一種多通道工業(yè)電雷管電阻檢測儀的設(shè)計(jì)

商丘工學(xué)院　劉　琳　徐忠根

一種多通道工業(yè)電雷管電阻檢測儀的設(shè)計(jì)

商丘工學(xué)院劉琳徐忠根

本文設(shè)計(jì)研究的工業(yè)電雷管電阻檢測儀是根據(jù)自動(dòng)化檢測技術(shù)的要求，設(shè)計(jì)的一種具有多通道自動(dòng)化檢測的裝置，屬于工業(yè)用檢測設(shè)備中的一種?？梢酝瑫r(shí)一次把10個(gè)待測樣品放在測試儀的輸入端進(jìn)行測試，而且這10路測試通道獨(dú)立工作，互不影響；為了便于對(duì)檢測樣品的質(zhì)量和測試儀通道的狀態(tài)進(jìn)行判斷，測試儀設(shè)計(jì)了聲音和燈光報(bào)警提示功能；而且，電雷管測試儀的10個(gè)通路的電路輸出端口都可以與PLC及其機(jī)械裝置相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測功能。

10路測試通道；聲音和燈光報(bào)警；PLC；自動(dòng)檢測

引言

為了適合生產(chǎn)廠家規(guī)?；a(chǎn)和爆破現(xiàn)場大批量快速檢測的要求等問題。電子儀器就要提供出檢測準(zhǔn)確、操作快捷方便、高效可靠的工業(yè)電雷管質(zhì)量檢測儀器。

本文就是在這種社會(huì)要求的前提下，對(duì)目前市場上存在的電雷管電阻檢測儀［1］進(jìn)行了改造，使之具有多通道同時(shí)快速檢測的功能，并對(duì)檢測結(jié)果逐一進(jìn)行質(zhì)量判定，對(duì)不合格產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)排除和剔除。

1.設(shè)計(jì)思路

1.1設(shè)計(jì)目的

本文研究設(shè)計(jì)的電雷管測試儀的主要技術(shù)原理是測試儀輸入端把待測電雷管樣品的電阻值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓值，送給同相比例運(yùn)算放大器和窗口比較器［2］進(jìn)行判別，窗口比較器根據(jù)輸入端電壓的范圍決定輸出端電壓。從而判斷輸入端檢測樣本的質(zhì)量是否合格。并通過LED指示燈顯示待測樣品的質(zhì)量。而且，在電路中留有專用的USB接口，這些USB接口可以和PLC連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測功能。而且在測試的瞬間快速自動(dòng)的把電阻值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷合格與否，并同時(shí)以數(shù)字、聲、光指示。該數(shù)據(jù)處理方式能有效地減少或杜絕在測試過程中把橋絲電阻值［3］偏小的產(chǎn)品通常容易誤判為合格的現(xiàn)象。

1.2設(shè)計(jì)思路

為了快速準(zhǔn)確的進(jìn)行工業(yè)電雷管電阻的檢測，本文從三個(gè)方面對(duì)工業(yè)電雷管電阻檢測儀進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)。

第一方面：多功能多路測試

針對(duì)目前市場上電雷管測試儀都是一次只能進(jìn)行測驗(yàn)一個(gè)待測樣品的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了多路的電雷管測試通道，可以同時(shí)一次把10個(gè)待測樣品放在測試儀的輸入端進(jìn)行測試，而且這10路測試通道獨(dú)立工作，互不影響。這10路測試通道具有以下特點(diǎn)：

（2）每一個(gè)測試通路都具有獨(dú)立的聲音和燈光報(bào)警提示功能，而且互不影響。

（3）沒有都有相應(yīng)的USB接口和對(duì)應(yīng)的PLC及其機(jī)械裝置相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測出的合格樣品和不合格樣品進(jìn)行進(jìn)行自動(dòng)分離的功能。

（4）每一路測試通道的電路原理都是相同，這樣的設(shè)計(jì)便于在測試儀出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行檢測和維修。

（5）在測試儀的面板上，整齊而且有規(guī)則的排列這10路通道的三種指示燈和報(bào)警器，檢測人員很容易根據(jù)指示燈和報(bào)警器進(jìn)行判斷測試樣品的狀態(tài)。

第二方面：多路聲光報(bào)警提示功能

為了便于對(duì)檢測樣品的質(zhì)量和測試儀通道的狀態(tài)進(jìn)行判斷，測試儀設(shè)計(jì)了聲音和燈光報(bào)警提示功能，聲音和燈光可以直接的告訴檢測人員測試儀通路的狀態(tài)是開路、短路或有載狀態(tài)。10路聲音和燈光的主要功能顯示分為下列五種：

