一,、 前言
零件在加工過程中由于受各種熱的影響而產(chǎn)生變形， 從而導(dǎo)致原有的加工精度遭到破壞或直接引起加工誤差,。對于精密加工而言,，熱變形的影響尤為顯著，由此而引起的加工誤差約占總加工誤差的40%以上,。本文給出一種對軸類零件的溫度進(jìn)行較準(zhǔn)確測量的系統(tǒng)組成,，系統(tǒng)由單片機(jī)80C552為控制核心，簡單可靠,，精度高,。同時能計(jì)算出在不同溫度下軸的熱變形量。
二,、 傳感器組成及接口電路
1．傳感器組成
傳感器采用Pt溫度傳感器,，如圖1所示。
圖1 Pt溫度傳感器
這種傳感器是由一個直徑為30 微米的鉑絲繞成的線圈被夾在兩層聚酰亞胺箔片之間,，通過兩條鎳帶與外界連接,，其厚度只有0.3mm厚，易用于曲面的溫度測量,，熱損失極少,，測量面積較大，達(dá)到快速響應(yīng),。在實(shí)際使用中,，把它粘貼在弧形的磁鐵內(nèi)側(cè)，在進(jìn)行溫度測量時,，將磁鐵吸附在軸上即可使用,，方便快捷。如下圖2所示：
圖2 測量軸的溫度傳感器組成
2．接口電路
從溫度傳感器送來的信號進(jìn)入放大器,，放大器采用AD521 集成測量放大器,，這種放大器具有高輸入阻抗，低失調(diào)電流,，高共模抑制比的特點(diǎn),，其增益可以在0.1-1000范圍內(nèi)調(diào)整，增益的調(diào)整不需要精密的外接電阻，各種增益參數(shù)已進(jìn)行了內(nèi)部補(bǔ)償,。它能很好的抑制由工頻,、靜電和電磁耦合等引起的共模干擾和電源電壓噪聲，其放大電路原理如圖3所示,。
圖3 信號放大電路原理圖
其中4 腳和6腳為外接調(diào)零端,，可外接10KΩ電阻，負(fù)電源調(diào)零,，14和2腳為外接增益電阻,，10和13腳為外接反饋電阻。系統(tǒng)具有零點(diǎn)誤差補(bǔ)償功能,，單片機(jī)工作時先使輸入端接地,，經(jīng)過測量放大電路、A/D和接口電路送到單片機(jī)的非零數(shù)據(jù)就是零點(diǎn)誤差,。并把獲取的零點(diǎn)誤差保存起來,，然后再把每次采集數(shù)據(jù)與零點(diǎn)誤差的差值作為有效采樣值，消除系統(tǒng)的零點(diǎn)誤差,。
三,、系統(tǒng)組成及測量原理
系統(tǒng)硬件電氣原理如圖4所示
圖4 系統(tǒng)組成原理圖
系統(tǒng)的硬件部分主要由前端輸入電路、人機(jī)界面電路,、CPU及外圍電路組成,。所需要的元器件有：CPU采用PHILIPS 80C552、EPROM為2764,、傳感器采用PT溫度傳感器（精度等級為0.5級,，測量范圍-80℃--+180℃）、AD521測量放大器,、4片數(shù)碼管,、4x4鍵盤,。
CPU 采用PHLIPS80C552,，其引腳排布有兩種方式，一種是68引腳的PLCC封裝,，另一種是80引腳的QFP80封裝,。這里采用第一種排布方式的片子。由于80C552內(nèi)部帶有一個10位A/D轉(zhuǎn)換器,，故硬件電路省略了A/D轉(zhuǎn)換器,，而且還可以能獲得更高的分辨率。
系統(tǒng)程序主要包括兩部分,，一是系統(tǒng)監(jiān)控管理程序,，另一部分是采樣測量程序。
單片機(jī)首先進(jìn)行初始化,，程序的初始狀態(tài)設(shè)置為運(yùn)行狀態(tài),，除剛通電進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)外,，以后程序須判斷狀態(tài)標(biāo)志位，根據(jù)判斷結(jié)果程序進(jìn)入編程或運(yùn)行狀態(tài),。在運(yùn)行狀態(tài)下無法對參數(shù)進(jìn)行編輯,，只能讀出參數(shù)，巡回檢測輸入信號并顯示出溫度值,，通過按鍵操作,，顯示出所測軸的伸縮量。在編輯參數(shù)的狀態(tài)下系統(tǒng)不進(jìn)行測量,，剛進(jìn)入編程狀態(tài)時要求輸入編程允許的密碼,，在輸入密碼正確的前提下，可以通過鍵操作設(shè)定或修改參數(shù),，并將參數(shù)存入CPU,。
鍵盤為4X4 行列矩陣,，可以配置16個按鍵,。4位LED顯示器用于顯示溫度值，小數(shù)點(diǎn)放在倒數(shù)第一位前,。為了節(jié)約單片機(jī)I/O口硬件資源及時間資源,，簡化電路，LED 顯示器采用動態(tài)顯示方式,。其中段選線占用一個8位的I/O口,，即P4口，而位選線占用一個4位的I/O口,，即P3.4—P3.7口,。由于各位的段選線是并聯(lián)的，段選碼的輸出對各位來說是相同的,。若要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符,，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻,，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài),，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時,，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼,。即在某一時刻，4位LED中只有選通的那一位顯示字符,，而其他 3位是熄滅的,。
四、結(jié)束語
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，提高了數(shù)字化程度,，可以取代熱電耦來進(jìn)行溫度檢測,，保證了系統(tǒng)檢測的可靠性和穩(wěn)定性。選用其他類型的傳感器,，可以實(shí)現(xiàn)對不同零件的溫度測量,，具有良好的前景。