浅谈电池检测设备在生产中的应用

吴莉萍,汪怀严,王文婷

(1.重庆电池总厂,重庆 401120；2.天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300160)

单片微型计算机(MCU,简称单片机)是一种在线式实时控制计算机,需要较强的抗干扰能力,靠程序运行,通过不同的程序实现各种功能,最早被用在工业控制领域。电池生产企业使用以单片机为控制核心的电池检测仪,代替人工验电,并随生产需要不断完善,不仅可准确检测电池的电参数,还使电池机械传动的速度得到控制,提高了生产效率。

本文作者介绍了使用DJF-3电池三参数检测仪(江门产)、DCS-4N电池三参数智能测试仪(江门产)和EYD-400型电池电参数自动检验机(苏州产)的一些经验和做法。

1 DJF-3电池三参数检测系统

1.1 工作原理[1]

由一对触头通过电缆连接至仪器的接线柱,工作时,由电池的同步信号启动检测电压(U)和短路电流(I)信号。首先,由UA741型高增益运算通用放大器和ADC0809型数模转换器将模拟信号转化为数字信号,发送到中央处理器(CPU)进行检测,将测得的电压和电流值分别与预先设定好的标准值比较,并在发光二极管(LED)显示器上显示检测值,不符合标准的不合格电池由执行机构电磁阀(铁)剔除,从而完成电池的检测工作。在此基础上发展的DCS-4N电池三参数智能测试仪,是有两组相同检测线路和机械触头的检测设备,工作原理与DJF-3电池三参数检测仪相同,但在机械速度不变的情况下,检测电池的数量提高了一倍。

1.2 组成部分及主要原件

同步信号由12N-04型磁性接近开关提供,由接近开关的闭合提供启动检测信号；运放采用 UA741,模/数转换采用ADC0809；控制核心采用Z80-CPU,存储器采用可擦除可编程只读存储器(EPROM)写入预设程序和2114静态随机存储器(SRAM),输入/输出(I/O)接口采用Z80-PIO,时钟频率为4 MHz；显示器采用七段 LED,标准值设定和修正用5K、10K电阻；执行机构采用电磁铁或电磁阀。

1.3 技术指标

电压测量范围为1.00～1.99 V,测量精度为±0.01 V；电流测量范围为0～9.9 A,测量精度为±0.1 A；检测速度为≤120只/min；工作环境温度为10～40℃。

1.4 使用方法

1.4.1 安装方法

L接触头用紫铜做成,分别与电池的正、负极接触,将连接头的测量电缆线接到验电仪后面的“+-”接线柱上；将接近开关的常开触头接到同步信号接线柱上；执行机构与可控硅的无触点开关相连,电源插座接220 V交流电源。

1.4.2 调整方法

若同步信号与电池接触时不同步,可调整磁铁的感应位置；显示的检测值与实际值出现偏差,可通过可调电阻调整检测值。

1.5 注意事项

连接触头与仪表的电缆线截面积应尽可能大一些,否则检测值会出现偏差,同时连接触头应保持干净；同步开关的位置也影响检测的正常进行,应仔细调整好。

1.6 故障分析

1.6.1 开启电源开关后无任何显示

原因有:①电源插座上无电或插头未插牢固；②电源的整流电路部分中,三端稳压集成电路7805已损坏,使控制系统无工作电压。

1.6.2 电池剔除过多

原因有:①电池本身有问题；②触头、电缆线、接线柱未接牢固；③触头脏污；④显示值未调准；⑤内部电子元件出现故障,如I/O集成块(PIO)、UA741；⑥同步开关位置不当；⑦执行机构电磁阀内弹簧失效。

1.6.3 不剔除

原因有:①同步开关位置不当；②电磁阀(铁)及连线有故障,可控硅出现故障。

2 EYD-400型电池电参数自动检验机

2.1 工作原理[2-3]

