CN109342819A - 一种小电阻精确匹配系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于爆破领域，针对现有技术中火工品配套设备使用时靠近火工品通电，容易发生爆炸事故，致使火工品配套设备受损严重的问题，提出了一种小电阻精确匹配系统，包括测量模块、次生模块和匹配模块；测量模块包括提供恒流源的电源单元、用于采集被检测火工品电阻数据的采集单元、用于将采集单元采集的阻值数据转化为数字阻值信息的转换单元和用于将数字阻值信息发送给次生模块的通信单元；次生模块包括用于接收数字阻值信息的接收单元和用于根据接收单元发送的调控信息调控继电器从而得到相匹配次生电阻的调控单元；匹配模块用于根据次生电阻匹配出配套设备中对应匹配数据。本发明适用于各种要求与小电阻匹配的装备系统设计。

Description

一种小电阻精确匹配系统

技术领域

本发明属于爆破领域，具体涉及一种小电阻精确匹配系统。

背景技术

现今的火药爆炸领域，火工品通常具有一些配套设备。这些配套设备的升级标准，往往是为了提高与火工品之间的匹配度。而在火工品的众多测量指数中，火工品的电阻是最容易获得的之一，所以配套设备往往是通过火工品的阻值来进行配套的。

现有的火工品配套设备在制造时，为保证匹配度，通常采用如下设计：火工品配套设备包括测量部分和配套部分，测量部分靠近火工品，对火工品进行测试，从而得到火工品的阻值信息，而后配套部分根据该阻值信息对应进行修改。在这个过程中，测量部分和配套部分是结合在一起的，而火工品通电后，危险指数上升，稍有不慎就会使得该火工品引爆，产生爆炸事故；因此，整个火工品配套设备在工作时，不慎发生爆炸的火工品会对该火工品配套设备造成损坏。

并且，采用上述方法设计出来的火工品配套设备通常与火工品一一对应，如X型号的火工品配套设备在设计时是与A型号的火工品匹配成功的，那么该X型号的火工品配套设备就不能与B型号的火工品匹配成功。

综上所述，现有的火工品配套设备使用时具有以下问题：

(1)火工品配套设备使用时靠近火工品，并对火工品进行通电测阻值，而火工品状态不稳定，火工品通电后容易发送爆炸，从而使得靠近火工品的火工品配套设备产生损坏。

(2)火工品通常应用在大型精密器械上，这种大型精密器械拆卸时一不注意就会造成损坏，甚至会使得该器械无法正常工作；而现有的火工品配套设备，在使用时需要将测量端完全与火工品接触，这就意味着，该火工品配套设备在使用时需要将火工品从装配好的大型精密器械中拆除，这样的话势必会对大型精密器械造成不良影响。

(3)在常规检测时，质检人员发现配套设备与火工品之间的匹配度不高，但是很难判断是火工品配套设备出现了质量问题，还是火工品自身存在问题。

(4)一种火工品配套设备仅服务一种型号的火工品，当需要多个型号的火工品时，单位/企业就需要购买与这些火工品相对应的几种型号的配套设备，经济负担大，成本高。

发明内容

本发明的一种小电阻精确匹配系统，解决了现有技术中火工品配套设备使用时靠近火工品通电，容易发生爆炸事故，致使火工品配套设备受损严重的问题。

本发明的基础方案为：一种小电阻精确匹配系统，包括测量模块、次生模块、匹配模块和自检模块；

所述测量模块包括提供恒流源的电源单元、用于采集待测电阻阻值数据的采集单元、用于将采集单元采集的阻值数据转化为数字阻值信息的转换单元和用于将数字阻值信息发送给次生模块的通信单元；

所述次生模块包括用于接收数字阻值信息的接收单元和用于根据接收单元发送的调控信息调控继电器从而得到相匹配次生电阻的调控单元；

所述匹配模块用于根据次生电阻匹配出配套设备中对应匹配数据；

所述自检模块用于对次生电阻与匹配数据进行对比检测。

基础方案的原理及有益效果为：本方案中，测量模块中的电源单元为待测电阻所在电路提供恒流源；采集单元对待测电阻所在电路进行数据采集得到待测电阻两端的电压，通过计算得到待测电阻的阻值，并将阻值数据发送给转换单元；转换单元接收到采集单元发送的阻值数据后进行A/D转换，将模拟数据转换为数字数据，从而得到数字阻值信息，并将该数字阻值信息发送给通信单元；通信单元接收到数字阻值信息后将数字阻值信息发送给次生模块；

