CN2079300U

CN2079300U - 一种米电阻连续测量装置

Info

Publication number: CN2079300U
Application number: CN 90220235
Authority: CN
Inventors: 柴志青
Original assignee: Shanghai Electric Appliance Research Inst Ministry Of Machine-Building And Ele
Current assignee: Shanghai Electric Appliance Research Inst Ministry Of Machine-Building And Ele
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1991-06-19

Abstract

本实用新型公开了一种用于精密电阻、电热、发热电阻合金线材米电阻在线测量的测量装置。它依据“电压电流法”原理，将电流电压端设计成独特的四端子测量机构，为适应被测材料的不同规格，测量头有滚动式和刀口式两种，采用电磁铁结构以保证测量端与被测材料之间有足够的压力。滚动引线由触头连接，压力可调。装置采用单片微机控制，具有智能化，能计算，输出打印实际测量允差和最大变化率，当超差时可以报警。

Description

本实用新型涉及一种电工合金材料性能测量即电阻测量的测试装置，适用于电工合金中的精密电阻材料、电热材料、发热电阻材料的米电阻连续测量。

在精密电工仪器、仪表中使用的锰铜、康铜、卡玛等材料，国内外的标准均规定有米电阻验收的条款，规定米电阻不能超出允许误差。近年来，机械电子工业部要求凡生产上述仪器仪表用材，必须备有相应的测试装置以保证材料质量。通过微机通讯国际联机检索（与美国DLALOG联机），在现有文献中有联邦德国THYSSEN优质钢厂研究所于一九八四年发表在《国际电热》上的《在制造电热线时连续测量电阻以保证质量》文章，叙述了根据DIN59470要求，材料性能测试对米电阻有规定允差，提出了一个测量装置用于抽样试验。其测量装置由带触头的线材通道、电阻测量仪和y－t记录仪组成。它的主要技术指标为：1）连续测量精度±2％，2）适用于线材，直径＜1mm，测量米电阻＞0.5Ω，3）最高测量速度约90米／分。上述的米电阻装置存在如下缺点：1）可测量的材料规格有限，2）测量结果只能以曲线表示，虽然直观，但对每一点测量数值不如数字准确，3）若出现超差时无报警反馈系统。

本实用新型的任务是提供一种新的测量装置，它既能测量多种规格的精密电阻合金线、带材米电阻，满足国内外标准规定的要求，还实现了自动测量数据，超差时可以报警。

本实用新型的任务以如下方式完成的：设计一种新的测量装置，它包括机械部分，电气控制部分，并配用专用的系统软件，来实现在线连续测量。机械部分包括：1）外形及支撑，2）电磁铁，3）滚动测量端子、刀口测量端子。电气控制部分是一种单片微机系统，它包括主机、存储器（存放应用程序、测量数据）、键盘显示电路、步进电机驱动电路及I／D接口电路、选择开关电路。

本实用新型的实施将在以下几面显示它的优点：

1）.测量精度±2％，2）.米电阻测量范围大于0.05Ω，线材、带材均可测量，3）.测量中超差时报警并自动切换、停止工作，4）本装置采用单片微机控制。以上优点在本单位试用中完全体现。予测本测量装置试生产后，将会在电工合金领域里广泛采用。

