商丘工学院　刘　琳　徐忠根

一种多通道工业电雷管电阻检测仪的设计

商丘工学院刘琳徐忠根

本文设计研究的工业电雷管电阻检测仪是根据自动化检测技术的要求，设计的一种具有多通道自动化检测的装置，属于工业用检测设备中的一种。可以同时一次把10个待测样品放在测试仪的输入端进行测试，而且这10路测试通道独立工作，互不影响；为了便于对检测样品的质量和测试仪通道的状态进行判断，测试仪设计了声音和灯光报警提示功能；而且，电雷管测试仪的10个通路的电路输出端口都可以与PLC及其机械装置相连接，实现自动检测功能。

10路测试通道；声音和灯光报警；PLC；自动检测

引言

为了适合生产厂家规模化生产和爆破现场大批量快速检测的要求等问题。电子仪器就要提供出检测准确、操作快捷方便、高效可靠的工业电雷管质量检测仪器。

本文就是在这种社会要求的前提下，对目前市场上存在的电雷管电阻检测仪［1］进行了改造，使之具有多通道同时快速检测的功能，并对检测结果逐一进行质量判定，对不合格产品进行自动排除和剔除。

1.设计思路

1.1设计目的

本文研究设计的电雷管测试仪的主要技术原理是测试仪输入端把待测电雷管样品的电阻值转换为对应的电压值，送给同相比例运算放大器和窗口比较器［2］进行判别，窗口比较器根据输入端电压的范围决定输出端电压。从而判断输入端检测样本的质量是否合格。并通过LED指示灯显示待测样品的质量。而且，在电路中留有专用的USB接口，这些USB接口可以和PLC连接，实现自动化检测功能。而且在测试的瞬间快速自动的把电阻值数据进行处理，判断合格与否，并同时以数字、声、光指示。该数据处理方式能有效地减少或杜绝在测试过程中把桥丝电阻值［3］偏小的产品通常容易误判为合格的现象。

1.2设计思路

为了快速准确的进行工业电雷管电阻的检测，本文从三个方面对工业电雷管电阻检测仪进行技术设计。

第一方面：多功能多路测试

针对目前市场上电雷管测试仪都是一次只能进行测验一个待测样品的情况，我们设计了多路的电雷管测试通道，可以同时一次把10个待测样品放在测试仪的输入端进行测试，而且这10路测试通道独立工作，互不影响。这10路测试通道具有以下特点：

（2）每一个测试通路都具有独立的声音和灯光报警提示功能，而且互不影响。

（3）没有都有相应的USB接口和对应的PLC及其机械装置相连接，实现对检测出的合格样品和不合格样品进行进行自动分离的功能。

（4）每一路测试通道的电路原理都是相同，这样的设计便于在测试仪出现故障时进行检测和维修。

（5）在测试仪的面板上，整齐而且有规则的排列这10路通道的三种指示灯和报警器，检测人员很容易根据指示灯和报警器进行判断测试样品的状态。

第二方面：多路声光报警提示功能

为了便于对检测样品的质量和测试仪通道的状态进行判断，测试仪设计了声音和灯光报警提示功能，声音和灯光可以直接的告诉检测人员测试仪通路的状态是开路、短路或有载状态。10路声音和灯光的主要功能显示分为下列五种：

（1）当测试通道的输入端有待测样品，或者说测试电路形成闭合回路时，黄色的指示灯亮。

（2）当待测样品质量合格，即待测电雷管的电阻在测试仪设定的合格电阻值范围内时，绿色指示灯亮。

（3）当待测样品质量不合格，即待测电雷管的电阻在测试仪设定的合格电阻值范围外，或者待测电雷管的电阻发生短路时。第一个红色指示灯亮。而且对应的蜂鸣器就会报警。

（4）当测试通道的输入端没有待测样品，即输入端开路时，第二个红色指示灯亮。

（5）当待测电雷管样品的电阻开路时，第二个红色指示灯亮。

第三方面：与PLC连接，实现自动检测功能

为了提高工作效率，便于检测人员快速高效的进行电雷管的测试工作，电雷管测试仪的10个通路的电路输出端口都可以与PLC及其机械装置相连接，实现自动检测功能。当电雷管测试仪检测出电雷管的质量不合格时，对应的指示灯会亮，蜂鸣器也会报警。如果通过USB接口与PLC及其机械装置相连接，当测试电雷管质量不合格时，除了声光报警之外，同时机械装置也会在PLC程序驱动下，自动的捡出这个不合格品。并在样品的表面打印出“不合格”的标志。

2.设计原理图

任一通道电阻检测电路框图如图1所示：

图1　工业电雷管电阻检测仪电路框图

（1）采集电路

为了把工业电雷管的电阻转换为电压信号进行检测，在电路的输入端，设置了信号采集电路，把待测工业电雷管的电阻转化为电压信号输入到后级电路进行检测。

（2）数据比较和判断输出电路

数据比较电路的输入信号是采集电路输出的电压信号，如果输入的电压信号处于比较器的测试范围，比较器就会输出一个“高”电平或“低”电平，后级的判断输出电路采集到这个“高”电平或“低”电平信号后，就会对这个信号进行判断检测，如果信号的值处于合格范围，判断输出就通过（pass），如果信号的值超出了设定的合格范围，即信号太大或者太小时，判断输出就不通过。