次生模块的接收单元接收到通信单元发送的数字阻值信息后，将该数字阻值信息作为调控信息，并将该调控信息发送给调控单元；调控单元接收到次生模块发送的调控信息后，根据调控信息，控制继电器的通断，改变次生电阻的阻值，使得次生电阻的阻值与调控信息对应的阻值相同；

匹配模块根据次生电阻从而对整体设备进行适应性改动，从而使得整个小电阻精确匹配系统与次生电阻更加匹配；自检模块在进行整个系统自检的时候，也可以对匹配模块和次生电阻之间的匹配程度进行质检。

综上所述，本方案中，该小电阻精确匹配系统，在检测到待测电阻后，根据待测电阻的阻值重配出与待测电阻的阻值对应的次生电阻，并匹配模块根据次生电阻进行进一步匹配设定，而自检模块也能根据次生电阻与匹配模块所匹配出的结果之间的勘测从而得出匹配度，进行自我检查。

因此，本方案一种小电阻精确匹配系统，在火工品领域，应用时将火工品作为待测电阻，本方案具有以下优点：

(1)在首次测量出火工品的阻值后，直接根据该阻值重配出次生电阻，匹配模块靠近次生电阻，直接进行匹配工作，保证了使用整个系统的火工品配套设备与火工品之间的匹配度。

(2)该一种小电阻精确匹配系统在应用阶段可以分为测量部分和匹配部分，测量部分包括测量模块，匹配部分包括次生模块、匹配模块和自检模块，测量部分和匹配部分可以作为两个实体使用；

在工作时，工作人员将匹配部分安置在火工品(即待测电阻)的远端，将测量部分安置在火工品(即待测电阻)的近端，测量部分通过测量模块与火工品(即待测电阻)直接接触，使得火工品通电，从而采集出火工品(即待测电阻)的阻值数据，而后通过通信单元与接收单元之间的通信连接，将火工品(即待测电阻)的阻值数据发送给匹配部分；

而火工品自身是易燃易爆品，火工品通电后极易发生爆炸，从而将靠近该火工品附近的事物损坏；在现有技术中整个火工品配套设备都距离火工品极近，当火工品爆炸，火工品配套设备就会受到损坏，也就是说，现有技术中火工品配套设备的测量部分和匹配部分均会受损，从而使得该火工品配套设备无法使用；

在本方案中，仅有测量部分靠近火工品，即便火工品发生爆炸，测量部分受损，但是本方案的匹配部分依然能够得到保存，也就是说次生模块、匹配模块和自检模块均是安全的，相比现有技术而言，本方案的小电阻精确匹配系统安全系数更高；并且，工作人员进行该小电阻精确匹配系统的匹配或检测操作时，工作人员位于火工品的远端，即便火工品发生爆炸，工作人员受到的影响也较小，提高执行匹配或检测操作的工作人员的安全性；

此外，由于火工品自身属于易燃易爆品，当火工品应用在大型精密器械上时，工作人员不便移动火工品的位置，采用本方案的话，只有测量部分与火工品接触，相比现有技术中火工品配套设备整体靠近火工品而言，本方案中的测量部分与火工品接触更为轻易实用。

(3)当小电阻精确匹配系统检测到故障产生时，检测人员也便于对整个系统进行细致检测——若自检模块检测到次生电阻与匹配模块所匹配出的结果之间匹配效果不好，则检测人员可以认定，该系统的匹配模块有故障；若检测人员检测到次生电阻与待测电阻阻值不一样，则可以判定测量模块或次生模块产生问题，而进一步的，检测人员可以拦截测量模块的通信单元所发出的数字阻值信息，从而得到测量模块所测量的结果，最终得到是测量模块的故障，还是次生模块的故障。

(4)本方案中，次生电阻的阻值时根据待测电阻的阻值进行调整的，而匹配模块整体也是根据次生电阻的阻值进行匹配的；这样的话次生电阻的阻值就是可以变动，所以整个匹配模块也是根据火工品的型号(待测电阻的阻值)变化而变化；因此，本方案摆脱了以往的具体配套装置只能对应一种待测电阻的情况，本方案中的次生电阻可以调整阻值，从而适应各种待测电阻情况。