EYD-400型电池电参数自动检验机是采用双微处理器(MPU)智能控制技术的机电一体化设备,特点和优越处在于把测量与传动结合在一起,更适合于在生产线上与其他装置(如与电池包装或装箱设备)相配合使用。它可分为两大部分:检测剔除部分和传动部分。检测剔除部分由1个单片机控制,对被测电池瞬时检测,数字显示电池的开路电压、负载电压和短路电流实测值。与采用拨码开关设定的基准值相比较,当检测为不合格时,将电池剔除列队移出,不损伤被测电池。当检测碱锰电池的负载电压时,可以设置“激活”功能使负压检测更加稳定。同时还可以通过专用通信电缆的通信口与电脑相连,实时传送检测数据到电脑,接受电脑控制。电池传动部分也由1个单片机控制,并配有步进电机组件,能根据生产实际需要有效地控制检测速度,具有高可靠性与安全性,也为检测系统的检测精度提供可靠的保障。

2.2 技术指标

由拨码开关设定高限开路电压,低限开路电压,负荷电压,短路电流基准值。

开路、负载电压的测量范围均为 0～1.790 V,分辨率均为0.001 V；短路电流的测量范围为 0～30.00 A,分辨率为0.01 A；负载电阻为3.9 Ω(可更换),仪器测量内阻≥1 MΩ。

2.3 安装、调试、使用

2.3.1 设备的安装

应用水平仪或水平尺调整设备的4个底脚,使设备工作台面保持水平,设备安放好后,同时保证与后级设备的连接与匹配。为保证生产流水线的正常运行,当后级设备出现停机时,电池电参数检验机将自动停机,同时前级设备也相应停机。后一级设备停机时,产生一个高电平信号,如24 V的电信号(正常运行时该信号为低),该信号通过设备的光电隔离接口接入,从而对前级设备进行控制。

2.3.2 调试

在电源、气源均连接正常后,确保电源、气源无误,接通电源开关。按下设备下部控制面板“停止、运行、手动”中的“手动”按键,设备的传动带缓慢移动,同时,减速感应器的红色指示灯间隔闪亮,表明设备的传动部分和减速传感部分没有问题。按下“运行”按键,警示灯的黄灯常亮,设备将以设定的速度正常运行。如果在一段时间内持续检测不到电池,设备将自动停机。按下“停止”按键,设备将立即停止运行,警示灯的黄灯熄灭。在设备检测显示箱的面板上,调整“速度系数”拨码开关,使检验机的运行速度与后级匹配；调节“进料调节器”上的螺母,使电池进入检测槽时密集排列在一起,落入检测槽时比较顺畅。

根据要求设定好电池的合格基准值。将被测电池手工放入电池测试仓中,与前(右侧)触头接触,按动检测显示箱面板上的“点动”按钮,显示Ⅰ路电池的检测数据,再将该电池与后(左侧)触头接触,按动“点动”按钮,显示Ⅱ路电池的检测数据。比较两组数据,开路电压的差值应小于2 mV,负载电压的差值应小于12 mV,短路电流的误差可能较大。用标准的电压表、电流表实际检测电池的端电压(即开路电压)和短路电流,调整检测显示箱右侧的“电压调整”、“电流调整”电位器,使仪器的显示值与标准电压表的显示值一致。

将被检测电池在进料机构中排放整齐,按下“运行”按键,传送带将电池送入测试仓。调整进料传动带的速度,使进入测试仓的电池不挤、不空。

3 结论

EYD-400型电池电参数自动检验机结构设计合理,检测精度高检测速度达到300只/min以上,特别适用于 LR6、LR03电池的检测,在检测电池时,整盒或整盆(数量达1 000只)可一次进入储存盘,减轻了工人的劳动强度。运行过程中,误判漏判情况较少。与原我厂引进韩国LR6检测设备相比,提高了检测精度和速度,且剔除的不合格电池有序排列,减少了短路及自放电的几率。

[1]LI Yu-hua(李运华).机电控制[M].Beijing(北京):Beijing Aerospace University Press(北京航空航天大学出版社),2003.

[2]RUI Yan-nian(芮延年).机电一体化系统设计[M].Beijing(北京):Mechanical Industry Press(机械工业出版社),2004.1-36.

[3]WANG ZHong-jie(王中杰),YU Zhang-xiong(余章雄),CHAI Tian-you(柴天佑).智能控制综述[J].Basic Automation(基础自动化),1998,5(6):1-6.