（1）當(dāng)測試通道的輸入端有待測樣品，或者說測試電路形成閉合回路時(shí)，黃色的指示燈亮。

（2）當(dāng)待測樣品質(zhì)量合格，即待測電雷管的電阻在測試儀設(shè)定的合格電阻值范圍內(nèi)時(shí)，綠色指示燈亮。

（3）當(dāng)待測樣品質(zhì)量不合格，即待測電雷管的電阻在測試儀設(shè)定的合格電阻值范圍外，或者待測電雷管的電阻發(fā)生短路時(shí)。第一個(gè)紅色指示燈亮。而且對(duì)應(yīng)的蜂鳴器就會(huì)報(bào)警。

（4）當(dāng)測試通道的輸入端沒有待測樣品，即輸入端開路時(shí)，第二個(gè)紅色指示燈亮。

（5）當(dāng)待測電雷管樣品的電阻開路時(shí)，第二個(gè)紅色指示燈亮。

第三方面：與PLC連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測功能

為了提高工作效率，便于檢測人員快速高效的進(jìn)行電雷管的測試工作，電雷管測試儀的10個(gè)通路的電路輸出端口都可以與PLC及其機(jī)械裝置相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測功能。當(dāng)電雷管測試儀檢測出電雷管的質(zhì)量不合格時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)亮，蜂鳴器也會(huì)報(bào)警。如果通過USB接口與PLC及其機(jī)械裝置相連接，當(dāng)測試電雷管質(zhì)量不合格時(shí)，除了聲光報(bào)警之外，同時(shí)機(jī)械裝置也會(huì)在PLC程序驅(qū)動(dòng)下，自動(dòng)的撿出這個(gè)不合格品。并在樣品的表面打印出“不合格”的標(biāo)志。

2.設(shè)計(jì)原理圖

任一通道電阻檢測電路框圖如圖1所示：

圖1　工業(yè)電雷管電阻檢測儀電路框圖

（1）采集電路

為了把工業(yè)電雷管的電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行檢測，在電路的輸入端，設(shè)置了信號(hào)采集電路，把待測工業(yè)電雷管的電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸入到后級(jí)電路進(jìn)行檢測。

（2）數(shù)據(jù)比較和判斷輸出電路

數(shù)據(jù)比較電路的輸入信號(hào)是采集電路輸出的電壓信號(hào)，如果輸入的電壓信號(hào)處于比較器的測試范圍，比較器就會(huì)輸出一個(gè)“高”電平或“低”電平，后級(jí)的判斷輸出電路采集到這個(gè)“高”電平或“低”電平信號(hào)后，就會(huì)對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行判斷檢測，如果信號(hào)的值處于合格范圍，判斷輸出就通過（pass），如果信號(hào)的值超出了設(shè)定的合格范圍，即信號(hào)太大或者太小時(shí)，判斷輸出就不通過。

如果采集電路的輸出信號(hào)超出了數(shù)據(jù)比較電路的測試范圍，即輸入端開路或短路的情況，數(shù)據(jù)比較器就不會(huì)處理這種信號(hào)，信號(hào)就會(huì)有和數(shù)據(jù)比較電路并列的運(yùn)算電路進(jìn)行運(yùn)算判斷，由運(yùn)算結(jié)果判斷是輸入端開路還是輸入端短路。

（3）運(yùn)算-判斷輸出-運(yùn)算電路

運(yùn)算-判斷輸出-運(yùn)算電路的輸入信號(hào)是數(shù)據(jù)比較和判斷輸出電路的輸出信號(hào)，如果這個(gè)信號(hào)不合格，就不能通過數(shù)據(jù)比較和判斷輸出電路的檢測，那么，這個(gè)不合格的信號(hào)就由后級(jí)的運(yùn)算-判斷輸出-運(yùn)算電路進(jìn)行分析和運(yùn)算，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)負(fù)載（后級(jí)聲光電路）進(jìn)行報(bào)警工作。

圖3　工業(yè)電雷管電阻檢測儀電阻測試電路

3.電路原理圖分析

（1）電源電路

圖2　電源電路

本測試儀可以直接使用220V交流電源，電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。（2）檢測電路

工業(yè)電雷管電阻檢測儀電阻測試電路如圖3所示。

（3）輸入電路

在測試的輸入端，采用的是電阻分壓限流裝置，待測樣品RX與的電阻串聯(lián)分壓，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐导s為的電壓信號(hào)作為同相比例運(yùn)算電路的輸入信號(hào)，因?yàn)椋裕琔X很小，把LM358看成是理想的集成運(yùn)算放大器，其輸入端的凈輸入電壓和凈輸入電流均為零，即具有“虛斷”和“虛短”兩個(gè)特點(diǎn)，所以同相比例運(yùn)算電路的輸入端的電流可以表示為：