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型机械装置一种具体结构的纵向剖面图

图2是本实用新型机械装置刀口测量端子的纵向剖面图。

图3a是本实用新型的电气控制原理框图。

图3b是本实用新型的电气控制原理图。

图4a和4b是本实用新型的应用程序流程图。

参照图1和图2，该装置的机械部分由三大组件：（1）外形支撑（2）电磁铁吸力、释放系统（3）测量端子（滚筒式和刀口式）组成。外形支撑包括园形顶盖1、园套5、7、17和档板25、支板40、57、底板58，上述零件相互套装，其中档板25上开两只园孔，为安装上滚筒37。电磁铁的另件包括线卷板12、线卷筒15、线卷底板42、铁芯14，它们置于园形外套17的内腔内。电磁铁吸力维持、释放功能组件由包括弹簧座9、45、弹簧套10、压缩弹簧11、48组成的部件，它们置于电磁铁的铁芯的中心位置。动作功能件由连杆2、动作杆23（刀口式为动作杆50）、铁芯座24、铁芯底座21、销子18、垫圈19、轴承座20组成，上述零件的周围还包括轴承座3、轴承支板4、缓冲片6、铁芯盖板8、管13、滑卷16、轴承支板26、缓冲片22、垫片38、上滚筒支板39、销子座41、垫片43、滑键44、滑键座46、滑板47、套管49、销子51。它们置于装置的内腔中心位置。它的测端子分为两种，一种是滚动式的测量端子，由上滚筒37、下滚筒36、螺栓27、压缩弹簧29、触座30、触头32组成，上滚筒37的两端分别套接上触头座28，螺栓27向外伸出，轴承座26与上滚筒37的滚筒的细轴处相配，起支撑和滚动作用，下滚筒36的两端细轴部位由滚动轴承35、轴承绝缘座34、垫33支撑夹装，起固定滚动作用，其外面两端接装压缩弹簧29、触座30和下触头座31；另一种刀口测量端子由端子54、测量座55、轴套52、轴套盖53、绝缘块56组成。测量装置的机械部分的零件，有一些零件在材料及材料处理工艺上有一定要求。如上滚筒37、下滚筒36、刀口测量端子54、刀口测量座55，均要求导电性能良好、硬度高的铬诰铜材料，并分别作电流、电压端，在滚筒端面焊接银触头（φ5mm）作为引线接触点。

测量端子的间距和触头接触压力的调整是很重要的，否则将难以保证测量精度。通过压缩弹簧29，使触头接触具有压力触头座螺栓27调节接触压力，致使消除触头接触电阻引起的误差，滚筒配有滚动轴承35，能使测量可靠、灵活。刀口测量端子是电位端，为使自动测量时被测材料不变形，除了接触压力适当可调节外，其端面厚度要2mm。测量距离长度应从两个刀口内侧计算，刀口测量座55在测量内侧嵌有绝缘块±与刀口对齐，使被测量材料的距离的长度误差减少。滚动（或刀口）测量时应有的压力，均由电磁铁来控制。

另外还要说明的是电磁铁的作用力的大小，可以由适当调节线卷电流大小来达到。

参照图3a、3b，本实用新型的电气控制部分包括单片微机、键盘显示电路、输入输出接口电路、外部存贮器、微型打印机、中断或门电路、继电器电路，单片微机为8031芯片，键盘显示电路由8279可编程键盘显示器、六位数码管显示器、74LS138译码器、7407段驱动器、7531位驱动器组成，上述电路以8279可编控键盘显示器芯片分别与键盘显示器、74LS138译码器、7407段驱动器相接，74LS138（1）译码器又与键盘显示器相接，六位数码管显示器分别与7407，段驱动器、75451位驱动器相接，74LS138（2）译码器与75451位驱动器相接，接口电路由扩展器8155芯片、开关控制电路、转换电路［1］、光电隔离电路［2］、［3］、［4］、步进电机驱动电路［5］、电磁铁驱动电路［6］、报警电路［7］以测量时端子［8］组成，上述的开关控制电路由五只电阻和开关组成，转换电路［1］由A／D转换器、集成块SG1403、阻容元件、插口组成，光电隔离电路由光电隔离管、电阻、电容元件和线圈组成，步进电机驱动电路由三极管、电阻、电容元件和线圈组成，电磁铁驱动电路由三极管、电阻、电容元件、继电器和电磁铁线圈组成，报警电路由振荡器、扬声器以及电阻电容元件组成，上述电气控制电路的连接关系为：以单片微机8031芯片为中心，通过其P0口与可编程键盘显示器8279、扩展器8155、地址锁存器74LS373、存贮器2764、6116（1）、6116（2）分别相接，8031的P2口有选择地与8155、8279、2764、6116（1）、6116（2）相接，8279与地址译码器74LS138（1）、（2）、驱动器75451和7407、键盘六位显示器相连，8031通过P1口与打印机TH－PR16相连，8155通过PB口与光电隔离电路［3］、［4］的输入电阻相连，转换电路［1］的输入端与测量端子［8］相接，其输出端通过A／D转换器Q₀～Q₃、DS₁～DS₃与8155的PA口相连，光电隔离电路［2］的输出端通过继电器J_B与报警电路［7］相连、光电隔离电路［3］的输出端通过继电器J_B与电磁铁驱动电路［6］相连，光电隔离电路［4］的输出端与步进电机驱动电路［5］相连。