进一步，还包括显示模块，所述通信单元还用于向显示模块发送数字阻值信息，所述显示模块用于将通信单元发送的数字阻值信息显示出来。

因此，本方案实现了将测量模块所测出来的待测电阻阻值显示出来，便于工作人员辨别待测电阻的阻值是否处于正常范围内。

进一步，所述测量模块还包括用于提高待测电阻阻值检测精确程度的调理单元，所述调理单元包括用于将恒流源进行放大的放大器和用于过滤噪声的滤波器；所述调理单元启动后向采集单元发送修饰信息，所述采集单元接收到调理单元发送的修饰信息后，将采集到的阻值数据根据修饰信息进行改动并更新。

本方案中，考虑到待测电阻阻值小，而恒流源电流也小，信号电压就会被淹没在噪声中，

采集单元所采集出来的待测电阻的阻值并不可靠；因此，利用调理单元对待测电阻所处电路先放大后滤波，从而消除一些噪声，提高采集单元采集到的阻值信息的精确度和可信度。

进一步，还包括选择模块，所述选择模块用于对通信单元的数字阻值信息进行选择，作为准控信息发送给次生模块的接收单元；所述接收单元接收到选择模块发送的准控信息和通信单元发送的数字阻值信息后，将准控信息赋值给调控信息，并将调控信息发送给调控单元。

本方案中，当测量模块针对同一待测电阻进行多次测量，测量模块中的通信单元发送的数字阻值信息均不相同时，选择模块可以通过显示模块中的显示屏看到这些数字阻值信息，并从中挑选出适宜的数字阻值信息作为准控信息发送给接收单元，从而使得调控单元按照准控信息中所选出的数字阻值信息建成次生电阻，从而便于本匹配模块的进一步匹配工作。

进一步，所述调控单元包括MPU微处理器、驱动电路和带多个继电器的电阻网络。

本方案中，利用MPU微处理器向驱动电路发送指令，使得驱动电路控制继电器，调整电阻网络中标准电阻的组合，改变电阻网络整体的电阻阻值，最终达到电阻网络的阻值与接收单元所发送的调控信息一致，实现调控单元输出的次生电阻阻值的可编程控制。本方案中加入驱动电路的原因是，单片机自身的I/O端口驱动能力有限，不足以控制与电阻网络标准电阻数量一致的众多继电器。

附图说明

图1为本发明一种小电阻精确匹配系统实施例的模块示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例基本如附图1所示：

一种小电阻精确匹配系统，包括测量模块、显示模块、选择模块、次生模块、匹配模块和自检模块；

测量模块包括提供恒流源的电源单元、用于提高待测电阻阻值检测精确程度的调理单元、用于在调理单元调理后采集待测电阻阻值数据的采集单元、用于将采集单元采集的阻值数据转化为数字阻值信息的转换单元和用于将数字阻值信息发送给次生模块的通信单元。

测量模块中，电源单元使用REF02C精密基准电压源芯片和OP177高性能运放的结合，提供精准的恒流源。这样，电源单元就可以提供100mA的精确电流，便于后续操作。

调理单元包括用于将恒流源进行放大的放大器和用于过滤噪声的滤波器；利用放大器将恒流源进行放大k倍，从而使得有效数据与噪声之间的间隔越来越大，而后使用滤波器，将噪声进行过滤；同时调理单元向采集单元发送修饰信息，修饰信息为k倍。这里放大器采用斩波稳零放大器，放大器可以有多个放大档位，每个档位对应一个固定的放大倍数，k指代本方案中放大器所选中的档位对应的放大倍数。为提高放大器的多个放大档位之间的隔离效果，调理单元在放大器的输入端连接跟随电路的输出端，从而增加放大器的各个档位所对应电路的阻抗隔离。

采集单元，对待测电阻两端的电压进行测量，得到电压U，接收到采集单元发送的修饰信息k后，进行待测电阻阻值的运算，R＝U/(100mA*k)，通过运算得到待测电阻的阻值信息R，并将阻值信息R发送给转换单元。

转换单元，包括A/D变换器，A/D变换器这里采用12位ADC模块TLC2543芯片；转换单元在接收到采集单元发送的阻值信息R后，将阻值信息转换为数字阻值信息，并发送给通信单元。这里阻值信息R为模拟数据，考虑到模拟数据在信号传输的时候容易失真，本方案中利用转换模块，将其转化为数字信息，即数字阻值信息。值得一提的是，因A/D的变换器的输入信号需采用正极性，故A/D变换器所处的电路采用了同相比例放大。

