吳莉萍,汪懷嚴(yán),王文婷

(1.重慶電池總廠,重慶 401120；2.天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,天津 300160)

單片微型計(jì)算機(jī)(MCU,簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī))是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī),需要較強(qiáng)的抗干擾能力,靠程序運(yùn)行,通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)各種功能,最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。電池生產(chǎn)企業(yè)使用以單片機(jī)為控制核心的電池檢測(cè)儀,代替人工驗(yàn)電,并隨生產(chǎn)需要不斷完善,不僅可準(zhǔn)確檢測(cè)電池的電參數(shù),還使電池機(jī)械傳動(dòng)的速度得到控制,提高了生產(chǎn)效率。

本文作者介紹了使用DJF-3電池三參數(shù)檢測(cè)儀(江門(mén)產(chǎn))、DCS-4N電池三參數(shù)智能測(cè)試儀(江門(mén)產(chǎn))和EYD-400型電池電參數(shù)自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)(蘇州產(chǎn))的一些經(jīng)驗(yàn)和做法。

1 DJF-3電池三參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)

1.1 工作原理[1]

由一對(duì)觸頭通過(guò)電纜連接至儀器的接線柱,工作時(shí),由電池的同步信號(hào)啟動(dòng)檢測(cè)電壓(U)和短路電流(I)信號(hào)。首先,由UA741型高增益運(yùn)算通用放大器和ADC0809型數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),發(fā)送到中央處理器(CPU)進(jìn)行檢測(cè),將測(cè)得的電壓和電流值分別與預(yù)先設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值比較,并在發(fā)光二極管(LED)顯示器上顯示檢測(cè)值,不符合標(biāo)準(zhǔn)的不合格電池由執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥(鐵)剔除,從而完成電池的檢測(cè)工作。在此基礎(chǔ)上發(fā)展的DCS-4N電池三參數(shù)智能測(cè)試儀,是有兩組相同檢測(cè)線路和機(jī)械觸頭的檢測(cè)設(shè)備,工作原理與DJF-3電池三參數(shù)檢測(cè)儀相同,但在機(jī)械速度不變的情況下,檢測(cè)電池的數(shù)量提高了一倍。

1.2 組成部分及主要原件

同步信號(hào)由12N-04型磁性接近開(kāi)關(guān)提供,由接近開(kāi)關(guān)的閉合提供啟動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；運(yùn)放采用 UA741,模/數(shù)轉(zhuǎn)換采用ADC0809；控制核心采用Z80-CPU,存儲(chǔ)器采用可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)寫(xiě)入預(yù)設(shè)程序和2114靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM),輸入/輸出(I/O)接口采用Z80-PIO,時(shí)鐘頻率為4 MHz；顯示器采用七段 LED,標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定和修正用5K、10K電阻；執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電磁鐵或電磁閥。

1.3 技術(shù)指標(biāo)

電壓測(cè)量范圍為1.00～1.99 V,測(cè)量精度為±0.01 V；電流測(cè)量范圍為0～9.9 A,測(cè)量精度為±0.1 A；檢測(cè)速度為≤120只/min；工作環(huán)境溫度為10～40℃。

1.4 使用方法

1.4.1 安裝方法

L接觸頭用紫銅做成,分別與電池的正、負(fù)極接觸,將連接頭的測(cè)量電纜線接到驗(yàn)電儀后面的“+-”接線柱上；將接近開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸頭接到同步信號(hào)接線柱上；執(zhí)行機(jī)構(gòu)與可控硅的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)相連,電源插座接220 V交流電源。

1.4.2 調(diào)整方法

若同步信號(hào)與電池接觸時(shí)不同步,可調(diào)整磁鐵的感應(yīng)位置；顯示的檢測(cè)值與實(shí)際值出現(xiàn)偏差,可通過(guò)可調(diào)電阻調(diào)整檢測(cè)值。

1.5 注意事項(xiàng)

連接觸頭與儀表的電纜線截面積應(yīng)盡可能大一些,否則檢測(cè)值會(huì)出現(xiàn)偏差,同時(shí)連接觸頭應(yīng)保持干凈；同步開(kāi)關(guān)的位置也影響檢測(cè)的正常進(jìn)行,應(yīng)仔細(xì)調(diào)整好。

