劉侃 姬紅生

摘要：本文介紹一款以ARMstm32f107處理器為系統(tǒng)核心，檢測硅鋼片表面涂層絕緣電阻系數(shù)。利用抽樣檢測法檢測硅鋼片出廠的合格率，作為該廠家生產(chǎn)的硅鋼片是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的判斷依據(jù)之一。涂層檢測合格率是硅鋼片檢測標(biāo)準(zhǔn)之一。涂層絕緣性達(dá)不到要求將直接影響相關(guān)電氣產(chǎn)品，例如電機(jī)和變壓器的效率，鐵芯的渦流損耗等。硅鋼片表面絕緣電阻檢測儀的開發(fā)就是為了方便人們使用它測量涂層的絕緣電阻系數(shù)，使用它的專業(yè)軟件可以批量管理檢測數(shù)據(jù)。檢測儀主要由三個部分組成：（1）硬件部分：本系統(tǒng)以ARMstm32處理器作為核心，外圍由供電電源模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、機(jī)械控制、系統(tǒng)通信、數(shù)控電源電路、繼電器驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)采集電路等組成。（2）軟件部分：主要是控制機(jī)械動力裝置；主動切換十路測量電路；同時還需提供數(shù)控電源、采集數(shù)據(jù)及系統(tǒng)通信等。（3）上位機(jī)部分：檢測儀需要數(shù)據(jù)顯示、運算、存儲和打印等功能。借助LabView軟件，可以實現(xiàn)上述功能。

關(guān)鍵詞：ARMSTM32F107處理器；硅鋼片；表面涂層電阻

中國是一個能源消費大國。由于人口多、能源分布不均勻的原因，將一次能源轉(zhuǎn)為二次能源，然后輸送給能源極度缺乏的東部地區(qū)，其中采用電力輸送是一種常見方式。中國霧霾污染嚴(yán)重，其中產(chǎn)生因素有工業(yè)廢氣排放，汽車尾氣，城市火電廠等。為建設(shè)美麗中國，治理環(huán)境更是當(dāng)務(wù)之急，其中大力發(fā)展新能源，減少化石燃料的使用為其中一種源頭治理方式。大力電力新能源汽車為我國的大趨勢。充電，變電和電機(jī)的安全，穩(wěn)定和效率需要完善和發(fā)展，硅鋼作為原材料需要進(jìn)一步發(fā)展。

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

在2007年，國家對電工鋼產(chǎn)業(yè)市場制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，出臺了GBT 25222007國家標(biāo)準(zhǔn)，這是我國在這一領(lǐng)域的第二部國家標(biāo)準(zhǔn)，第一部在1988年發(fā)布，為電力和電機(jī)發(fā)展提供了高標(biāo)準(zhǔn)的原材料，同時這也是一項綜合標(biāo)準(zhǔn)，即《電工鋼片（帶）表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法的研究》。

采用此方法的每一個觸頭都由直流獨立供電，即：

鉆頭和鋼板基體連接，涂層附著在基體上，涂層連接5*（1±1%）Ω電阻，在電阻的電源一側(cè)和鉆頭間檢測電壓值，達(dá)到500*（1±1%）mv并保持不變，電流在0～1A的范圍內(nèi)。兩邊的螺旋鉆頭和試樣構(gòu)成回路，選取樣片或樣帶，從中截取大于測試平臺10%面積的樣片或樣帶構(gòu)成檢測試樣，同時試樣的長度和寬度不得小于測試平臺的長度和寬度。同時為了使得到的結(jié)果準(zhǔn)確，試樣應(yīng)從電工鋼板的整個寬度上剪取，試樣表面保持清潔、平整、無斑痕、劃痕等，測試前用酒精擦拭表面，干燥后測試，樣片的涂層被鉆頭刺破后，樣片需返廠重新加工才能被再次利用。

測量電極垂直安裝、并聯(lián)連接，材料為帶有極頭（10*645（1±1%）mm2）的黃銅棒組成，測量時極頭與硅鋼片施加1290N的力；電極、鉆頭和鋼板基體構(gòu)成回路（鉆頭穿透層）。