如果采集电路的输出信号超出了数据比较电路的测试范围，即输入端开路或短路的情况，数据比较器就不会处理这种信号，信号就会有和数据比较电路并列的运算电路进行运算判断，由运算结果判断是输入端开路还是输入端短路。

（3）运算-判断输出-运算电路

运算-判断输出-运算电路的输入信号是数据比较和判断输出电路的输出信号，如果这个信号不合格，就不能通过数据比较和判断输出电路的检测，那么，这个不合格的信号就由后级的运算-判断输出-运算电路进行分析和运算，进而驱动负载（后级声光电路）进行报警工作。

图3　工业电雷管电阻检测仪电阻测试电路

3.电路原理图分析

（1）电源电路

图2　电源电路

本测试仪可以直接使用220V交流电源，电路结构如图2所示。（2）检测电路

工业电雷管电阻检测仪电阻测试电路如图3所示。

（3）输入电路

在测试的输入端，采用的是电阻分压限流装置，待测样品RX与的电阻串联分压，转变为电压值约为的电压信号作为同相比例运算电路的输入信号，因为，所以，UX很小，把LM358看成是理想的集成运算放大器，其输入端的净输入电压和净输入电流均为零，即具有“虚断”和“虚短”两个特点，所以同相比例运算电路的输入端的电流可以表示为：

其大小与RX的值有关，所以，当RX变化时，电路的输入信号就发生变化，那么输出结果就跟着变化，进而判断电雷管检测仪电阻值是否处于合格范围内。

（4）电压比较器电路及后级电路

设正比例运算电路的输出信号为U1，U1就是后级窗口比较器的输入信号，LM393是双电压比较器集成电路，两个滑动变阻器RP=10K可以任意滑动，进而确定电压比较器的上限和下限。

当U1的值超过电压比较器的上门限电压值或小于电压比较器的下门限电压值时，电压比较器输出为“0”，经过U2B（74LS08）与门电路后，绿色二极管就不发光，U2B（74LS08）与门电路的后级电路是U4A（74LS04）反相器电路，U4A反相器的输出就是“1”； U1信号就经另一个LM393构成的集成运算放大器，驱动其工作。如果U1的值大于比较器的上门限电压，U1A（LM393）构成的集成运算放大器的输出就是“0”，这个低电平“0”就会直接驱动后级的U4A（74LS04）反相器电路，使U4B（74LS04）反相器电路的输出为“1”，驱动黄色二极管发光，表示测试通道输入端处于“开路”或者“无样本”状态；如果U1的值小于电压比较器的下门限电压值，经过U1A（LM393）构成的运算放大器，运算放大器的输出为“1”，此时，U2A（74LS08）的输出就为高电平“1”；驱动黄灯电路的U4A（74LS04）和驱动报警装置的U2A（74LS08）都与另一个U2A（74LS08）相接，U2A（74LS08）一个输入端和气缸相连，气缸和测试台相连接，如测试端有输入样本，气缸的输入端子就显示为高电平“1”，则三极管Q1（8051）的输入端就是高电平，可以驱动其进行报警工作，如果测试台没有检测样本，三极管Q1（8051）的输入端就是低电平“0”，其后级的报警电路就不工作，表示测试没有检测样本。进而可以驱动对应的plc程序和机械装置。当输入端的检测样本不合格时，U2A（74LS08）就会驱动后级的报警装置，报警装置包括由三极管Q1（8051）组成的红色报警灯电路，此时红色二极管会发光；也包括由Q2（8050）组成的红色蜂鸣器报警电路，还有光电耦合器，光电耦合器驱动继电器K1（5VDC）工作，继电器K1（5VDC）驱动对应的PLC程序，进而连接对应的机械装置动作。

4.结论

本文设计的电雷管电阻测试仪是为满足社会化大生产的需要而产生的，具有较强的实用性。多路通道电路的设置让使用者大大提高了劳动生产率，并为其带来可观的经济效益；对应通道报警电路的设置为使用者在检测到不合格电阻时提供了方便；USB接口电路的设置，让仪器的功能大大扩展，同时也让使用者在检测过程中降低了错误率的发生，为使用者进行产品质量分类时提供了方便。

［1］李显圣.多功能电阻测试仪的设计与实习［J］.广西职业技术学院学报，2013（6）：5-8.

［2］童诗白，华成英.模拟电子技术［M］.高等教育出版社，2006.

［3］白瑞祥，严楠.静电放电对电火工品桥丝影响的实验研究［J］.火工品，2012（3）：9-12.

基于CGC控制技术的新型LED日光灯研制，河南省高等学校重点科研项目计划，项目编号：14B480002；基于光伏发电的智能照明在绿色城市发展中的应用研究，2016河南省科技厅科技攻关项目，项目编号：62102210361。

刘琳（1978-），河南商丘人，河南省商丘工学院信息与电子工程学院教师，主要研究领域为电子与通信工程，主要研究方向：传感器技术，信号处理技术。