1.6 故障分析

1.6.1 開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)后無(wú)任何顯示

原因有:①電源插座上無(wú)電或插頭未插牢固；②電源的整流電路部分中,三端穩(wěn)壓集成電路7805已損壞,使控制系統(tǒng)無(wú)工作電壓。

1.6.2 電池剔除過(guò)多

原因有:①電池本身有問(wèn)題；②觸頭、電纜線、接線柱未接牢固；③觸頭臟污；④顯示值未調(diào)準(zhǔn)；⑤內(nèi)部電子元件出現(xiàn)故障,如I/O集成塊(PIO)、UA741；⑥同步開(kāi)關(guān)位置不當(dāng)；⑦執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥內(nèi)彈簧失效。

1.6.3 不剔除

原因有:①同步開(kāi)關(guān)位置不當(dāng)；②電磁閥(鐵)及連線有故障,可控硅出現(xiàn)故障。

2 EYD-400型電池電參數(shù)自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)

2.1 工作原理[2-3]

EYD-400型電池電參數(shù)自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)是采用雙微處理器(MPU)智能控制技術(shù)的機(jī)電一體化設(shè)備,特點(diǎn)和優(yōu)越處在于把測(cè)量與傳動(dòng)結(jié)合在一起,更適合于在生產(chǎn)線上與其他裝置(如與電池包裝或裝箱設(shè)備)相配合使用。它可分為兩大部分:檢測(cè)剔除部分和傳動(dòng)部分。檢測(cè)剔除部分由1個(gè)單片機(jī)控制,對(duì)被測(cè)電池瞬時(shí)檢測(cè),數(shù)字顯示電池的開(kāi)路電壓、負(fù)載電壓和短路電流實(shí)測(cè)值。與采用撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定的基準(zhǔn)值相比較,當(dāng)檢測(cè)為不合格時(shí),將電池剔除列隊(duì)移出,不損傷被測(cè)電池。當(dāng)檢測(cè)堿錳電池的負(fù)載電壓時(shí),可以設(shè)置“激活”功能使負(fù)壓檢測(cè)更加穩(wěn)定。同時(shí)還可以通過(guò)專(zhuān)用通信電纜的通信口與電腦相連,實(shí)時(shí)傳送檢測(cè)數(shù)據(jù)到電腦,接受電腦控制。電池傳動(dòng)部分也由1個(gè)單片機(jī)控制,并配有步進(jìn)電機(jī)組件,能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要有效地控制檢測(cè)速度,具有高可靠性與安全性,也為檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度提供可靠的保障。

2.2 技術(shù)指標(biāo)

由撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定高限開(kāi)路電壓,低限開(kāi)路電壓,負(fù)荷電壓,短路電流基準(zhǔn)值。

開(kāi)路、負(fù)載電壓的測(cè)量范圍均為 0～1.790 V,分辨率均為0.001 V；短路電流的測(cè)量范圍為 0～30.00 A,分辨率為0.01 A；負(fù)載電阻為3.9 Ω(可更換),儀器測(cè)量?jī)?nèi)阻≥1 MΩ。

2.3 安裝、調(diào)試、使用

2.3.1 設(shè)備的安裝

應(yīng)用水平儀或水平尺調(diào)整設(shè)備的4個(gè)底腳,使設(shè)備工作臺(tái)面保持水平,設(shè)備安放好后,同時(shí)保證與后級(jí)設(shè)備的連接與匹配。為保證生產(chǎn)流水線的正常運(yùn)行,當(dāng)后級(jí)設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)時(shí),電池電參數(shù)檢驗(yàn)機(jī)將自動(dòng)停機(jī),同時(shí)前級(jí)設(shè)備也相應(yīng)停機(jī)。后一級(jí)設(shè)備停機(jī)時(shí),產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào),如24 V的電信號(hào)(正常運(yùn)行時(shí)該信號(hào)為低),該信號(hào)通過(guò)設(shè)備的光電隔離接口接入,從而對(duì)前級(jí)設(shè)備進(jìn)行控制。