其大小與RX的值有關(guān)，所以，當(dāng)RX變化時(shí)，電路的輸入信號(hào)就發(fā)生變化，那么輸出結(jié)果就跟著變化，進(jìn)而判斷電雷管檢測儀電阻值是否處于合格范圍內(nèi)。

（4）電壓比較器電路及后級(jí)電路

設(shè)正比例運(yùn)算電路的輸出信號(hào)為U1，U1就是后級(jí)窗口比較器的輸入信號(hào)，LM393是雙電壓比較器集成電路，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器RP=10K可以任意滑動(dòng)，進(jìn)而確定電壓比較器的上限和下限。

當(dāng)U1的值超過電壓比較器的上門限電壓值或小于電壓比較器的下門限電壓值時(shí)，電壓比較器輸出為“0”，經(jīng)過U2B（74LS08）與門電路后，綠色二極管就不發(fā)光，U2B（74LS08）與門電路的后級(jí)電路是U4A（74LS04）反相器電路，U4A反相器的輸出就是“1”； U1信號(hào)就經(jīng)另一個(gè)LM393構(gòu)成的集成運(yùn)算放大器，驅(qū)動(dòng)其工作。如果U1的值大于比較器的上門限電壓，U1A（LM393）構(gòu)成的集成運(yùn)算放大器的輸出就是“0”，這個(gè)低電平“0”就會(huì)直接驅(qū)動(dòng)后級(jí)的U4A（74LS04）反相器電路，使U4B（74LS04）反相器電路的輸出為“1”，驅(qū)動(dòng)黃色二極管發(fā)光，表示測試通道輸入端處于“開路”或者“無樣本”狀態(tài)；如果U1的值小于電壓比較器的下門限電壓值，經(jīng)過U1A（LM393）構(gòu)成的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的輸出為“1”，此時(shí)，U2A（74LS08）的輸出就為高電平“1”；驅(qū)動(dòng)黃燈電路的U4A（74LS04）和驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置的U2A（74LS08）都與另一個(gè)U2A（74LS08）相接，U2A（74LS08）一個(gè)輸入端和氣缸相連，氣缸和測試臺(tái)相連接，如測試端有輸入樣本，氣缸的輸入端子就顯示為高電平“1”，則三極管Q1（8051）的輸入端就是高電平，可以驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行報(bào)警工作，如果測試臺(tái)沒有檢測樣本，三極管Q1（8051）的輸入端就是低電平“0”，其后級(jí)的報(bào)警電路就不工作，表示測試沒有檢測樣本。進(jìn)而可以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的plc程序和機(jī)械裝置。當(dāng)輸入端的檢測樣本不合格時(shí)，U2A（74LS08）就會(huì)驅(qū)動(dòng)后級(jí)的報(bào)警裝置，報(bào)警裝置包括由三極管Q1（8051）組成的紅色報(bào)警燈電路，此時(shí)紅色二極管會(huì)發(fā)光；也包括由Q2（8050）組成的紅色蜂鳴器報(bào)警電路，還有光電耦合器，光電耦合器驅(qū)動(dòng)繼電器K1（5VDC）工作，繼電器K1（5VDC）驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的PLC程序，進(jìn)而連接對(duì)應(yīng)的機(jī)械裝置動(dòng)作。

4.結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的電雷管電阻測試儀是為滿足社會(huì)化大生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。多路通道電路的設(shè)置讓使用者大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并為其帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益；對(duì)應(yīng)通道報(bào)警電路的設(shè)置為使用者在檢測到不合格電阻時(shí)提供了方便；USB接口電路的設(shè)置，讓儀器的功能大大擴(kuò)展，同時(shí)也讓使用者在檢測過程中降低了錯(cuò)誤率的發(fā)生，為使用者進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量分類時(shí)提供了方便。

［1］李顯圣.多功能電阻測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)［J］.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（6）：5-8.

［2］童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)［M］.高等教育出版社，2006.

［3］白瑞祥，嚴(yán)楠.靜電放電對(duì)電火工品橋絲影響的實(shí)驗(yàn)研究［J］.火工品，2012（3）：9-12.

基于CGC控制技術(shù)的新型LED日光燈研制，河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)：14B480002；基于光伏發(fā)電的智能照明在綠色城市發(fā)展中的應(yīng)用研究，2016河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：62102210361。

劉琳（1978-），河南商丘人，河南省商丘工學(xué)院信息與電子工程學(xué)院教師，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娮优c通信工程，主要研究方向：傳感器技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)。