CN108279347A - 一种基于arm和电桥的端子接线质量检测装置及检测方法 - Google Patents

一种基于arm和电桥的端子接线质量检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于ARM和电桥的接线质量检测装置及检测方法，该装置中待测端子与标准端子串联，标准端子的另一端与主控制器连接；标准端子和待测端子的公共连接点与电桥电路的第二桥臂和第三桥臂的连接节点连接；标准端子与电桥电路的第一桥臂和第二桥臂的连接节点之间串联有第一标准电阻，待测端子与电桥电路的第三桥臂和第四桥臂的连接节点之间串联有第二标准电阻，电桥电路读取两个标准电阻输出的信号，并将其转换为差分信号，并传输给信号转换处理电路，信号转换处理电路将接收到差分信号转换为数字信号并传输给主控制器，主控制器对接收到的信号进行数据处理。本发明不仅可以测试端子接线的对错，还可对接线正确的端子接线质量进行评估。

Description

一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及电气柜接线检测技术领域，特别是涉及一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置及检测方法。
背景技术
电气柜在生产完毕，上电之前都要进行最终检测。现有电气检测基本上都停留在对错检测上。对错检测既可以通过万用表来查线，也可以通过集成化的逻辑测试仪来进行。但是，在一些高端应用场合，如航空航天，高铁，风电等行业，则不仅需要把线接正确，还需要控制接线质量。接线质量就是端子的螺钉旋紧压力要合适，若小了，可能导致端子的扭矩不够，容易松动；若大了也，可能导致扭矩过大，压线的螺钉容易损坏。现在常规的方法，是通过扭矩表对端子打扭矩，打完以后标记划线。但是如果端子螺钉很小基本上很少打扭矩，如果螺钉的位置很偏，则很难打扭矩，这为以后的运行留下隐患。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置及检测方法，不仅可以测试端子接线的对错，还可以对接线正确的端子接线质量进行评估，通过测量电桥的不平衡电平，从而测量微小的接线电阻；按照接线电阻，评估结果可以简单分为：接线电阻过大，过小或适中；也可以按照标准，进行分级；该装置既可单独使用，也可以与现有逻辑分析仪配合使用。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，包括待测端子、标准端子、第一标准电阻、第二标准电阻、由四个桥臂构成的电桥电路、信号转换处理电路和主控制器；所述待测端子与标准端子串联，所述标准端子的另一端与主控制器连接，通过主控制器向标准端子发送激励短脉冲信号；所述标准端子和待测端子的公共连接点与电桥电路的第二桥臂和第三桥臂的连接节点连接；所述标准端子的另一端与电桥电路的第一桥臂和第二桥臂的连接节点之间串联有第一标准电阻，所述待测端子的另一端与电桥电路的第三桥臂和第四桥臂的连接节点之间串联有第二标准电阻，电桥电路读取两个标准电阻输出的信号，并将其转换为差分信号，并传输给信号转换处理电路，所述信号转换处理电路将接收到差分信号转换为数字信号并传输给主控制器，主控制器对接收到的信号进行数据处理，包括数字滤波及标度变换，根据标度变换后的结果对待测端子的接线质量进行分级。
进一步的，所述信号转换处理电路采用运算放大器；所述电桥电路每个桥臂上分别设置有一个电阻。
进一步的，所述主控制器还将待测端子输出的信号以模拟量、数字量或总线输出。
进一步的，所述主控制器的输出直接连接至控制器PLC或集散控制系统DCS。
进一步的，所述主控制器还连接有显示装置和打印机，通过显示装置将主控制器的数据处理结果进行显示，通过打印机进行打印。
进一步的，所述主控制器将数据处理后的数据传输至存储器进行存储。
进一步的，所述主控制器为ARM控制器。
采用上述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置的检测方法，包括：
(1)产生激励短脉冲信号，并输入至标准端子和待测端子；
(2)采集第一标准电阻和第二标准电阻输出的信号，并转换为差分信号；
(3)对差分信号进行滤波处理和标度变换，得到待测端子的电阻阻值；
(4)按照等级划分标准，对待测端子的接线质量进行分级，并显示输出。
进一步的，所述步骤(3)中，对差分信号进行数字滤波处理，得到数字滤波后物理量；将数字滤波后物理量换算成待测端子的电阻阻值。
进一步的，所述步骤(4)中，按照等级划分标准，根据待测端子的电阻阻值的大小，对待测端子的接线质量进行分级，根据分级结果判断待测端子接线质量好坏，并将分级结果显示或打印出来，同时经过数字量、模拟量和总线输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的检测装置采用电桥电路读取待测端子的电阻的微小变化，并将待测端子的电阻信号转换为差分电平信号，通过ARM控制器对接收到的差分信号进行数据处理，包括数字滤波及标度变换，在主控制器中经过运算后，通过显示装置进行显示或打印，实现对端子接线质量的分级及好坏的判断；
