0℃恒溫器裝置的設計

【摘 要】 為了解決熱電偶溫度傳感器現(xiàn)場校準冷端補償問題，開發(fā)了一種便攜式無線監(jiān)控0℃恒溫器。0℃恒溫器由恒溫箱結(jié)合溫度傳感器及無線發(fā)射模塊組成，利用手機終端實時監(jiān)控恒溫箱內(nèi)冰水混合物溫度。通過不同環(huán)境溫度下實驗表明，該0℃恒溫器溫度波動范圍（-0.04～+0.05）℃，恒溫器溫度的保持時間>3.4h，能夠滿足檢定或校準具有參考端溫度自動補償?shù)臏囟葍x表和現(xiàn)場對熱電偶等進行冷端補償?shù)囊蟆?/p>

【關(guān)鍵詞】 0℃恒溫器 無線發(fā)射模塊 溫度補償

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.09.013

1 引言

0℃是在一個標準大氣壓（101325Pa）下，冰和純水的平衡溫度。在檢定或校準具有參考端溫度自動補償?shù)臏囟榷蝺x表和熱電偶時候，0℃恒溫器是不可缺少的配套設備。因為熱電偶分度表是在參考端溫度為0℃的條件下分度的，溫度儀表按分度表來制造的，所以熱電偶參考端溫度應保持在0℃，在JJG74-2005《工業(yè)過程測量記錄儀檢定規(guī)程》、JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》、JJF1183-2007《溫度變送器校準規(guī)范》、JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》、JJF1262-2010《鎧裝熱電偶校準規(guī)范》等國家技術(shù)文件中明確規(guī)定0℃恒溫器的溫度偏差不超過±0.1℃。如果偏離了規(guī)定的要求，對檢定或校準的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

由于目前使用的0℃恒溫器，大多數(shù)是由冰水混合物制作而成，使用人員不能實時監(jiān)控冰瓶內(nèi)的溫度值，因此，要研究設計一個0℃恒溫器裝置，可以在任何時間地點通過隨身攜帶的移動設備顯示恒溫器內(nèi)部溫度，為開展檢定或校準具有參考端溫度自動補償?shù)臏囟葍x表和現(xiàn)場對熱電偶等進行冷端補償，滿足規(guī)程或規(guī)范的要求，提供快捷、方便、準確的裝置，是十分必要的。

2 0℃恒溫器設計

0℃恒溫器裝置可分為硬件和軟件兩部分，硬件部分由DS18B20溫度傳感器、STC89C52單片機、HC-05藍牙串口模塊、LED12864顯示器和FLUKE溫度數(shù)據(jù)采集器組成。軟件部分由單片機溫度數(shù)據(jù)采集程序、Android藍牙編程、計算機測試軟件采用Labview編寫（如圖1）。

溫度監(jiān)控采用數(shù)字傳感器DS18B20，將溫度信號直接轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號送入單片機進行實時采集，通過 LCD12864液晶顯示器將溫度實時顯示。溫度傳感器測量溫度值同時通過串口傳送給藍牙模塊HC-05，傳輸?shù)紸ndroid手機和電腦上，通過APP應用軟件在手機顯示屏上直接實時顯示恒溫器的溫度，實現(xiàn)恒溫箱內(nèi)溫度的無線實時監(jiān)控。手機接收到藍牙傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，溫度如果在（0±0.1）℃范圍內(nèi)，手機顯示為溫度正常，字體為黃色，不振動報警。溫度高于0.1℃或低于-0.1℃，則手機顯示溫度不正常，字體為紅色，同時有振動報警，可以實現(xiàn)報警功能。手機通過APP軟件可以對數(shù)字溫度傳感器測量溫度進行在線修正，在使用前對溫度傳感器校準后，輸入校準值來修正傳感器，實現(xiàn)在線修正，以保證計量結(jié)果的準確性。基于虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了0℃恒溫器溫度測試系統(tǒng)，通過藍牙實現(xiàn)計算機與溫度檢測單元的通信，用來評定0℃保溫器的性能。

3 實驗研究測試

通過虛擬儀器技術(shù)對0℃恒溫器溫度測試系統(tǒng)，首先對數(shù)字溫度傳感器進行了校準，然后分別在環(huán)境溫度10℃、20℃和30℃的條件下，對0℃恒溫器內(nèi)的恒溫器的溫度范圍、恒溫器溫度的最大允許誤差、恒溫器溫度的保持時間進行了測試。

測試結(jié)果為恒溫器的溫度范圍（-0.04～+0.05）℃；恒溫器溫度的誤差0.05℃；恒溫器溫度的保持時間>3.4h，能夠滿足檢定或校準具有參考端溫度自動補償?shù)臏囟葍x表和現(xiàn)場對熱電偶等進行冷端補償?shù)囊蟆？梢詽M足規(guī)程或規(guī)范的要求，提供快捷、方便、準確的裝置。

4 結(jié)論

本項目所研究設計的微型0℃恒溫器裝置（以下簡稱恒溫器），可以在任何時間地點通過隨身攜帶的移動設備顯示恒溫器溫度，為開展檢定或校準具有參考端溫度自動補償?shù)臏囟葍x表和現(xiàn)場對熱電偶等進行冷端補償，滿足規(guī)程或規(guī)范的要求，提供快捷、方便、準確的裝置。

參考文獻

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[2]鄒川陽.Android平臺中藍牙設備的應用[J].軟件導刊，2012（07）

[3]鄭琛瑤，董真杰.基于Android和藍牙通信的信號源控制系統(tǒng)設計[J].艦船電子工程，2013（04）

作者簡介

李穎，本科，高級工程師，熱學檢測室主任，從事熱學計量工作26年。

（責任編輯：張曉明）