基于ADuC824的石油闪点测试系统

　　1 引言

　　在规定的条件下, 加热石油产品所逸出的蒸汽与空气形成的混合气接触火焰发生瞬间闪火时的最低温度称为闪点。从油品闪点可判断其馏分组成的轻重, 鉴定油品发生火灾的危险性, 判断是否混入轻馏分等。因此闪点测定对于油品的生产、储运和使用具有重要意义。

　　开口闪点测定原理是把油样装入试验杯中到规定的刻线,首先升高试样的温度, 然后缓慢升温, 当接近闪点时, 恒速升温。在规定的温度间隔, 以一个小的试验火焰横着通过试杯, 用试验火焰使液体表面上的蒸汽发生闪火的最低温度作为开口闪点的测定结果。目前, 国内所使用的闪点测试仪自动化水平不高, 控温困难, 操作繁琐, 受人为因素影响较大, 测试结果不够准确。针对以上问题, 设计了一种新型的基于 ADuC824 的石油闪点测试仪, 该仪器按照 GB/T3536- 83(91)《石油产品闪点和燃点测定(克利夫兰开口杯法)》的要求设计, 用高性能单片机ADuC824 对整个测温过程进行实时控制处理, 具有较强的计算功能、精确的控制功能和多样的显示功能等优点, 有效地解决了以前同类测试仪器所存在的一系列问题, 提高了测试的自动化水平。

　　2 系统结构

    ADuC824是美国 AD 公司出品的高性能微控制器, 是一种具有真正意义的完整的数据采集系统芯片。它在单个芯片内集成了双路高精度∑- △ADC、温度传感器、程控增益放大器PGA、8 位 MCU、FlashMemory、RAM 以及定时器/ 计数器等功能部件, 具有 52 引脚, 采用 PQFP(即塑料四方形扁平)封装。在所设计的石油闪点测试仪中, 以 ADuC824 单片机为核心组成的测试系统结构如图1 所示:

　　3 测温与控温

　　3.1 测温

　　Pt100 型铂热电阻由于精度高、体积小而广泛应用于高精度测温场合。其在 0℃时的阻抗为 100Ω, 并随着温度的变化而几乎成线性变化。在本系统中采用 PT100 来检测油样温度。若使恒定的电流流过 RTD, RTD(与温度成一定比例)的压降被测量, 但在一定温度之上保持精确恒定的电流源很难, 所以这种方法很少被采用。测量电压的一个更为准确的方法是采用比例方法。用这种方法可把一个电阻与 RTD 串联起来。电阻器产生的参数电压直接传到 A/D 转换器中。电流的波动可被忽略, 因为他们在参考电阻和 RTD 上都有一定比例的下降。利用图2所示的电路来测量Pt100 产生的电压。

　　在ADuC824 芯片中包括一个可编程的增益放大器(PGA),它可直接与低电平信号连接。使用这种 A/D 转换器就不再需要分离的微分放大器。为了使测量可靠, 要求通过 RTD 更大的电流, 而考虑热效应又必须在RTD (I2R)上流过较小的电流, 100Ω 的 RTD 使用 200μA 电流源, 这样所产生的 4mW 的热效应可忽略。