架；所述控制模块包括输入接口、微处理器及输出接口，所述温度采集模块包括K型标准热电偶和高精度模数转换模块；

所述K型标准热电偶、烙铁芯支架置于仪器外壳外侧顶部，所述控制模块、高精度模数转换模块、控温模块置于仪器外壳内部；

所述T12型烙铁芯与K型标准热电偶相接触，且K型标准热电偶和T12型烙铁芯分别与高精度模数转换模块连接；所述高精度模数转换模块通过输入接口与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端通过输出接口分别与报警模块、控温模块连接；所述仪器外壳上还设有USB接口，该USB接口与微处理器的通信串口连接。

进一步地，所述仪器外壳的壳体顶部前半侧设有凹陷，所述K型标准热电偶置于该凹陷位置。

进一步地，所述仪器外壳顶部的中间位置设有支撑架，该支撑架由两块支撑板构成；所述烙铁芯支架置于两支撑板之间，烙铁芯支架左、右两侧分别通过插销与相应的支撑板相连，使烙铁芯支架倾斜置于仪器外壳顶部，烙铁芯支架的一端指向凹陷位置；所述T12型烙铁芯固定于烙铁芯支架的凹槽内，且T12型烙铁芯的尖头与K型标准热电偶接触。

进一步地，所述支撑架一侧设有用于调节烙铁芯支架角度的旋转手柄。

进一步地，所述报警模块包括报警指示灯，该报警指示灯置于USB接口的前方。

上述自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）以K型标准热电偶作为测温元件，将其放置在仪器外壳顶部前半侧的凹陷位置；将T12型烙铁芯插入烙铁芯支架的凹槽并固定，调节旋转手柄，将烙铁芯支架调整至合适角度时，T12烙铁芯的尖头与K型标准热电偶充分接触；

2）连接电源，通过控温模块给T12烙铁芯加热，T12烙铁芯将热传导给K型标准热电偶，通过高精度模数转换模块，把当前温度下的K型标准热电偶和T12烙铁芯中热电偶的电压转换成数字量进行比较计算；由于标准K型热电偶的热电偶系数已知，通过这一系数可以推出T12烙铁芯热电偶的温度，然后得出T12烙铁芯中热电偶的温度-电压关系；微处理器控制控温模块对T12烙铁芯持续加热，得出T12型烙铁芯中热电偶在不同温度下的电压值，即微控制器就可以自动测量得到T12型烙铁芯中热电偶的系数表；

3）将T12型烙铁芯中热电偶的系数表通过USB接口输出到操作控制端（即PC机），当T12烙铁芯的温度超过设定值，微处理器通过报警模块进行报警，并通过控温模块降低T12烙铁芯上的电流输出，停止烙铁芯温度的继续升高，达到保护T12烙铁芯的目的。

本发明通过将T12型烙铁芯与K型标准热电偶充分接触后，加热T12型烙铁芯，热量传导给K型标准热电偶，利用微处理器控制电路测量出K型标准热电偶的电压，并根据其热电偶系数得到烙铁芯温度，同时测量出待测T12型烙铁芯中热电偶电压；并自动控制T12型烙铁芯的通电电流，使T12型烙铁芯加热到不同温度，重复测量不同温度下T12型烙铁芯中热电偶电压，最后得出T12型烙铁芯中热电偶的电压值与温度的系数表，最终将此系数表通过USB接口输出到操作控制端。

本发明可以根据要求调节烙铁芯温度，控制温度在一定范围内，避免温度过高损害烙铁芯性能，克服了目前烙铁芯测温仪不能自动测量、数据不精准、操作不方便等问题。

本发明的优点和效果在于：

本发明利用微控制器控制控温模块对T12烙铁芯进行自动加热，并通过温度采集模块对T12烙铁芯内热电偶的电压进行测量。微控制器自动反复进行这一过程，得出T12型烙铁芯不同温度下的电压值，最后得到其热电偶系数表。并可通过通讯接口将热电偶系数表传送到电脑（PC机）中保存。自动测量过程提高了测量效率，降低了测量误差。

本发明装置将T12型烙铁芯插入烙铁芯支架内并固定，通过烙铁芯支架与内部电路相连，给T12型烙铁芯加热，通过旋转手柄调节烙铁芯支架的角度，便于T12型烙铁芯更准确地将温度传导给K型标准热电偶。

本发明操作简单，可行性高，实用性强，具有良好的应用市场。本发明可以精确地测出T12型烙铁芯中热电偶的温度；得到此烙铁芯热电偶的可用工作范围，便于判断适合某种工作要求。可根据要求调节烙铁芯温度，控制温度在一定范围内，避免温度过高损害烙铁芯性能。