通信单元，采用UART串口，使用串口-以太网的形式实现远距离信息传输，将转换单元发送的数字阻值信息向外发送给显示模块和次生模块。

显示模块，采用LED显示屏的方式，当接收到通信单元发送的数字阻值信息后，将该数字阻值信息显示在LED显示屏上，供工作人员观看了解，测量模块所测的待测电阻阻值，便于工作人员辨别待测电阻的阻值是否处于正常范围内，及时进行工作调整。

选择模块，当显示模块中显示有多个数字阻值信息时，工作人员可以使用选择模块，用于对这些数字阻值信息进行选择，被选择的数字阻值信息作为准控信息，发送给次生模块。

次生模块，包括接收单元和调控单元。接收单元用于接收通信单元发送的数字阻值信息和选择模块发送的准控信息；当接收单元没有接收到选择模块发送的准控信息，仅接收到数字通信单元发送的数字阻值信息时，接收单元将数字阻值信息作为调控信息，并将调控信息发送给调控单元；当接收单元即接收到选择模块发送的准控信息，又接收到通信单元发送的数字阻值信息时，接收单元将准控信息作为调控信息，并将该调控信息发送给调控单元。

调控单元，包括MPU微处理器、驱动电路和电阻网络。电阻网络包括多个继电器和多个相互串联的标准电阻，具体为：相互串联的标准电阻有16个，继电器驱动开关J1～J16选择接通相应的电阻连接，从而生成任意电阻值的组合。驱动电路包括8路达林顿管，常规的8路达林顿晶体管包括ULN2802、ULN2803、ULN2804A三种，他们均可以适用于继电器的负载。考虑到ULN2803是专业符合标准TTL，因此本方案中，驱动电路以ULN2803型号的8路达林顿管为优。驱动电路的输入端为MPU微处理器的I/O端口，输出端为电阻网络中的继电器。MPU微处理器接收到次生模块发送的调控信息，经过计算得到次生电阻的预备阻值，将该次生电阻的预备阻值作为输出阻值，转化成相应的控制信息，从而通过驱动电路，控制继电器的启闭，进而调整电阻网络最终生成的次生电阻，使得电阻网络生成的次生电阻阻值与预备阻值一致。

匹配模块根据次生电阻的进而对整体设备进行适应性改动，使得整个小电阻精确匹配系统与次生电阻更加匹配，而次生电阻是根据待测电阻生成的，也就使得整个小电阻精确匹配系统与待测电阻匹配。

自检模块在进行整个系统自检的时候，也可以对匹配模块和次生电阻之间的匹配程度进行质检。

综合上述方案为：该小电阻精确匹配系统，根据待测电阻的阻值重配出与待测电阻的阻值对应的次生电阻，并匹配模块根据次生电阻进行进一步匹配设定，而自检模块也能根据次生电阻与匹配模块所匹配出的结果之间的勘测从而得出匹配度，进行自我检查。其中：在检测到待测电阻后，将待测电阻所检测出的阻值会通过显示模块显示出来，便于工作人员判断该阻值是否处于正常范围内；而当待测电阻的阻值出现多项数值时，工作人员可以通过选择模块对待测电阻的阻值进行指定。

因此，本方案在火工品领域应用时，将火工品作为待测电阻，应用本方案的火工品配套设备在使用时具有以下有益效果：

(1)调控单元中的次生电阻产生，是采用可编程的方式，利用MPU微处理器驱动控制器调整程控电阻网络的。因此，本方案中的次生电阻的阻值并不局限，也就是说，在条件允许下，本方案中的次生电阻可以模拟出多个型号火工品的阻值，使得整个匹配模块显得灵活多变。从而使得整个小电阻精确匹配系统可以同时对多种型号的火工品进行匹配，不再拘泥于传统的一对一模式。

(2)检测人员很容易判断系统故障，具体为：自检模块检测到次生电阻与匹配模块之间的匹配度出现问题的时候，检测人员可以直接判断匹配模块出现故障；当检测人员观看显示模块中的测量模块所显示的火工品的阻值时，检测人员可以直接判断该火工品的阻值是否处于正常范围内；