以下对该装置的控制电路的构成和简要工作情况进一步说明。8031为主处理器CPU，2764为8KEPROM，用来存放全部应用程序，6116二片为4KRAM数据存贮器，存放测量数据74LS373是地址锁存器。键盘显示电路，由8279可编程键盘显示器，2×8键盘，6位数码管显示器，74LS138译码器，7407段驱动器，75471位驱动器组成。键盘共有16个键，其中数字键0－9，功能键10～15。功能键14、15分别由TH－PR16打印机输出打印测试结果与实测数据，被测材料R_N（名义电阻）及δ_N（规定允差），通过功能键10、11向8031CPU设定并显示。接口电路中扩展器8155的PB.0至PB.4为BF103型步进电机脉冲分配器接口，输出脉冲分别控制步进电机的A相、B相、C相、D相、E相，为防止步进电机工作时通过地线对微机的干扰，PB.0至PB.4与步进电机驱动电路之间用光电耦合连接。开关控制电路PC口为开关量输入口，PC.0为暂停开关。PC.1为输入采样频率调节开关、PC.3为工作方式选择开关即选择滚动或刀口式。PC.4～PC.5为运行速度调节开关，可进行四档速度调节，最大速度约30米／分（以线盘直径80mm计算）。

［1］为转换电路，由14433三位半A／D转换器、集成块5G1403基准电压、电阻、电容元件和工作方式插口组成；［2］.［3］.［4］为光电隔离电路，由光电隔离TIL113、三极管3DK2以及电阻电容元件组成，其中［2］、［3］之中还分别增加一个小型继电器JB或JA以及三极管3DG12；［5］为步进电机驱动电路，由三极管3DK4、3DD15、电阻、电容元件构成二级放大器、大功率管MJ2955构成功放器、XA～XE为步进电机五相线圈；［6］为电磁铁驱动电路，由三极管3DG12、大功率管MJ2955、电阻、电容元件、电磁铁线圈1M1、1M2、2M1、2M2以及中间继电器组成；［7］为报警电路，由集成块555振荡器、扬声器、电阻、电容元件。上述电路之间的接配关系为：转换电路［1］的输入端与测量端子相接，其输出端14433A／D转换器的Q₈～Q₃、DS₁～DS₄与8155的PA₆～PA₇相连；光电隔离电路［2］的输入端通过2K电阻和3DK2的基极与接口电路8155的PB6相接，其输出端JB与报警电路［7］的输入端JB通过10K电阻相连；光电隔离电路［3］的输入端（3DK2的基极）与8155的PB5相接，其输出端JA与电磁铁驱动电路［6］的输入端JA与3DG12的基极相连；光电隔离电路［4］的输入端（3DK2的基极）与8155的PB0通过2K电阻相接，其输出端与步进电机驱动电路［5］的输入端3DG4的基极通过100Ω电阻相连。需要说明的是光电隔离电路［4］，在该线路中为完全相同的电路有5个，图3b中只组出一个，其余四个的输入端分别与PB1～PB4相连，其输出端接法与第一个电路相同；步进电机驱动电路［5］的输出端与步进电机线圈五相XA～XE相连；电磁铁驱动电路［6］的输出端与电磁铁线圈1M1、1M2、2M1、2M2相接。

参照图4，本实用新型的应用软件采用模块化结构，系统是通过不断地调用子程序来完成控制工作的。以下分几步加以说明。

系统初始化程序，它的功能是对8279、8155和8031初始化编程，即使8031内部的RAM中各标志位和工作单元置为初始状态，提示符（000000）写入显示缓冲器，显示器显示数据缓冲器分别为3CH－43H（实际使用显示器是6个），设定数（键输入）存放在缓冲器40～43H里，被测量R_N（名义值）和δ_N（规定允差）存放在数据缓冲器45H～48H里。

外中断INT1为键盘输入中断源，外中断INT0为A／D转换被测量RX输入中断源。RX值，由步进电机运行每十拍采集一次，由于采用五相十拍BF103型步进电机，其步距角为0.75°／拍，则步进电机运转7.5°采样一次，采样间PT为4～5mm（若以线盘直径60～80mm计算）。根据需要可以做到采样间PT最小为0.4～0.5mm。