近年來，隨著能源短缺問題受到了全世界的關(guān)注，如何解決能源短缺問題成為困擾各國的科學(xué)家。研發(fā)新能源和發(fā)展新能源，改進(jìn)傳統(tǒng)能源的使用方式為當(dāng)前主要途徑。中國有80%的低效電機(jī)，每天都在消耗大量的電力進(jìn)行各種各樣的做功，其中一部分在做無用功，改善他們之間的比重，就可以起到節(jié)能的作用。電力新能源汽車將來在我國大量普及，充電樁也將像加油站一樣普及全國。提高電機(jī)和變壓器效率，可以節(jié)約一部分電力。因此，未來高性能硅鋼需求量非常大，加大高性能硅鋼研發(fā)和生產(chǎn)值得重視和投入。涂層材料也要跟上步伐，沒有良好的絕緣涂層材料，硅鋼片的電磁性能提升空間較小，目前在無機(jī)涂層方面科學(xué)家投入較多，環(huán)保、無毒等受人們喜愛。用在電機(jī)上才能提升電機(jī)的效率、用在變壓器上增加使用壽命，性能更加穩(wěn)定。如何知道新型涂層材料的參數(shù)，需要一款檢測儀器來做相關(guān)工作。

2 設(shè)備系統(tǒng)組成及特點

本設(shè)備和市場上相比，具有小型化、測量精度高、自動化程度高、成本低和可移動性等特點，可以隨時隨地對硅鋼片進(jìn)行抽樣檢測。在現(xiàn)代產(chǎn)品中必須有機(jī)械、電子和軟件這三樣?xùn)|西，通過它們相互協(xié)同、控制和合作，實現(xiàn)了全自動控制，這樣對檢測人員的工作量就減少了很多，效率也就提高了不少，在軟件界面上點擊“開始”，它將自動完成相應(yīng)步驟，保存和顯示最終結(jié)果。

電源是直流穩(wěn)壓電源，提供5V、±15V和24V電源，采樣電路提供采樣數(shù)據(jù)，采樣電流通過電壓跟隨電路進(jìn)入放大電路將電流放大，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入ARMstm32f107處理器，完成下位機(jī)工作；下位機(jī)與PC采用串口通信，下位機(jī)將采樣數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)軟件中處理，顯示和保持?jǐn)?shù)據(jù)。對于用戶來說，通過簡單的操作就可以獲取所需要的數(shù)據(jù)正是他們所需要的，這樣可以方便他們進(jìn)行其他工作。提高設(shè)備的檢測精度、安全、可靠和效率，優(yōu)化操作流程，讓用戶在得到最準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，做最簡單的操作是設(shè)計的最終目標(biāo)。

3 結(jié)語

本產(chǎn)品是一款機(jī)電一體化的設(shè)備，電子電路的核心是ARMstm32f107處理器，在與硅鋼片接觸這個問題在測試時存在準(zhǔn)確率不高，達(dá)不到設(shè)計要求，氣缸壓力控制精度達(dá)不到要求，壓在硅鋼片上的力難以達(dá)到1290N，接觸面積也就受到了影響，要通過精度更高的氣缸和氣壓控制器，這對成本造成很大的考驗，提高成本對銷售有多大影響，后期收益如何等問題。這些問題筆者想用四個步進(jìn)電機(jī)用四個螺旋軸控制極頭和鉆頭與硅鋼的接觸，光電傳感器檢測位置到達(dá)設(shè)定位置沒有，壓力傳感器檢測壓力大小，這個想法還在進(jìn)一步實踐中，在電路精度上改用高精度芯片，優(yōu)化程序算法；在軟件方面功能要求可靠，然后操作簡單，最終給用戶提供一個安全，可靠，放心的產(chǎn)品。

作者簡介：姬紅生（1994），男，漢族，貴州六盤水人，本科，嵌入式設(shè)備。