作者：湯建斌1，蔣慶1，古小紅2
　　
　　摘要：為了實(shí)現(xiàn)壓力開關(guān)的作動壓力、作動壓差、接觸電阻、同步性能等多項(xiàng)指標(biāo)的快速檢測，研制了一種新型的基于ARM的壓力開關(guān)多參量自動檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在一個壓力升降流程內(nèi)完成所有參數(shù)的檢測、實(shí)時存儲并顯示數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了多工位的同時在線檢測。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)引人了條碼技術(shù)，
　　
　　引言
　　
　　壓力開關(guān)是空調(diào)系統(tǒng)的重要部件，其性能參數(shù)直接影響到整個空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。目前，各壓力開關(guān)生產(chǎn)廠家對壓力開關(guān)的檢測普遍采用人工方法，即工人根據(jù)作動聲音以及觸點(diǎn)指示燈等信息讀取壓力表，判斷是否合格。這種檢測方法對工業(yè)環(huán)境要求*，測試結(jié)果很大程度上取決于工人的主觀評判。有的廠家采用自動化檢測設(shè)備，但是設(shè)備只能對其中某項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測，不同指標(biāo)檢測要通過不同的檢測裝置，檢測周期長、檢測方式離散。
　　
　　目前很多行業(yè)尤其是汽車電子，對產(chǎn)品的要求是“*”，即要求出廠產(chǎn)品要全部達(dá)到客戶的要求，這就要求產(chǎn)品檢測過程中做到“零差錯”。所謂“零差錯”指的是在檢測環(huán)節(jié)中，通過一定技術(shù)和手段，防止人為和設(shè)備差錯，使次品的剔除率達(dá)到，確保出廠*。
　　
　　本文利用傳感器技術(shù)，采用ARM處理器，研制了壓力開關(guān)多參數(shù)綜合檢測裝置。該裝置能在一個加減壓流程內(nèi)，對壓力開關(guān)的各項(xiàng)檢測指標(biāo)進(jìn)行快速準(zhǔn)確地檢測。并且能根據(jù)不同客戶要求，靈活地轉(zhuǎn)變檢測策略，保證系統(tǒng)工作在*狀態(tài)，大大提高了工作效率和測試精度。
　　
　　1壓力開關(guān)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　為滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，檢測系統(tǒng)必須具有以下功能：①能夠完成多工位同步測試；②每個工位獨(dú)立完成各個參數(shù)的自動檢測、良品／不良品判斷、閥組控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?；③能夠完成各工位?shù)據(jù)的采集、存儲、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析以及各工位參數(shù)的設(shè)置等功能；④滿足“零差錯”檢測要求。
　　
　　技術(shù)方面要求低壓作動壓力的測量精度小于0.01MPa、中高壓小于0.1MPa；低壓作動壓差測量誤差小于0.01MPa，中高壓小于0.1MPa；接觸電阻的量程為200μΩ或2mΩ；同步信號的測量誤差小于50ms[l]。
　　
　　綜合檢測精度、檢測速度以及設(shè)備成本等方面的考慮，設(shè)計(jì)相應(yīng)的檢測系統(tǒng)，如圖1所示[2]。
　　
　　每個工位以ARM控制器為核心，其內(nèi)核采用具有高性能和低功耗特性的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)[3]。根據(jù)檢測要求，驅(qū)動控制閥組，同時檢測各待檢參數(shù)。工位之間通過RS－485總線與上位機(jī)連接，上位機(jī)通過公司局域網(wǎng)與其他PC連接。這樣公司管理層就可以通過訪問局域網(wǎng)來實(shí)時監(jiān)控各生產(chǎn)單位的工作狀態(tài)。
　　
　　為了滿足行業(yè)“零差錯”的要求，系統(tǒng)引人了條碼技術(shù)，即在每個被檢測的產(chǎn)品上貼上產(chǎn)品標(biāo)簽。檢測前將產(chǎn)品條碼掃描進(jìn)系統(tǒng)；檢測完成后，系統(tǒng)會將對應(yīng)于該條碼的各數(shù)據(jù)打包上傳到上位機(jī)儲存。出廠前，產(chǎn)品流通到出廠檢測工位，檢驗(yàn)員將條碼掃人系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)存儲好的數(shù)據(jù)比對該產(chǎn)品，防止由于員工誤操作導(dǎo)致不合格產(chǎn)品未能全部剔除。另外，配合員工條碼，便于監(jiān)管。
　　
　　2控制器硬件設(shè)計(jì)
　　
　　測控系統(tǒng)以ARM為控制核心[4]，其硬件組成如圖2所示。