2.3.2 調(diào)試

在電源、氣源均連接正常后,確保電源、氣源無(wú)誤,接通電源開(kāi)關(guān)。按下設(shè)備下部控制面板“停止、運(yùn)行、手動(dòng)”中的“手動(dòng)”按鍵,設(shè)備的傳動(dòng)帶緩慢移動(dòng),同時(shí),減速感應(yīng)器的紅色指示燈間隔閃亮,表明設(shè)備的傳動(dòng)部分和減速傳感部分沒(méi)有問(wèn)題。按下“運(yùn)行”按鍵,警示燈的黃燈常亮,設(shè)備將以設(shè)定的速度正常運(yùn)行。如果在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)檢測(cè)不到電池,設(shè)備將自動(dòng)停機(jī)。按下“停止”按鍵,設(shè)備將立即停止運(yùn)行,警示燈的黃燈熄滅。在設(shè)備檢測(cè)顯示箱的面板上,調(diào)整“速度系數(shù)”撥碼開(kāi)關(guān),使檢驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行速度與后級(jí)匹配；調(diào)節(jié)“進(jìn)料調(diào)節(jié)器”上的螺母,使電池進(jìn)入檢測(cè)槽時(shí)密集排列在一起,落入檢測(cè)槽時(shí)比較順暢。

根據(jù)要求設(shè)定好電池的合格基準(zhǔn)值。將被測(cè)電池手工放入電池測(cè)試倉(cāng)中,與前(右側(cè))觸頭接觸,按動(dòng)檢測(cè)顯示箱面板上的“點(diǎn)動(dòng)”按鈕,顯示Ⅰ路電池的檢測(cè)數(shù)據(jù),再將該電池與后(左側(cè))觸頭接觸,按動(dòng)“點(diǎn)動(dòng)”按鈕,顯示Ⅱ路電池的檢測(cè)數(shù)據(jù)。比較兩組數(shù)據(jù),開(kāi)路電壓的差值應(yīng)小于2 mV,負(fù)載電壓的差值應(yīng)小于12 mV,短路電流的誤差可能較大。用標(biāo)準(zhǔn)的電壓表、電流表實(shí)際檢測(cè)電池的端電壓(即開(kāi)路電壓)和短路電流,調(diào)整檢測(cè)顯示箱右側(cè)的“電壓調(diào)整”、“電流調(diào)整”電位器,使儀器的顯示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓表的顯示值一致。

將被檢測(cè)電池在進(jìn)料機(jī)構(gòu)中排放整齊,按下“運(yùn)行”按鍵,傳送帶將電池送入測(cè)試倉(cāng)。調(diào)整進(jìn)料傳動(dòng)帶的速度,使進(jìn)入測(cè)試倉(cāng)的電池不擠、不空。

3 結(jié)論

EYD-400型電池電參數(shù)自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,檢測(cè)精度高檢測(cè)速度達(dá)到300只/min以上,特別適用于 LR6、LR03電池的檢測(cè),在檢測(cè)電池時(shí),整盒或整盆(數(shù)量達(dá)1 000只)可一次進(jìn)入儲(chǔ)存盤(pán),減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。運(yùn)行過(guò)程中,誤判漏判情況較少。與原我廠引進(jìn)韓國(guó)LR6檢測(cè)設(shè)備相比,提高了檢測(cè)精度和速度,且剔除的不合格電池有序排列,減少了短路及自放電的幾率。

[1]LI Yu-hua(李運(yùn)華).機(jī)電控制[M].Beijing(北京):Beijing Aerospace University Press(北京航空航天大學(xué)出版社),2003.

[2]RUI Yan-nian(芮延年).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].Beijing(北京):Mechanical Industry Press(機(jī)械工業(yè)出版社),2004.1-36.

[3]WANG ZHong-jie(王中杰),YU Zhang-xiong(余章雄),CHAI Tian-you(柴天佑).智能控制綜述[J].Basic Automation(基礎(chǔ)自動(dòng)化),1998,5(6):1-6.