本发明以K型热电偶作为标准热电偶对T12型烙铁芯进行温度测量，造型小巧，易于放置，操作简单，因而在投入市场上后具有实用性强的优势，从而能够产生明显的经济效益。

附图说明

图1为本发明电路连接示意图；

图2为本发明立体结构示意图；

图中：1控制模块、2温度采集模块、3报警模块、4控温模块、5仪器外壳、6 T12型烙铁芯、7烙铁芯支架、11输入接口、12微处理器、13输出接口、21 K型标准热电偶、22高精度模数转换模块、31报警指示灯、51支撑板、52旋转手柄、53 USB接口、54凹陷位置。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的技术方案进一步详细说明。

一种自动测量T12型烙铁芯中热电偶系数的装置，该装置包括控制模块1、温度采集模块2、报警模块3、控温模块4、仪器外壳5、用于固定T12型烙铁芯6的烙铁芯支架7。

控制模块1包括输入接口11、微处理器12及输出接口13，温度采集模块2包括K型标准热电偶21和高精度模数转换模块22。K型标准热电偶21、T12型烙铁芯22与高精度模数转换模块22连接，微处理器12的输入端通过输入接口11与高精度模数转换模块22连接，微处理器12的输出端通过输出接口13与报警模块3、控温模块4连接。

报警模块3包括报警指示灯31，T12型烙铁芯22与烙铁芯支架41连接；仪器外壳5包括支撑架、旋转手柄52和USB接口53，外壳顶部前半部分有长方形凹陷54，该凹陷内部放有K型标准热电偶。控制模块1置于仪器外壳5内部，高精度模数转换模块22置于仪器外壳5内部。

烙铁芯支架7置于仪器外壳5的外部，并且左右各通过一个小圆柱与支撑架相连（即支撑架由两块支撑板51构成，烙铁芯支架7置于两支撑板之间，烙铁芯支架左、右两侧分别通过插销与相应的支撑板相连，使烙铁芯支架倾斜置于仪器外壳顶部，烙铁芯支架的一端指向凹陷位置），通过支撑架实现烙铁芯支架和仪器外壳内的电路连接，从而对烙铁芯支架供电，给烙铁芯加热。旋转手柄52置于右侧的支撑架51外上方，USB接口53置于仪器外壳5的外部右侧；报警指示灯31置于USB接口53的前方。

该装置使用方法如下：

本发明以微控制器作为控制核心，以K型标准热电偶作为测温元件，标准热电偶与T12型烙铁芯充分接触。把T12型烙铁芯插入烙铁芯支架凹槽并固定，调节旋转手柄至合适角度时，T12烙铁芯尖头将与K型标准热电偶接触。

连接电源，通过控温模块给T12烙铁芯加热，将热传导给K型标准热电偶，通过高精度模数转换模块，把K型标准热电偶和T12烙铁芯中热电偶的电压转换成数字量进行比较计算。

由于标准K型热电偶的热电偶系数已知，通过这一系数可以推出T12烙铁芯内热电偶的温度-电压关系。控温模块控制对T12烙铁芯连续加热，微控制器就可以自动测量得到T12型烙铁芯中热电偶的系数表。

将T12型烙铁芯中热电偶的系数表通过USB接口输出到操作控制端（微处理器有通信的串口，串口通过转换芯片，转成USB信号，可与PC机相连）。当热电偶的温度超过一定范围（为设定值，如500℃），微处理器通过报警模块进行报警，并降低T12烙铁芯热电偶上的电流输出，停止烙铁芯温度的继续升高，达到控制温度的目的。

微处理器通过测出控温模块中可调电阻上的电压，再测量出T12烙铁芯上热电偶电压，得到烙铁芯当前的温度值，将其与设定的加热温度值二者比较；如果T12烙铁芯温度低，就改变可调电阻的电流进行加热；如果T12烙铁芯温度高了，就断电流不加热。这个调节不是简单的开关，而是PID（比例，积分，微分）调节的方法。

微处理器通过测出可调电阻上的电压，得到要设定的加热温度值，再测量出T12烙铁芯上热电偶电压，得到烙铁芯当前的温度值，二者比较，如果T12烙铁芯温度低，就改变电流加热；如果T12烙铁芯温度高了，就断电流不加热。这个调节不是简单的开关，而是PID（比例，积分，微分）调节的方法。微处理器是通过两级开关电路和PID算法控制烙铁芯上电流的通断时间来控制加热的温度的；控温模块是控制电流通断的模块，通过电流通断来控制加热还是停止加热。