采用仪表放大器和高精度的ADC模数转换器实现。仪表放大器具有优良的测试精度,极高的共模抑制比,和极高的输入阻抗。仪表放大器的采用可以消除对原测试电路的影响,避免工业干扰的引入,并能获得优良的测量精度。综合测试台称重传感器信号在微伏级变化,信号比较微弱。需要把信号放大约60dB。而这个微伏级信号被偏置在5—8mV的直流电平上,因此在信号调理中采用了“减法电路”,最大可能地消减直流电平。经放大、滤波、直流消减和缓冲等信号调理后,信号送入高精度ADC进行采样。采用16位的ADC并舍去波动的低2位,使关键数据保证绝对的精确和可靠。每次力测量,采集值4次,取其平均值作为结果。
触头自闭力、反力、接触电阻、触头压力是本设计的主要内容。避免人工干预、最大程度的自动化是设计的思想。同时,对设备运行中可能出现的非理想因素做充分的考虑。
回路电阻的测试采用高精度回路电阻测试仪,保证电阻测试的灵敏和稳定。
本次综合测试台中对于触头压力的测试是通过称重测试仪来实现的,该设备具备RS232通讯接口,我们通过此接口可以直接读取测量数值。
采用仪表放大器和高精度的ADC模数转换器实现。仪表放大器具有优良的测试精度,极高的共模抑制比,和极高的输入阻抗。仪表放大器的采用可以消除对原测试电路的影响,避免工业干扰的引入,并能获得优良的测量精度。综合测试台称重传感器信号在微伏级变化,信号比较微弱。需要把信号放大约60dB。而这个微伏级信号被偏置在5—8mV的直流电平上,因此在信号调理中采用了“减法电路”,最大可能地消减直流电平。经放大、滤波、直流消减和缓冲等信号调理后,信号送入高精度ADC进行采样。采用16位的ADC并舍去波动的低2位,使关键数据保证绝对的精确和可靠。每次力测量,采集值4次,取其平均值作为结果。
自闭力和反力:
自闭力是在真空开关产品通路的断开瞬间(指示灯刚熄灭)时读取的,并且要满足以下条件:脚踏没有加载100A电流,且施加了至少30N的拉力。
反力的读取是依靠“反力手动按钮”的,并且要满足以下条件:真空开关产品通路断开(指示灯保持熄灭),脚踏没有加载100A电流,且施加了至少40N的拉力。
这里确定的30N和40N是为了尽可能的满足所有开关产品的测试,包含了那些非合格产品的检测。实际调试中发现,30N的门限值比较低,加之真空开关产品通路的严重抖动和多次通断,所得到的“自闭力”是好几个。真实的自闭力应该只有一个,并且是所施加的拉力最大的那一个,据此,我们在上位机中对“伪自闭力”进行剔除。
反力的读取请在称重显示器稳定显示反力时按下“反力手动按钮”,数据将立即读取。
接触电阻测量:
接触电阻大约是微欧的,其在真空开关上面的压降大约是1.5mV级别,属于微弱信号。采用仪表放大器进行57dB的放大。由于被测信号是交流信号,因此电路中采用了超低频滤波和平均值检测方法。后续电路采用16位的ADC并舍去波动的低2位,使关键数据保证绝对的精确和可靠。测试操作人员在测量内阻时,在加入测量表笔的过程中,必然会引入接触噪声。我们在设计中采用多次采样,并判断稳定值的方法对一些数据进行取舍,最后取其平均值的方法得到结果。
电阻的测量是表笔加上后,并且满足以下条件时读取的:脚踏踩下加载100A电流,至少施加了500N的正压力,真空开关产品通路连通(指示灯亮),并至少检测到电阻值大于4μΩ。在同时满足上述条件下,将延迟100ms后开始读取电阻值,读取进行4次并取平均值作为检测结果。
测电阻时,不要求先接入表笔后踩压脚踏,但我们建议您这样做,并且表笔尽可能的稳定接触。这样做一方面节约电力,另一方面得到的电阻值可能更准确。后接入表笔可能会引入难以消除的信号接触毛刺。如果对电阻的自动测量结果不满意,可以释放脚踏后再次踩下,将进行再次的自动电阻测量。
数据通讯采用隔离的RS232总线。
操作流程说明:
综合测试台改造方案中由于参数获取的时间点具有瞬发性,并受人为因素影响过大,因此在尽量保持原有设备的操作方式的同时,本方案中略增加了一些操作,具体方式如下:
综合测试台操作流程:
自闭力采集
摇动手柄,当状态指示灯熄灭时按下数据采集开关,系统将记录此值并作为自闭力值。
反力采集
摇动手柄到规定圈数按下数据采集开关,系统将记录此值并作为反力值。
电阻值采集
踩下脚踏板给被测管子加上适当电流,用电阻测量表笔接触管子两端,系统将记录此值并作为电阻值。
触头压力采集
操作过程中需要采集压力时按下数据采集开关,系统将记录此值并作为触头压力。
欣泰信息采集系统:
改造的工控机采用工控机,配置 2G内存 500G硬盘,操作台为可移动操作台。
工控机中预装有SQLServer2008及接口管理系统,完成对产品的测试数据的采集及将数据向服务器数据库的推送。
本系统是为配合MES系统而开发的,用以配合硬件设备,将硬件采集到的数据自动检测获取并保存到本地数据库。
当扫描产品后,系统自动显示产品编码或特征信息。需要记录测力值时,由人工触发系统实时记录和显示,回路电阻的测试由脚踏开关动作后延时进行采样提取,需要提取的参数测试完成后,系统自动生成测试结果数据库字段表(主表和备份表),两份表字段内容完全相同,以备MES系统读取备份数据库表内容。
综合测试台数据采集系统操作主界面如下:
综合测试台数据采集系统数据查询界面如下:
综合测试台数据采集系统人员权限分配界面如下:
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