基于ARM的压力开关综合检测系统 条码技术, 在线检测, 压力表, 指示灯, 开关

yuyang911220

　　摘要：为了实现压力开关的作动压力、作动压差、接触电阻、同步性能等多项指标的快速检测，研制了一种新型的基于ARM的压力开关多参量自动检测系统。该系统能在一个压力升降流程内完成所有参数的检测、实时存储并显示数据，实现了多工位的同时在线检测。由于系统设计引人了条码技术，
　　
　　引言
　　
　　压力开关是空调系统的重要部件，其性能参数直接影响到整个空调系统的运行状态。目前，各压力开关生产厂家对压力开关的检测普遍采用人工方法，即工人根据作动声音以及触点指示灯等信息读取压力表，判断是否合格。这种检测方法对工业环境要求极高，测试结果很大程度上取决于工人的主观评判。有的厂家采用自动化检测设备，但是设备只能对其中某项指标进行检测，不同指标检测要通过不同的检测装置，检测周期长、检测方式离散。
　　
　　目前很多行业尤其是汽车电子，对产品的要求是“零次品”，即要求出厂产品要全部达到客户的要求，这就要求产品检测过程中做到“零差错”。所谓“零差错”指的是在检测环节中，通过一定技术和手段，防止人为和设备差错，使次品的剔除率达到100%，确保出厂零次品。
　　
　　本文利用传感器技术，采用ARM处理器，研制了压力开关多参数综合检测装置。该装置能在一个加减压流程内，对压力开关的各项检测指标进行快速准确地检测。并且能根据不同客户要求，灵活地转变检测策略，保证系统工作在最优状态，大大提高了工作效率和测试精度。
　　
　　1压力开关检测系统设计
　　
　　为满足工业生产需要，检测系统必须具有以下功能：①能够完成多工位同步测试；②每个工位独立完成各个参数的自动检测、良品／不良品判断、阀组控制、数据传输等；③能够完成各工位数据的采集、存储、查询、统计、分析以及各工位参数的设置等功能；④满足“零差错”检测要求。
　　
　　技术方面要求低压作动压力的测量精度小于0.01MPa、中高压小于0.1MPa；低压作动压差测量误差小于0.01MPa，中高压小于0.1MPa；接触电阻的量程为200μΩ或2mΩ；同步信号的测量误差小于50ms[l]。
　　
　　综合检测精度、检测速度以及设备成本等方面的考虑，设计相应的检测系统，如图1所示[2]。
　　
　　每个工位以ARM控制器为核心，其内核采用具有高性能和低功耗特性的冯·诺依曼结构[3]。根据检测要求，驱动控制阀组，同时检测各待检参数。工位之间通过RS－485总线与上位机连接，上位机通过公司局域网与其他PC连接。这样公司管理层就可以通过访问局域网来实时监控各生产单位的工作状态。
　　
　　为了满足行业“零差错”的要求，系统引人了条码技术，即在每个被检测的产品上贴上产品标签。检测前将产品条码扫描进系统；检测完成后，系统会将对应于该条码的各数据打包上传到上位机储存。出厂前，产品流通到出厂检测工位，检验员将条码扫人系统，系统根据存储好的数据比对该产品，防止由于员工误操作导致不合格产品未能全部剔除。另外，配合员工条码，便于监管。
　　
　　2控制器硬件设计
　　
　　测控系统以ARM为控制核心[4]，其硬件组成如图2所示。

　　
　　中央控制模块是处理各传感器数据和控制输出的核心。由ARM、电源、基准电压模块、信息存储模块和I/O口扩展模块组成。按键由专门的按键集成芯片完成，以中断的方式通过I2c总线实现按键读取；按键采样的实时性好，基本不占用CPU的资源，且操作简单。显示部分采用5.6英寸（1英寸＝25.4mm）256色液晶显示。
　　
　　通信模块实现ARM控制器与上位机系统通信。采用RS-485通信协议，它的优点是具有良好的抗噪声干扰性、很长的传输距离和多站通信能力。ARM控制器把处理好的数据通过该总线接口与上位机通信，同时，可以接收上位机的控制命令和参数设置等数据。条码模块用来实现系统零误差。条码阅读器选用Argox的AS-8150型2D手持虹光扫描器。其接口为PS2，读取响应速度快。产品条码和员工条码扫描到工位控制器，然后控制器根据设置，将其和对应产品数据打包传送到上位机。
　　
　　压力传感器选用0.25级4-20mA电流信号，低压量程为0~0.6MPa、高压量程为0~6MPa，两者精度都比目标精度高一个数量级，保证了系统的精度目标。接触电阻测量电路采用四线测量法，能有效地消除引线电阻的影响[5-6]。选用法兰式振动传感器TZD23-26，在没有振动情况下，其输出信号是2.5V直流信号；有振动时，输出是以2.5V为中心、上下波动幅度大于50mV的电压信号，幅值大小对应振动大小[7-8]。
　　
　　3控制器软件结构
　　
　　主程序流程如图3所示。它首先完成各硬件的初始化，包括按键初始化、显示初始化、控制阀组初始化、AD初始化和通信初始化等；然后读取存储器里的系统参数。主界面即待机画面，等待各功能键按下，进入设置、标定、自检以及检测功能子模块。


　　
　　检测程序流程如图4所示。它是检测系统的主体部分，集成了各种修正、滤波以及检测策略制定的功能，保证了系统工作的稳定性和较高的检测精度。控制器根据不同的检测对象和检测指标，制定出相应检测策略，发送控制命令到控制阀组，优化气体流程，达到最佳检测状态。压力开关对压力产生相应的动作，控制器检测各动作参数及当前压力值，实时调整控制策略，直到检测流程结束或根据用户需要提前终止。
　　
　　在压力流程中，实时采样并显示压力值，当有开关触点动作时，记录作动点压力值，计算显示，同时检测接触电阻参数；同步时间是用以检测压力开关的触点动作和振动信号间的时间间隔，检测时将其中一种信号作为计数器开始触发信号，并以另一种信号为结束触发信号，计数器对应的时间即为同步时间。各功能子程序可移植性强、模块效果明显，便于检查、修改、扩充和阅读。
　　
　　4实验结果
　　
　　表l是同一个压力开关件在系统中不同工位的测试结果。结果表明，系统经过标定后，测量精度高、一致性好。

　　
　　5结束语
　　
　　2实验结果表明，系统测试精度高、一致性好，且检测时间短，单个产品若完成全部高中低压作动压力、压差、接触电阻、同步时间的检测只需要20-30s的时间，而原有的测试装置耗时要2min。同时系统的“零差错”设计，保证了出厂产品的合格率。其设备成本低、自动化程度高，可以大量节省人力资源的费用。