專(zhuān)利名稱(chēng)：標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電學(xué)計(jì)量中的標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀。
目前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電池的檢定，是采用傳統(tǒng)的直流電位差計(jì)或TJ1標(biāo)準(zhǔn)電池比較儀來(lái)進(jìn)行，仍靠手動(dòng)、目視、筆記、人工計(jì)算的方法。根據(jù)“計(jì)量工作”83年第六期的介紹和88年國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索，分析文摘重裝(文檔305)；科學(xué)文摘索引(文檔34432－434)；蘇聯(lián)報(bào)刊最新摘要(文檔645)；專(zhuān)家網(wǎng)(文檔183)(文檔590)(文檔316)及最新目錄索引(文檔440)，重裝(文檔575)、(文檔519)。均表明國(guó)際上有少數(shù)國(guó)家，我國(guó)有青海省計(jì)量所等，采用了高精度數(shù)字電壓表、微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、電流源及低熱電勢(shì)開(kāi)關(guān)(或稱(chēng)執(zhí)行器)等多種儀器組裝一套自動(dòng)檢定裝置，尚無(wú)小型一體化標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化(比較)檢定儀。上述檢定裝置雖已達(dá)到自動(dòng)檢定的目的，但整個(gè)裝置體積膨大，成本高，不能獨(dú)立形成產(chǎn)品，不適宜大面積推廣應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的，是將多項(xiàng)技術(shù)熔為一體，把多臺(tái)儀器的功能集于一臺(tái)儀器內(nèi)，形成一種小型一體化、成本低、便于工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案，是采用了光電耦合接口電路

圖1［4］和光電耦合功放電路圖1〔7〕，并采用多路(隔離)電源圖1〔9〕，將整機(jī)分隔成互相獨(dú)立的三大工作系統(tǒng)，即模擬數(shù)字工作系統(tǒng)(包括微電壓發(fā)生器圖1〔1〕、放大電路圖1〔2〕、A／D變換電路圖1［3］)和微型計(jì)算機(jī)圖1〔6〕工作系統(tǒng)及程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)圖1〔10〕工作系統(tǒng)，因而克服了各系統(tǒng)之間的互相干擾，提高了整機(jī)的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、儀小型一體化。
對(duì)其中的放大電路圖1〔2〕，采用了數(shù)據(jù)放大器，附加了輸入偏置電流補(bǔ)償電路、電源跟隨電路、抗干擾電路、輸入濾波及輸出有源低通濾波電路，使放大電路達(dá)到閉環(huán)增益1000倍，輸入噪聲電壓≤0.3μV、輸入偏置電流≤3×10－10A的技術(shù)要求。
其中程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)圖1［10］采用了步進(jìn)電機(jī)和100×100mm48點(diǎn)低熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同軸安裝而成，并利用各開(kāi)關(guān)接點(diǎn)之間填充絕緣物的方法(或采用空出一接點(diǎn)不用的方法)使開(kāi)關(guān)在切換時(shí)具有先斷后通的功能，且轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)被放置在中性變壓器油浴中，具有極低的熱電勢(shì)。由微型計(jì)算機(jī)圖1〔5〕輸出環(huán)形脈沖信號(hào)，經(jīng)光電耦合功放電路圖1〔7〕，可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)按檢定需要進(jìn)行切換。
并聯(lián)電阻開(kāi)閉電路圖1〔8〕是為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電池內(nèi)阻而設(shè)置的，并聯(lián)電阻的開(kāi)閉，由計(jì)算機(jī)圖1〔5〕進(jìn)行控制。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、儀小型一體化、成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)，適宜大面積推廣應(yīng)用；2、操作簡(jiǎn)便，可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻進(jìn)行全自動(dòng)檢定且具有一定的人機(jī)對(duì)話(huà)和自診斷功能；3、檢定速度快，每檢一只標(biāo)準(zhǔn)電池只需10S，提高工效20倍；且能克服人為差錯(cuò)，提高檢定結(jié)果的可靠性，使廣大專(zhuān)業(yè)計(jì)量人員從傳統(tǒng)的手動(dòng)，目視、筆記和人工計(jì)算的繁重的重復(fù)勞動(dòng)中解脫出來(lái)。
