淺談電池檢測設備在生產中的應用

吳莉萍,汪懷嚴,王文婷

(1.重慶電池總廠,重慶 401120；2.天津工業大學環境與化學工程學院,天津 300160)

單片微型計算機(MCU,簡稱單片機)是一種在線式實時控制計算機,需要較強的抗干擾能力,靠程序運行,通過不同的程序實現各種功能,最早被用在工業控制領域。電池生產企業使用以單片機為控制核心的電池檢測儀,代替人工驗電,并隨生產需要不斷完善,不僅可準確檢測電池的電參數,還使電池機械傳動的速度得到控制,提高了生產效率。

本文作者介紹了使用DJF-3電池三參數檢測儀(江門產)、DCS-4N電池三參數智能測試儀(江門產)和EYD-400型電池電參數自動檢驗機(蘇州產)的一些經驗和做法。

1 DJF-3電池三參數檢測系統

1.1 工作原理[1]

由一對觸頭通過電纜連接至儀器的接線柱,工作時,由電池的同步信號啟動檢測電壓(U)和短路電流(I)信號。首先,由UA741型高增益運算通用放大器和ADC0809型數模轉換器將模擬信號轉化為數字信號,發送到中央處理器(CPU)進行檢測,將測得的電壓和電流值分別與預先設定好的標準值比較,并在發光二極管(LED)顯示器上顯示檢測值,不符合標準的不合格電池由執行機構電磁閥(鐵)剔除,從而完成電池的檢測工作。在此基礎上發展的DCS-4N電池三參數智能測試儀,是有兩組相同檢測線路和機械觸頭的檢測設備,工作原理與DJF-3電池三參數檢測儀相同,但在機械速度不變的情況下,檢測電池的數量提高了一倍。

1.2 組成部分及主要原件

同步信號由12N-04型磁性接近開關提供,由接近開關的閉合提供啟動檢測信號；運放采用 UA741,模/數轉換采用ADC0809；控制核心采用Z80-CPU,存儲器采用可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)寫入預設程序和2114靜態隨機存儲器(SRAM),輸入/輸出(I/O)接口采用Z80-PIO,時鐘頻率為4 MHz；顯示器采用七段 LED,標準值設定和修正用5K、10K電阻；執行機構采用電磁鐵或電磁閥。

1.3 技術指標

電壓測量范圍為1.00～1.99 V,測量精度為±0.01 V；電流測量范圍為0～9.9 A,測量精度為±0.1 A；檢測速度為≤120只/min；工作環境溫度為10～40℃。

1.4 使用方法

1.4.1 安裝方法

L接觸頭用紫銅做成,分別與電池的正、負極接觸,將連接頭的測量電纜線接到驗電儀后面的“+-”接線柱上；將接近開關的常開觸頭接到同步信號接線柱上；執行機構與可控硅的無觸點開關相連,電源插座接220 V交流電源。

1.4.2 調整方法

若同步信號與電池接觸時不同步,可調整磁鐵的感應位置；顯示的檢測值與實際值出現偏差,可通過可調電阻調整檢測值。

1.5 注意事項

連接觸頭與儀表的電纜線截面積應盡可能大一些,否則檢測值會出現偏差,同時連接觸頭應保持干凈；同步開關的位置也影響檢測的正常進行,應仔細調整好。

1.6 故障分析

1.6.1 開啟電源開關后無任何顯示

原因有:①電源插座上無電或插頭未插牢固；②電源的整流電路部分中,三端穩壓集成電路7805已損壞,使控制系統無工作電壓。

1.6.2 電池剔除過多

原因有:①電池本身有問題；②觸頭、電纜線、接線柱未接牢固；③觸頭臟污；④顯示值未調準；⑤內部電子元件出現故障,如I/O集成塊(PIO)、UA741；⑥同步開關位置不當；⑦執行機構電磁閥內彈簧失效。

1.6.3 不剔除

原因有:①同步開關位置不當；②電磁閥(鐵)及連線有故障,可控硅出現故障。

2 EYD-400型電池電參數自動檢驗機

2.1 工作原理[2-3]