　　
　　中央控制模塊是處理各傳感器數(shù)據(jù)和控制輸出的核心。由ARM、電源、基準(zhǔn)電壓模塊、信息存儲模塊和I/O口擴(kuò)展模塊組成。按鍵由專門的按鍵集成芯片完成，以中斷的方式通過I2c總線實(shí)現(xiàn)按鍵讀?。话存I采樣的實(shí)時性好，基本不占用CPU的資源，且操作簡單。顯示部分采用5.6英寸（1英寸＝25.4mm）256色液晶顯示。
　　
　　通信模塊實(shí)現(xiàn)ARM控制器與上位機(jī)系統(tǒng)通信。采用RS-485通信協(xié)議，它的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的抗噪聲干擾性、很長的傳輸距離和多站通信能力。ARM控制器把處理好的數(shù)據(jù)通過該總線接口與上位機(jī)通信，同時，可以接收上位機(jī)的控制命令和參數(shù)設(shè)置等數(shù)據(jù)。條碼模塊用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)*。條碼閱讀器選用Argox的AS-8150型2D手持虹光掃描器。其接口為PS2，讀取響應(yīng)速度快。產(chǎn)品條碼和員工條碼掃描到工位控制器，然后控制器根據(jù)設(shè)置，將其和對應(yīng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)打包傳送到上位機(jī)。
　　
　　壓力傳感器選用0.25級4-20mA電流信號，低壓量程為0~0.6MPa、高壓量程為0~6MPa，兩者精度都比目標(biāo)精度高一個數(shù)量級，保證了系統(tǒng)的精度目標(biāo)。接觸電阻測量電路采用四線測量法，能有效地消除引線電阻的影響[5-6]。選用法蘭式振動傳感器TZD23-26，在沒有振動情況下，其輸出信號是2.5V直流信號；有振動時，輸出是以2.5V為中心、上下波動幅度大于50mV的電壓信號，幅值大小對應(yīng)振動大小[7-8]。
　　
　　3控制器軟件結(jié)構(gòu)
　　
　　主程序流程如圖3所示。它首先完成各硬件的初始化，包括按鍵初始化、顯示初始化、控制閥組初始化、AD初始化和通信初始化等；然后讀取存儲器里的系統(tǒng)參數(shù)。主界面即待機(jī)畫面，等待各功能鍵按下，進(jìn)入設(shè)置、標(biāo)定、自檢以及檢測功能子模塊。


　　
　　檢測程序流程如圖4所示。它是檢測系統(tǒng)的主體部分，集成了各種修正、濾波以及檢測策略制定的功能，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和較高的檢測精度。控制器根據(jù)不同的檢測對象和檢測指標(biāo)，制定出相應(yīng)檢測策略，發(fā)送控制命令到控制閥組，優(yōu)化氣體流程，達(dá)到*檢測狀態(tài)。壓力開關(guān)對壓力產(chǎn)生相應(yīng)的動作，控制器檢測各動作參數(shù)及當(dāng)前壓力值，實(shí)時調(diào)整控制策略，直到檢測流程結(jié)束或根據(jù)用戶需要提前終止。
　　
　　在壓力流程中，實(shí)時采樣并顯示壓力值，當(dāng)有開關(guān)觸點(diǎn)動作時，記錄作動點(diǎn)壓力值，計(jì)算顯示，同時檢測接觸電阻參數(shù)；同步時間是用以檢測壓力開關(guān)的觸點(diǎn)動作和振動信號間的時間間隔，檢測時將其中一種信號作為計(jì)數(shù)器開始觸發(fā)信號，并以另一種信號為結(jié)束觸發(fā)信號，計(jì)數(shù)器對應(yīng)的時間即為同步時間。各功能子程序可移植性強(qiáng)、模塊效果明顯，便于檢查、修改、擴(kuò)充和閱讀。
　　
　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　
　　表l是同一個壓力開關(guān)件在系統(tǒng)中不同工位的測試結(jié)果。結(jié)果表明，系統(tǒng)經(jīng)過標(biāo)定后，測量精度高、一致性好。

　　
　　5結(jié)束語
　　
　　2實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)測試精度高、一致性好，且檢測時間短，單個產(chǎn)品若完成全部高中低壓作動壓力、壓差、接觸電阻、同步時間的檢測只需要20-30s的時間，而原有的測試裝置耗時要2min。同時系統(tǒng)的“零差錯”設(shè)計(jì)，保證了出廠產(chǎn)品的合格率。其設(shè)備成本低、自動化程度高，可以大量節(jié)省人力資源的費(fèi)用。
　　
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