下例附圖描述本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例圖1為本實(shí)用新型原理方框圖；圖2為放大電路原理圖；圖3為光電耦合接口電路圖；圖4為光電耦合功放電路原理圖；圖5為程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn)加工圖；圖6為程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖；在圖1中描述了標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀，主機(jī)是由微電壓發(fā)生器〔1〕、放大電路〔2〕、A／D變換電路〔3〕、光電耦合功放電路〔7〕、并聯(lián)電阻開(kāi)電閉路〔8〕和多路電源〔9〕組成，程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔10〕由步進(jìn)電機(jī)和低熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成，程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔10〕一面與放置在恒溫槽內(nèi)的過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)電池和作標(biāo)準(zhǔn)及被檢的標(biāo)準(zhǔn)電池按差值替代法進(jìn)行連接，另一面與主機(jī)連接，經(jīng)光電耦合功效電路〔7〕與微型計(jì)算機(jī)〔5〕相連接，由微型計(jì)算機(jī)〔5〕輸出環(huán)形脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)、控制步進(jìn)電機(jī)按檢定的需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)切換。當(dāng)程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔10〕處于零位時(shí)，主機(jī)內(nèi)放大電路〔2〕的輸入端被短路。當(dāng)程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔10〕某點(diǎn)接通時(shí)，某一標(biāo)準(zhǔn)電池和過(guò)渡電池的差值與串聯(lián)的微電壓信號(hào)迭加進(jìn)入放大電路〔2〕，經(jīng)放大后進(jìn)入A／D變換電路〔3〕，把模擬量變換成數(shù)字量，再經(jīng)光電耦合接口電路〔4〕與微型計(jì)算機(jī)〔5〕連接。微型計(jì)算機(jī)〔5〕可根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，微型計(jì)算機(jī)〔5〕與微型打印機(jī)〔6〕相連接。因此，整機(jī)可由微型計(jì)算機(jī)〔5〕根據(jù)檢定的需要，控制開(kāi)關(guān)的切換，對(duì)所有標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行測(cè)量，判斷，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，誤差計(jì)算，并控制打印機(jī)打印出檢定結(jié)果。此外，為了測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電池的內(nèi)阻，微型計(jì)算機(jī)〔5〕還與并聯(lián)電阻的開(kāi)閉電路〔8〕相連接，由微型計(jì)算機(jī)〔5〕根據(jù)測(cè)量的需要控制并聯(lián)電阻的接通和斷開(kāi)。
圖2描述了放大電路的工作結(jié)構(gòu)原理，放大器IC1采用ZF606數(shù)據(jù)放大器，該放大器具有噪聲電壓≤0.3μV，輸入阻抗高達(dá)109Ω且能閉環(huán)放大100倍(電路必須)等優(yōu)良性能，但至命的弱點(diǎn)是輸入偏置電流太大典型值為5×10－8A，由于標(biāo)準(zhǔn)電池的內(nèi)阻高(一般為幾百歐至幾千歐)，如此大的輸入偏置電流，將使測(cè)量結(jié)果完全失真，而不能采用，此外該放大器當(dāng)閉環(huán)增益為1000倍時(shí)易自繳飽和無(wú)法正常工作，采用其它數(shù)據(jù)放大器或運(yùn)算放大器，不是閉環(huán)增益不夠，就是噪聲電壓指標(biāo)達(dá)不到要求，為此采取了如下幾項(xiàng)技術(shù)措施①增加外接偏置電流補(bǔ)償電路，根據(jù)IC1輸入偏置電流的極性，選擇開(kāi)關(guān)K接通＋15V或－15V電源，經(jīng)電阻R11接穩(wěn)壓管Z1(2DW7C)至地，由電阻R9、R10和可調(diào)電阻RW1串聯(lián)后并聯(lián)在穩(wěn)壓管Z1的兩端，可調(diào)電阻的中間抽串聯(lián)R14后頭，接IC1的輸入端，組成輸入偏置電流補(bǔ)償電路，調(diào)節(jié)RW1可使放大器的輸入偏置電流達(dá)3×10－10A，比原來(lái)提高了二個(gè)數(shù)量級(jí)，使該項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足了測(cè)量的要求。