EYD-400型電池電參數自動檢驗機是采用雙微處理器(MPU)智能控制技術的機電一體化設備,特點和優越處在于把測量與傳動結合在一起,更適合于在生產線上與其他裝置(如與電池包裝或裝箱設備)相配合使用。它可分為兩大部分:檢測剔除部分和傳動部分。檢測剔除部分由1個單片機控制,對被測電池瞬時檢測,數字顯示電池的開路電壓、負載電壓和短路電流實測值。與采用撥碼開關設定的基準值相比較,當檢測為不合格時,將電池剔除列隊移出,不損傷被測電池。當檢測堿錳電池的負載電壓時,可以設置“激活”功能使負壓檢測更加穩定。同時還可以通過專用通信電纜的通信口與電腦相連,實時傳送檢測數據到電腦,接受電腦控制。電池傳動部分也由1個單片機控制,并配有步進電機組件,能根據生產實際需要有效地控制檢測速度,具有高可靠性與安全性,也為檢測系統的檢測精度提供可靠的保障。

2.2 技術指標

由撥碼開關設定高限開路電壓,低限開路電壓,負荷電壓,短路電流基準值。

開路、負載電壓的測量范圍均為 0～1.790 V,分辨率均為0.001 V；短路電流的測量范圍為 0～30.00 A,分辨率為0.01 A；負載電阻為3.9 Ω(可更換),儀器測量內阻≥1 MΩ。

2.3 安裝、調試、使用

2.3.1 設備的安裝

應用水平儀或水平尺調整設備的4個底腳,使設備工作臺面保持水平,設備安放好后,同時保證與后級設備的連接與匹配。為保證生產流水線的正常運行,當后級設備出現停機時,電池電參數檢驗機將自動停機,同時前級設備也相應停機。后一級設備停機時,產生一個高電平信號,如24 V的電信號(正常運行時該信號為低),該信號通過設備的光電隔離接口接入,從而對前級設備進行控制。

2.3.2 調試

在電源、氣源均連接正常后,確保電源、氣源無誤,接通電源開關。按下設備下部控制面板“停止、運行、手動”中的“手動”按鍵,設備的傳動帶緩慢移動,同時,減速感應器的紅色指示燈間隔閃亮,表明設備的傳動部分和減速傳感部分沒有問題。按下“運行”按鍵,警示燈的黃燈常亮,設備將以設定的速度正常運行。如果在一段時間內持續檢測不到電池,設備將自動停機。按下“停止”按鍵,設備將立即停止運行,警示燈的黃燈熄滅。在設備檢測顯示箱的面板上,調整“速度系數”撥碼開關,使檢驗機的運行速度與后級匹配；調節“進料調節器”上的螺母,使電池進入檢測槽時密集排列在一起,落入檢測槽時比較順暢。

根據要求設定好電池的合格基準值。將被測電池手工放入電池測試倉中,與前(右側)觸頭接觸,按動檢測顯示箱面板上的“點動”按鈕,顯示Ⅰ路電池的檢測數據,再將該電池與后(左側)觸頭接觸,按動“點動”按鈕,顯示Ⅱ路電池的檢測數據。比較兩組數據,開路電壓的差值應小于2 mV,負載電壓的差值應小于12 mV,短路電流的誤差可能較大。用標準的電壓表、電流表實際檢測電池的端電壓(即開路電壓)和短路電流,調整檢測顯示箱右側的“電壓調整”、“電流調整”電位器,使儀器的顯示值與標準電壓表的顯示值一致。

將被檢測電池在進料機構中排放整齊,按下“運行”按鍵,傳送帶將電池送入測試倉。調整進料傳動帶的速度,使進入測試倉的電池不擠、不空。

3 結論

EYD-400型電池電參數自動檢驗機結構設計合理,檢測精度高檢測速度達到300只/min以上,特別適用于 LR6、LR03電池的檢測,在檢測電池時,整盒或整盆(數量達1 000只)可一次進入儲存盤,減輕了工人的勞動強度。運行過程中,誤判漏判情況較少。與原我廠引進韓國LR6檢測設備相比,提高了檢測精度和速度,且剔除的不合格電池有序排列,減少了短路及自放電的幾率。

[1]LI Yu-hua(李運華).機電控制[M].Beijing(北京):Beijing Aerospace University Press(北京航空航天大學出版社),2003.

[2]RUI Yan-nian(芮延年).機電一體化系統設計[M].Beijing(北京):Mechanical Industry Press(機械工業出版社),2004.1-36.

[3]WANG ZHong-jie(王中杰),YU Zhang-xiong(余章雄),CHAI Tian-you(柴天佑).智能控制綜述[J].Basic Automation(基礎自動化),1998,5(6):1-6.