每采样一次RX值，必须与R_N上（测量范围上限值）与R_N下（测量范围下限值）进行比较，当大于或小于上、下限值时，则超差转入报警。同时，R_X值还需与R_X大和R_X小分别进行比较，并将其值存入相应的缓冲器里。当测量结束，程序进入计算δ_X（实际测量允差）和δ_A（在同一线盘内任意两点最大变化率），然后打印输出。

Claims

1、一种精密电工合金线材、带材米电阻测量装置，其特征在于：

a.该装置的机械部分是一种由外形支撑园套和置于其内腔之中的电磁铁吸力、释放系统和安装在外形支撑筒下端的测量端子，

b.该装置的电气控制部分包括单片微机、键盘显示电路、输入输出接口电路，外部存贮器微型打印机、中断或门电路、继电器电路，单片微机为8031芯片，键盘显示电路由8279可编程键盘显示器、六位数码管显示器、74LSI38译码器、7407段驱动器、75431位驱动器组成，上述电路以8279可编控键盘显示器芯片分别与键盘显示器、74LSI38译码器、7407段驱动器相接，74LSI38(1)译码器又与键盘显示器相接，六位数码管显示器分别与7407段驱动器、75451位驱动器相接，74LSI38(2)译码器与75451位驱动器相接，接口电路由扩展器8155芯片、开关控制电路、转换电路[1]、光电隔离电路[2]、[3]、[4]、步进电机驱动电路[5]、电磁铁驱动电路[6]、报警电路[7]以测量端子[8]组成，上述的开关控制电路由五只电阻和开关组成，转换[1]电路由A/D转换器、集成块SG1403、阻容元件、插口组成，光电隔离电路由光电隔离管、电阻、电容元件和线圈组成，步进电机驱动电路[5]由三极管、电阻、电容元件和线圈组成，电磁铁驱动电路[6]由三极管、电阻、电容元件、继电器和电磁铁线圈组成，报警电路[7]由振荡器、扬声器以及电阻电容元件组成，上述电气控制电路的连接关系为：以单片微机8031芯片为中心，通过其P0口与可编程键盘显示器8279、扩展器8155、地址锁存器74LS373、存贮器2764、6116[1]、6116[2]分别相接，8031的P2口有选择地与8155、8279、2764、6116[1]、6116[2]相接，8279与地址译码器74LS138[1]、[2]、驱动器75451和7407键盘、六位显示器相连，8031通过P1口与打印机TH-PR16相连，8155通过PB口与光电隔离电路[2]、[3]、[4]的输入电阻相连，转换电路[1]的输入端与测量端子[8]相接，其输出端通过A/D转换器的Q₆～Q₃、DS₁～DS₃与8155的PA口相连，光电隔离电路[2]的输出端通过继电器J_R与报警电路[7]相连、光电隔离电路[3]的输出端通过继电器JB与电磁铁驱动电路[6]相连，光电隔离电路[4]的输出端与步进电机驱动电路[5]相连。

2、根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于机械外形支撑部分由园顶盖1、园套5、7、17、挡板25以及支板40、57、底板58组成，上述零件相互套装，挡板25上开有两孔，为安装上滚筒37、下滚筒36或刀口测量端子。

3、根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于它的机械电磁铁吸力、释放系统由电磁铁、动作功能部件组成，电磁铁的零件包括线圈板12、线卷筒15、线卷底板42、铁芯14、上述零件套接置于园形外套17的内腔，电磁铁吸力维持、释放功能组件包括弹簧座9、45、弹簧套10、压缩弹簧11、48，上述组装件置于电磁铁的线包中心；动作功能件由连杆2、动作杆23（刀口式为动作杆50）、铁芯座24、铁芯底座21、销子18、垫圈19、轴承座20组成，上述零件周围还包括轴承座3、轴承支板4、缓冲片6、铁芯盖板8、管13、滑卷16、轴承支板26、缓冲片22，上述零件置于装置的内腔中心。

4、根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于机械测量端子部分的滚动式端子由上滚筒37、下滚筒36、螺栓27、压缩弹簧29、触座30、触头32组成，上滚筒37的两端分别套接上触头座28，螺栓27伸出，轴承座26与上滚筒37的滚筒的细轴处相配，起支撑和滚动作用，下滚筒36的两端细轴部位由滚动轴承35、轴承绝缘座34、垫33支撑夹装直滚动作用，其外两端接装压缩弹簧29、触座30和下触头座31；刀口测量端子由刀口端子54、测量座55、轴套52、轴套盖53、绝缘块56组成。