②對(duì)放大器的正、負(fù)供電電源采取了對(duì)稱(chēng)跟隨隔離措施，它由BG1(9013)二級(jí)管TD3和電阻R12組成正電源跟隨器，由BG2、TD4和電阻R13組成負(fù)電源跟隨器，同時(shí)在放大器的輸入端增設(shè)了一支濾波電容C10解決了放大器的自繳飽和問(wèn)題。③為了提高放大器的共模干擾抑制比，在放大器的輸入端引入了IC2(F007運(yùn)算放大器)可將輸入電纜的輸入電容自舉到與共模輸入干擾信號(hào)同電位，等效于消除了屏蔽電纜的輸入電容，因而明顯提高對(duì)交流共模輸入干擾的抑制能力。④由IC3組成輸出低通濾波器，增加放大器輸出的穩(wěn)定性。
圖3描述了光電耦合接口電路的工作結(jié)構(gòu)原理，PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA7為微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集信號(hào)線(xiàn)，ASTB為中斷信號(hào)線(xiàn)，而B(niǎo)1、B2、B4、B8為A／D變換器輸出的BCD碼數(shù)據(jù)線(xiàn)，POL為極性信號(hào)線(xiàn)，D5為最高位位信號(hào)線(xiàn)，ST為對(duì)應(yīng)每一位BCD碼輸出所產(chǎn)生的一串負(fù)脈沖信號(hào)，可作為微型計(jì)算機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些信號(hào)在一般情況下可進(jìn)行直接連接。但在高精度測(cè)量的情況；由于所有信號(hào)的共地連接，將導(dǎo)致由于微型計(jì)算機(jī)的干擾信號(hào)將使前面的模擬信號(hào)測(cè)量完全失真。因此采用了七個(gè)光電耦合器作接口連接，對(duì)一般信號(hào)采用IS202光電耦合器，對(duì)于ST信號(hào)線(xiàn)，由于它是一串負(fù)的尖脈沖，采用了高速光電耦合器6N137，但由于6N137的輸入信號(hào)還不能作為計(jì)算機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)，故必須經(jīng)二級(jí)反相后，再作為計(jì)算機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。
圖4描述了光電耦合功放電路的工作結(jié)構(gòu)原理，用了3個(gè)4N25光電耦合器把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與程控開(kāi)關(guān)工作系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，避免了步進(jìn)電機(jī)脈動(dòng)電流對(duì)計(jì)算機(jī)工作系統(tǒng)的干擾，根據(jù)電路圖不難理解，由計(jì)算機(jī)給出環(huán)形脈沖訊號(hào)即可驅(qū)動(dòng)，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的目的。圖中1、3、5接步進(jìn)電機(jī)公共端，2、4、6分別接步進(jìn)電機(jī)對(duì)應(yīng)的相線(xiàn)。
圖5描述了程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn)加式，K1、K2……K48為開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，本開(kāi)關(guān)為100×100mm，48點(diǎn)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。由于在標(biāo)準(zhǔn)電池檢定過(guò)程中，開(kāi)關(guān)電刷的切換必須遵循先斷開(kāi)后接通的原則，而原開(kāi)關(guān)在電刷切換過(guò)程中，因二接點(diǎn)之間有空隙，會(huì)出現(xiàn)二接點(diǎn)瞬間同時(shí)接通的缺點(diǎn)。為克服上述缺點(diǎn)，并充分利用開(kāi)關(guān)的每一接點(diǎn)，因此對(duì)開(kāi)關(guān)的首次加工就在開(kāi)關(guān)各接點(diǎn)之間的空隙內(nèi)充填絕緣物，(可用AB膠和φ1.0航空導(dǎo)線(xiàn)等來(lái)填空)并使絕緣物的高度與接點(diǎn)面保持同一水平高度即可。也可采用間隔一接點(diǎn)不用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)先斷后通。