(2)本发明的检测信号采用低压短脉冲不会对被检测设备造成损害；
(3)本发明的ARM控制器内置算法，可以进行数字滤波，标度变换，还可以根据需要扩充数字量、模拟量或总线接口；
(4)本发明的检测装置不仅可以测试端子接线的对错，而且，可以对接线正确的端子接线质量进行评估，通过测量电桥电路的不平衡电平，从而测量端子微小的接线电阻；也可以按照标准，根据接线电阻的大小，进行分级，并对端子接线质量进行评估，评估结果可以简单分为：接线电阻过大，过小或适中；该检测装置既可以单独使用，也可以配合逻辑分析仪的升级使用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置原理图；
图2是基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置结构框图；
图3是ARM控制器的数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在常规仪表的数据处理及输出信息通信不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置及检测方法。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，该基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置中包括采用ARM M4架构的LXP4350作为系统的主控制器，在嵌入系统中采用C、C++开发数字化处理算法和各种总线接口程序。
发明是这样实现的，一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其显示装置为LCD屏幕，其采用ARM控制器作为控制核心。该端子接线质量检测装置包括待测端子、标准端子、第一标准电阻R1、第二标准电阻R2、电桥电路、信号转换处理电路、ARM控制器和显示屏；所述待测端子与标准端子串联，所述标准端子的另一端与主控制器连接，通过主控制器向标准端子发送激励短脉冲信号；所述电桥电路由四个桥臂构成，每个桥臂上设置有一个电阻，其中，第一桥臂和第二桥臂的连接节点b与第一标准电阻R1的一端连接，所述第一标准电阻R1的另一端与标准端子连接；所述第二桥臂和第三桥臂的连接节点c与所述标准端子和待测端子的公共连接点连接，所述第三桥臂和第四桥臂的连接节点d与所述第二标准电阻R2的一端连接，所述第二标准电阻R2的另一端与待测端子连接，所述第四桥臂与第一桥臂的连接节点a与信号转换处理电路的输入端连接，所述信号转换处理电路的输出端与ARM控制器连接。电桥电路读取第一标准电阻和第二标准电阻之间的差分信号，经信号转换处理电路转换成该ARM控制器能够识别的数字信号，该ARM控制器接收该数字信号并进行数字化处理，包括滤波、标度变换及判断运算等，将结果经LCD显示出来，同时经过模拟量、数字量或总线输出，也可以打印输出。
数字处理算法可以用matlab开发，再经模拟软件测试。数字化处理程序的滤波程序，包括但不限于限幅滤波、中值滤波、算术平均滤波、移动平均滤波等。数字化处理程序的标度变换包括但不限于加减乘除开方对数运算和查表。数字化处理程序的控制运算包括比例积分微分运算或基于模型的运算。数字量输出包括继电器输出或晶体管输出。模拟量输出4～20毫安或0～10V信号，总线输出Modbus RTU或其他总线。
在本实施例中，所述主控制器有电源供电。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了采用上述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置的检测方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：产生激励短脉冲信号，并输入至标准端子和待测端子。
步骤二：采集第一标准电阻和第二标准电阻输出的信号，并转换为差分信号。
步骤三：对差分信号进行数据处理，包括滤波处理和标度变换，得到待测端子的电阻阻值。
对模拟量进行数字滤波，其目的是去除模拟量的干扰信号，常用的方法有限幅滤波、中值滤波、算术平均滤波、移动平均滤波等。
标度变换就是将A/D结果，换算成待测端子的接线电阻阻值。例如经过模数转换，数字滤波后物理量的大小是0-255，因此需要把0～255转换成待测端子的接线电阻的大小。标度变换的运算包括算术运算和查表。
步骤四：按照等级划分标准，对待测端子的接线质量进行分级。
通过标度变换，就很容易对待测端子接线质量进行分级。如表1所示，按照接线质量等级划分标准，根据标定变换后的待测端子的接线电阻阻值，对待测端子的接线质量进行分级，并根据接线质量分级结果，判断该待测端子的接线质量的好坏。
表1接线质量等级划分标准
接线等级 接线电阻
1 <1
2 1—2
3 2—3
4 3—4
5 4—5
6 5--7
7 7-10
8 10—15
9 15—20
10 >20
步骤五：显示输出：将数据处理后的数据显示或打印出来，并经过数字量、模拟量和总线输出。
