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

商丘工學(xué)院劉琳徐忠根

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

10路測試通道；聲音和燈光報警；PLC；自動檢測

引言

為了適合生產(chǎn)廠家規(guī)模化生產(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要求的前提下，對目前市場上存在的電雷管電阻檢測儀［1］進行了改造，使之具有多通道同時快速檢測的功能，并對檢測結(jié)果逐一進行質(zhì)量判定，對不合格產(chǎn)品進行自動排除和剔除。

1.設(shè)計思路

1.1設(shè)計目的

本文研究設(shè)計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)換為對應(yīng)的電壓值，送給同相比例運算放大器和窗口比較器［2］進行判別，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，實現(xiàn)自動化檢測功能。而且在測試的瞬間快速自動的把電阻值數(shù)據(jù)進行處理，判斷合格與否，并同時以數(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)計思路

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

第一方面：多功能多路測試

針對目前市場上電雷管測試儀都是一次只能進行測驗一個待測樣品的情況，我們設(shè)計了多路的電雷管測試通道，可以同時一次把10個待測樣品放在測試儀的輸入端進行測試，而且這10路測試通道獨立工作，互不影響。這10路測試通道具有以下特點：

（2）每一個測試通路都具有獨立的聲音和燈光報警提示功能，而且互不影響。

（3）沒有都有相應(yīng)的USB接口和對應(yīng)的PLC及其機械裝置相連接，實現(xiàn)對檢測出的合格樣品和不合格樣品進行進行自動分離的功能。

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

（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警器，檢測人員很容易根據(jù)指示燈和報警器進行判斷測試樣品的狀態(tài)。

第二方面：多路聲光報警提示功能

為了便于對檢測樣品的質(zhì)量和測試儀通道的狀態(tài)進行判斷，測試儀設(shè)計了聲音和燈光報警提示功能，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，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，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。第一個紅色指示燈亮。而且對應(yīng)的蜂鳴器就會報警。

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

（5）當(dāng)待測電雷管樣品的電阻開路時，第二個紅色指示燈亮。

第三方面：與PLC連接，實現(xiàn)自動檢測功能

為了提高工作效率，便于檢測人員快速高效的進行電雷管的測試工作，電雷管測試儀的10個通路的電路輸出端口都可以與PLC及其機械裝置相連接，實現(xiàn)自動檢測功能。當(dāng)電雷管測試儀檢測出電雷管的質(zhì)量不合格時，對應(yīng)的指示燈會亮，蜂鳴器也會報警。如果通過USB接口與PLC及其機械裝置相連接，當(dāng)測試電雷管質(zhì)量不合格時，除了聲光報警之外，同時機械裝置也會在PLC程序驅(qū)動下，自動的撿出這個不合格品。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)換為電壓信號進行檢測，在電路的輸入端，設(shè)置了信號采集電路，把待測工業(yè)電雷管的電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號輸入到后級電路進行檢測。

（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是采集電路輸出的電壓信號，如果輸入的電壓信號處于比較器的測試范圍，比較器就會輸出一個“高”電平或“低”電平，后級的判斷輸出電路采集到這個“高”電平或“低”電平信號后，就會對這個信號進行判斷檢測，如果信號的值處于合格范圍，判斷輸出就通過（pass），如果信號的值超出了設(shè)定的合格范圍，即信號太大或者太小時，判斷輸出就不通過。

如果采集電路的輸出信號超出了數(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)比較器就不會處理這種信號，信號就會有和數(shù)據(jù)比較電路并列的運算電路進行運算判斷，由運算結(jié)果判斷是輸入端開路還是輸入端短路。

（3）運算-判斷輸出-運算電路

運算-判斷輸出-運算電路的輸入信號是數(shù)據(jù)比較和判斷輸出電路的輸出信號，如果這個信號不合格，就不能通過數(shù)據(jù)比較和判斷輸出電路的檢測，那么，這個不合格的信號就由后級的運算-判斷輸出-運算電路進行分析和運算，進而驅(qū)動負載（后級聲光電路）進行報警工作。

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為的電壓信號作為同相比例運算電路的輸入信號，因為，所以，UX很小，把LM358看成是理想的集成運算放大器，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”兩個特點，所以同相比例運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，電路的輸入信號就發(fā)生變化，那么輸出結(jié)果就跟著變化，進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電路

設(shè)正比例運算電路的輸出信號為U1，U1就是后級窗口比較器的輸入信號，LM393是雙電壓比較器集成電路，兩個滑動變阻器RP=10K可以任意滑動，進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，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）與門電路的后級電路是U4A（74LS04）反相器電路，U4A反相器的輸出就是“1”； U1信號就經(jīng)另一個LM393構(gòu)成的集成運算放大器，驅(qū)動其工作。如果U1的值大于比較器的上門限電壓，U1A（LM393）構(gòu)成的集成運算放大器的輸出就是“0”，這個低電平“0”就會直接驅(qū)動后級的U4A（74LS04）反相器電路，使U4B（74LS04）反相器電路的輸出為“1”，驅(qū)動黃色二極管發(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)成的運算放大器，運算放大器的輸出為“1”，此時，U2A（74LS08）的輸出就為高電平“1”；驅(qū)動黃燈電路的U4A（74LS04）和驅(qū)動報警裝置的U2A（74LS08）都與另一個U2A（74LS08）相接，U2A（74LS08）一個輸入端和氣缸相連，氣缸和測試臺相連接，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)動其進行報警工作，如果測試臺沒有檢測樣本，三極管Q1（8051）的輸入端就是低電平“0”，其后級的報警電路就不工作，表示測試沒有檢測樣本。進而可以驅(qū)動對應(yīng)的plc程序和機械裝置。當(dāng)輸入端的檢測樣本不合格時，U2A（74LS08）就會驅(qū)動后級的報警裝置，報警裝置包括由三極管Q1（8051）組成的紅色報警燈電路，此時紅色二極管會發(fā)光；也包括由Q2（8050）組成的紅色蜂鳴器報警電路，還有光電耦合器，光電耦合器驅(qū)動繼電器K1（5VDC）工作，繼電器K1（5VDC）驅(qū)動對應(yīng)的PLC程序，進而連接對應(yīng)的機械裝置動作。

4.結(jié)論

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

［1］李顯圣.多功能電阻測試儀的設(shè)計與實習(xí)［J］.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，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，嚴楠.靜電放電對電火工品橋絲影響的實驗研究［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)校重點科研項目計劃，項目編號：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)項目，項目編號：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)域為電子與通信工程，主要研究方向：傳感器技術(shù)，信號處理技術(shù)。