硅鋼片表面涂層絕緣電阻檢測儀

劉侃 姬紅生

摘要：本文介紹一款以ARMstm32f107處理器為系統(tǒng)核心，檢測硅鋼片表面涂層絕緣電阻系數(shù)。利用抽樣檢測法檢測硅鋼片出廠的合格率，作為該廠家生產(chǎn)的硅鋼片是否達到國家標準的判斷依據(jù)之一。涂層檢測合格率是硅鋼片檢測標準之一。涂層絕緣性達不到要求將直接影響相關(guān)電氣產(chǎn)品，例如電機和變壓器的效率，鐵芯的渦流損耗等。硅鋼片表面絕緣電阻檢測儀的開發(fā)就是為了方便人們使用它測量涂層的絕緣電阻系數(shù)，使用它的專業(yè)軟件可以批量管理檢測數(shù)據(jù)。檢測儀主要由三個部分組成：（1）硬件部分：本系統(tǒng)以ARMstm32處理器作為核心，外圍由供電電源模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、機械控制、系統(tǒng)通信、數(shù)控電源電路、繼電器驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)采集電路等組成。（2）軟件部分：主要是控制機械動力裝置；主動切換十路測量電路；同時還需提供數(shù)控電源、采集數(shù)據(jù)及系統(tǒng)通信等。（3）上位機部分：檢測儀需要數(shù)據(jù)顯示、運算、存儲和打印等功能。借助LabView軟件，可以實現(xiàn)上述功能。

關(guān)鍵詞：ARMSTM32F107處理器；硅鋼片；表面涂層電阻

中國是一個能源消費大國。由于人口多、能源分布不均勻的原因，將一次能源轉(zhuǎn)為二次能源，然后輸送給能源極度缺乏的東部地區(qū)，其中采用電力輸送是一種常見方式。中國霧霾污染嚴重，其中產(chǎn)生因素有工業(yè)廢氣排放，汽車尾氣，城市火電廠等。為建設(shè)美麗中國，治理環(huán)境更是當務(wù)之急，其中大力發(fā)展新能源，減少化石燃料的使用為其中一種源頭治理方式。大力電力新能源汽車為我國的大趨勢。充電，變電和電機的安全，穩(wěn)定和效率需要完善和發(fā)展，硅鋼作為原材料需要進一步發(fā)展。

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

在2007年，國家對電工鋼產(chǎn)業(yè)市場制定統(tǒng)一標準，出臺了GBT 25222007國家標準，這是我國在這一領(lǐng)域的第二部國家標準，第一部在1988年發(fā)布，為電力和電機發(fā)展提供了高標準的原材料，同時這也是一項綜合標準，即《電工鋼片（帶）表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法的研究》。

采用此方法的每一個觸頭都由直流獨立供電，即：

鉆頭和鋼板基體連接，涂層附著在基體上，涂層連接5*（1±1%）Ω電阻，在電阻的電源一側(cè)和鉆頭間檢測電壓值，達到500*（1±1%）mv并保持不變，電流在0～1A的范圍內(nèi)。兩邊的螺旋鉆頭和試樣構(gòu)成回路，選取樣片或樣帶，從中截取大于測試平臺10%面積的樣片或樣帶構(gòu)成檢測試樣，同時試樣的長度和寬度不得小于測試平臺的長度和寬度。同時為了使得到的結(jié)果準確，試樣應(yīng)從電工鋼板的整個寬度上剪取，試樣表面保持清潔、平整、無斑痕、劃痕等，測試前用酒精擦拭表面，干燥后測試，樣片的涂層被鉆頭刺破后，樣片需返廠重新加工才能被再次利用。

測量電極垂直安裝、并聯(lián)連接，材料為帶有極頭（10*645（1±1%）mm2）的黃銅棒組成，測量時極頭與硅鋼片施加1290N的力；電極、鉆頭和鋼板基體構(gòu)成回路（鉆頭穿透層）。

近年來，隨著能源短缺問題受到了全世界的關(guān)注，如何解決能源短缺問題成為困擾各國的科學(xué)家。研發(fā)新能源和發(fā)展新能源，改進傳統(tǒng)能源的使用方式為當前主要途徑。中國有80%的低效電機，每天都在消耗大量的電力進行各種各樣的做功，其中一部分在做無用功，改善他們之間的比重，就可以起到節(jié)能的作用。電力新能源汽車將來在我國大量普及，充電樁也將像加油站一樣普及全國。提高電機和變壓器效率，可以節(jié)約一部分電力。因此，未來高性能硅鋼需求量非常大，加大高性能硅鋼研發(fā)和生產(chǎn)值得重視和投入。涂層材料也要跟上步伐，沒有良好的絕緣涂層材料，硅鋼片的電磁性能提升空間較小，目前在無機涂層方面科學(xué)家投入較多，環(huán)保、無毒等受人們喜愛。用在電機上才能提升電機的效率、用在變壓器上增加使用壽命，性能更加穩(wěn)定。如何知道新型涂層材料的參數(shù)，需要一款檢測儀器來做相關(guān)工作。

2 設(shè)備系統(tǒng)組成及特點

本設(shè)備和市場上相比，具有小型化、測量精度高、自動化程度高、成本低和可移動性等特點，可以隨時隨地對硅鋼片進行抽樣檢測。在現(xiàn)代產(chǎn)品中必須有機械、電子和軟件這三樣?xùn)|西，通過它們相互協(xié)同、控制和合作，實現(xiàn)了全自動控制，這樣對檢測人員的工作量就減少了很多，效率也就提高了不少，在軟件界面上點擊“開始”，它將自動完成相應(yīng)步驟，保存和顯示最終結(jié)果。

電源是直流穩(wěn)壓電源，提供5V、±15V和24V電源，采樣電路提供采樣數(shù)據(jù)，采樣電流通過電壓跟隨電路進入放大電路將電流放大，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后進入ARMstm32f107處理器，完成下位機工作；下位機與PC采用串口通信，下位機將采樣數(shù)據(jù)傳送至上位機軟件中處理，顯示和保持數(shù)據(jù)。對于用戶來說，通過簡單的操作就可以獲取所需要的數(shù)據(jù)正是他們所需要的，這樣可以方便他們進行其他工作。提高設(shè)備的檢測精度、安全、可靠和效率，優(yōu)化操作流程，讓用戶在得到最準確數(shù)據(jù)，做最簡單的操作是設(shè)計的最終目標。

3 結(jié)語

本產(chǎn)品是一款機電一體化的設(shè)備，電子電路的核心是ARMstm32f107處理器，在與硅鋼片接觸這個問題在測試時存在準確率不高，達不到設(shè)計要求，氣缸壓力控制精度達不到要求，壓在硅鋼片上的力難以達到1290N，接觸面積也就受到了影響，要通過精度更高的氣缸和氣壓控制器，這對成本造成很大的考驗，提高成本對銷售有多大影響，后期收益如何等問題。這些問題筆者想用四個步進電機用四個螺旋軸控制極頭和鉆頭與硅鋼的接觸，光電傳感器檢測位置到達設(shè)定位置沒有，壓力傳感器檢測壓力大小，這個想法還在進一步實踐中，在電路精度上改用高精度芯片，優(yōu)化程序算法；在軟件方面功能要求可靠，然后操作簡單，最終給用戶提供一個安全，可靠，放心的產(chǎn)品。

作者簡介：姬紅生（1994），男，漢族，貴州六盤水人，本科，嵌入式設(shè)備。