具体实现过程：基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置的硬件结构图如图2所示，核心主控制器可以采用ARM的LPC4350芯片，其主频最高可达到204MHz，ARM微控制器具有丰富的指令集、编程灵活。ARM主芯片外扩RAM，把接收到的数据进行预处理，内置滤波、标度变换及判断算法，结果直接显示出来。接口电路处理数字量模拟量和总线输出。
模拟量包括0～10V，4～20MA，数字量输出包括继电器输出，晶体管输出。输出总线包括232、485、MODBUS、CAN、CanOpen,Ethernet,Ethernet/IP、Profibus、Profinet。
本申请的一种实施例子中，整体上，如图3所示，ARM控制器输出激励短脉冲信号。通过模拟量端口读入电桥差分信号。在ARM控制器内部，通过指令编程再对这些数字量进行数字滤波，标度变换。在ARM控制器内经过判断算法的运算后，输出结果。
ARM控制器在具体的数据处理时，如图3所示，ARM控制器首先输出短脉冲信号进行电桥激励，差分信号通过模拟量回路读到ARM控制器。然后进行数字滤波，根据需要进行标度变换。标度变换后的数字量，通过一定的算法进行运算判断，运算结果显示输出或打印输出。
可见，ARM控制器对电桥进行了短脉冲激励、数字滤波、标度变换及算法运算，涉及算术运算、逻辑运算、控制运算及高低限运算等。
本发明既可单机使用，也可以加上切换回路与现有的逻辑测试仪混合使用。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，包括待测端子、标准端子、第一标准电阻、第二标准电阻、由四个桥臂构成的电桥电路、信号转换处理电路和主控制器；所述待测端子与标准端子串联，所述标准端子的另一端与主控制器连接，通过主控制器向标准端子发送激励短脉冲信号；所述标准端子和待测端子的公共连接点与电桥电路的第二桥臂和第三桥臂的连接节点连接；所述标准端子的另一端与电桥电路的第一桥臂和第二桥臂的连接节点之间串联有第一标准电阻，所述待测端子的另一端与电桥电路的第三桥臂和第四桥臂的连接节点之间串联有第二标准电阻，电桥电路读取两个标准电阻输出的信号，并将其转换为差分信号，并传输给信号转换处理电路，所述信号转换处理电路将接收到差分信号转换为数字信号并传输给主控制器，主控制器对接收到的信号进行数据处理，包括数字滤波及标度变换，根据标度变换后的结果对待测端子的接线质量进行分级。
2.根据权利要求1所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，所述信号转换处理电路采用运算放大器；所述电桥电路每个桥臂上分别设置有一个电阻。
3.根据权利要求1所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，所述主控制器还将待测端子输出的信号以模拟量、数字量或总线输出。
4.根据权利要求1所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，所述主控制器的输出直接连接至可编程控制器PLC或集散控制系统DCS。
5.根据权利要求1所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，所述主控制器还连接有显示装置和打印机，通过显示装置将主控制器的数据处理结果进行显示，通过打印机进行打印。
6.根据权利要求1所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，所述主控制器将将数据处理后的数据传输至存储器进行存储。
7.根据权利要求1所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置，其特征是，所述主控制器为ARM控制器。
8.采用如权利要求1-7中任一项所述的基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置的检测方法，其特征是，包括：
(1)产生激励短脉冲信号，并输入至标准端子和待测端子；
(2)采集第一标准电阻和第二标准电阻输出的信号，并转换为差分信号；
(3)对差分信号进行滤波处理和标度变换，得到待测端子的接线电阻阻值；
(4)按照等级划分标准，对待测端子的接线质量进行分级，并显示输出。
9.根据权利要求8所述的采用基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置的检测方法，其特征是，所述步骤(3)中，对差分信号进行数字滤波处理，得到数字滤波后物理量；将数字滤波后物理量换算成待测端子的接线电阻阻值。
10.根据权利要求8所述的采用基于ARM和电桥的端子接线质量检测装置的检测方法，其特征是，所述步骤(4)中，按照等级划分标准，根据待测端子的接线电阻阻值的大小，对待测端子的接线质量进行分级，根据分级结果判断待测端子接线质量好坏，并将分级结果显示或打印出来，同时经过数字量、模拟量和总线输出。
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