当所测火工品为标准火工品时，工作人员可以将标准火工品的阻值与测量模块所测的火工品的阻值进行对比，从而判断测量模块的测量精度是否在允许范围内；

检测人员对次生电阻的阻值进行测量，当次生电阻的阻值与显示模块中显示的阻值不一样，并且次生电阻的阻值与选择模块中选择的阻值不一样时，检测人员可以判断次生模块出现故障。

(3)本方案中的小电阻精确匹配系统中的匹配模块工作时，不再依赖待测电阻实体，工作人员只要测量模块能够将待测电阻的阻值测量出来，就可以操控匹配模块进行精确匹配。

(4)自检模块也摆脱了必须依赖待测电阻实体的情况，从而对匹配模块的匹配效果进行具体检测。

(5)设计人员可以将本方案一种小电阻精确匹配系统分为两个部分，分别为测量部分和匹配部分；测量部分包括测量模块，匹配部分包括次生模块、匹配模块和自检模块，测量部分和匹配部分可以作为两个实体使用；

在工作时，工作人员将匹配部分安置在火工品的远端，将测量部分安置在火工品(的近端，测量部分通过测量模块与火工品直接接触，使得火工品通电，从而采集出火工品的阻值数据，而后通过通信单元与接收单元之间的通信连接，将火工品的阻值数据发送给匹配部分；

而火工品自身是易燃易爆品，火工品通电后极易发生爆炸，从而将靠近该火工品附近的事物损坏；在现有技术中整个火工品配套设备都距离火工品极近，当火工品爆炸，火工品配套设备就会受到损坏，也就是说，现有技术中火工品配套设备的测量部分和匹配部分均会受损，从而使得该火工品配套设备无法使用；

在本方案中，仅有测量部分靠近火工品，即便火工品发生爆炸，测量部分受损，但是本方案的匹配部分依然能够得到保存，也就是说次生模块、匹配模块和自检模块均是安全的，相比现有技术而言，本方案的小电阻精确匹配系统安全系数更高；并且，工作人员进行该小电阻精确匹配系统的匹配或检测操作时，工作人员位于火工品的远端，即便火工品发生爆炸，工作人员受到的影响也较小，提高执行匹配或检测操作的工作人员的安全性；

此外，由于火工品自身属于易燃易爆品，当火工品应用在大型精密器械上时，工作人员不便移动火工品的位置，采用本方案的话，只有测量部分与火工品接触，相比现有技术中火工品配套设备整体靠近火工品而言，本方案中的测量部分与火工品接触更为轻易实用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种小电阻精确匹配系统，其特征在于：包括测量模块、次生模块、匹配模块和自检模块；

所述测量模块包括提供恒流源的电源单元、用于采集待测电阻阻值数据的采集单元、用于将采集单元采集的阻值数据转化为数字阻值信息的转换单元和用于将数字阻值信息发送给次生模块的通信单元；

所述次生模块包括用于接收数字阻值信息的接收单元和用于根据接收单元发送的调控信息调控继电器从而得到相匹配次生电阻的调控单元；

所述匹配模块用于根据次生电阻匹配出配套设备中对应匹配数据；

所述自检模块用于对次生电阻与匹配数据进行对比检测。

2.根据权利要求1所述的一种小电阻精确匹配系统，其特征在于：还包括显示模块，所述通信单元还用于向显示模块发送数字阻值信息，所述显示模块用于将通信单元发送的数字阻值信息显示出来。

3.根据权利要求1所述的一种小电阻精确匹配系统，其特征在于：所述测量模块还包括用于提高待测电阻阻值检测精确程度的调理单元，所述调理单元包括用于将恒流源进行放大的放大器和用于过滤噪声的滤波器；所述调理单元启动后向采集单元发送修饰信息，所述采集单元接收到调理单元发送的修饰信息后，将采集到的阻值数据根据修饰信息进行改动并更新。

4.根据权利要求2所述的一种小电阻精确匹配系统，其特征在于：还包括选择模块，所述选择模块用于对通信单元的数字阻值信息进行选择，作为准控信息发送给次生模块的接收单元；所述接收单元接收到选择模块发送的准控信息和通信单元发送的数字阻值信息后，将准控信息赋值给调控信息，并将调控信息发送给调控单元。

5.根据权利要求1所述的一种小电阻精确匹配系统，其特征在于：所述调控单元包括MPU微处理器、驱动电路和带多个继电器的电阻网络。