圖6描述了程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)〔1〕由三個(gè)螺絲〔8〕固定在鋼板〔2〕上，開(kāi)關(guān)連接器〔4〕一端套入步進(jìn)電機(jī)〔1〕的軸上，并用螺絲〔7〕緊固，另一端的兩插銷(xiāo)可插入轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)盤(pán)的插孔中，且要求插銷(xiāo)與插孔不應(yīng)用活動(dòng)間隙，用4根兩端帶螺絲的銅柱〔6〕連接鋼板〔2〕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔5〕，并用平墊圈〔9〕、彈簧墊圈〔10〕和螺母〔11〕，把銅柱兩端分別擰緊，使步進(jìn)電機(jī)〔1〕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔5〕連成一體。為保證步進(jìn)電機(jī)與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同軸安裝，除在機(jī)械加工時(shí)保證一定的加工精度外，在四根銅柱上還設(shè)置了螺母〔3〕可調(diào)節(jié)銅柱的高度，使步進(jìn)電機(jī)〔1〕與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)〔5〕有較好的同心度，確保開(kāi)關(guān)在不同角度時(shí)的轉(zhuǎn)矩基本相同。
權(quán)利要求1.一種標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀，其特征是具由放大電路，光電耦合接口電路和光電耦合功放電路及程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀，其特征是放大電路采用了數(shù)據(jù)放大器并附加了輸入偏置電流補(bǔ)償電路、電源跟隨電路、抗干擾電路、輸入濾波及輸出有源濾波電路，使放大電路輸入偏置電流≤3×10－10A，輸入噪聲電壓≤0.3μV，其閉環(huán)增益為1000倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀，其特征是光電耦合接口電路采用了高速光電耦合器，實(shí)現(xiàn)了一串負(fù)尖脈沖信號(hào)的耦合，使A／D變換電路1［3］和計(jì)算機(jī)［5］完全隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)電池智能(比較)檢定儀，其特征是程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由步進(jìn)電機(jī)和100×100mm48點(diǎn)低熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同軸連接安裝組成，并利用開(kāi)關(guān)各接點(diǎn)之間填充絕緣物的方法，使開(kāi)關(guān)在切換時(shí)先斷后通，開(kāi)關(guān)被放置在中性變壓器油浴中，且可由計(jì)算機(jī)［5］給出環(huán)形脈沖信號(hào)，控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)按檢定需要進(jìn)行切換。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種機(jī)電儀小型一體化的標(biāo)準(zhǔn)電池自動(dòng)化智能(比較)檢定儀。(它由主機(jī)和程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)所組成)整機(jī)采用光電耦合接口電路、光電耦合功放電路將模擬、數(shù)字工作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)工作系統(tǒng)和程控轉(zhuǎn)換工作系統(tǒng)、分隔成互相隔離獨(dú)立的三大工作系統(tǒng)。并把模擬數(shù)字工作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)以及所有的電源集成在主機(jī)內(nèi)，把步進(jìn)電機(jī)和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成的程控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)作為另一部件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電池的自動(dòng)化智能(比較)檢定。
文檔編號(hào)G01R35/00GK2121034SQ92206618
公開(kāi)日1992年11月4日 申請(qǐng)日期1992年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月4日
發(fā)明者蘭德良, 黃小平 申請(qǐng)人:江西東華計(jì)量測(cè)試研究所