32路磁致伸縮位移傳感器時漂老化測試臺設計

羅小勇，李海全，林朝龍

（新會康宇測控儀器儀表工程有限公司，廣東江門，529100）

32路磁致伸縮位移傳感器時漂老化測試臺設計

羅小勇，李海全，林朝龍

（新會康宇測控儀器儀表工程有限公司，廣東江門，529100）

磁致伸縮位移傳感器時漂老化測試占用較大的空間和時間，研發(fā)一個集成度高、能滿足多個工作電壓、能兼容多種輸出信號、能自動監(jiān)測輸出信號、能匯總時漂數(shù)據(jù)并進行計算的老化測試臺，能大幅提高磁致伸縮位移傳感器的批量生產效率。本文介紹32路磁致伸縮位移傳感器時漂老化測試臺的系統(tǒng)硬件構成、軟件系統(tǒng)開發(fā)。

磁致伸縮位移傳感器；時漂；老化；自動測試

0 引言

為保證磁致伸縮位移傳感器產品的出廠質量和穩(wěn)定性，產品均需做不低于24小時的時漂老化測試，以前，磁致伸縮產品的磁子在測桿上的移動需要進行人工進行，檢測出不同時間、不同位置的產品輸出數(shù)據(jù)，由于產品銷售量的快速增長，部分產品的生產批量較大，單靠原來老化設備已不能滿足生產需求；針對大批量生產的磁致伸縮位移傳感器產品，在時漂老化測試工序增加新型時漂老化工作臺，利用計算機對位移傳感器的輸出數(shù)據(jù)進行全自動的采集與漂移量計算，更加合理利用生產場地的有限空間完成大批量產品的時漂老化測試任務，從而提高生產效率。

1 磁致伸縮位移傳感器時漂老化測試臺的構成

測試臺由固定框架、磁子升降裝置、電源模塊、信號采集、電腦操作平臺與配套工裝組成。

圖1 設備整體圖片

1.1 時漂老化測試臺固定框架

固定框架采用40*40鋁型材搭建，整體尺寸為1250mm*600mm*1300mm，固定板面采用厚度為10mm鋁板制作，使用10mm厚度的鋁板主要保證承重32個磁致伸縮位移傳感器的承載能力；產品采用垂直固定的設計方案，垂直固定的設計方案可大大減少產品占據(jù)的空間；通過在固定板面設計橫向導向槽，將位移傳感器以垂直狀態(tài)放入設備的固定位，而且每個位移傳感器的電子倉之間保證有70mm的防干擾距離，適合測桿直徑在φ20mm以內的產品使用。

圖2 固定框架

圖3 測桿垂直放置

1.2 磁子移動升降裝置

時漂老化測試工作臺可同時進行兩種不同量程的產品進行老化，利用升降裝置可分別將兩批不同量程傳感器的磁子在1米以內任意移動到測試所需位置，升降裝置采24V直流電機作為動力源，利用螺桿作為傳動機構，在固定平臺設立兩條導向桿，保證固定平臺運動時的穩(wěn)定性。

圖4 時漂老化測試臺的磁浮子固定

圖5 電機與傳動機構

1.3 時漂老化測試臺電源模塊

采用自制線性可調穩(wěn)壓電源，其供電為0V～30V 和±10～±15V線性可調直流電源，適用不同供電要求的產品，而且在電路方面有降噪電路，減少電源紋波，這樣對磁致伸縮位移傳感器產品就不會產生較大干擾信號，保證產品的輸出穩(wěn)定性。

電源箱內安裝了8組電源板和8個電壓表，每組電源分別為四個磁致伸縮位移傳感器提供穩(wěn)定的電壓，在每一路中增加了保護管，確保了被測產品在時漂老化過程中出現(xiàn)故障時能快速地對產品進行斷電保護，并且不會對其它產品造成影響，在每組電源板上分別利用可調電位器對所需電壓進行調節(jié)，并在對應的電路板配有數(shù)字式電壓表，電壓供電更為直觀。

圖6 時漂老化測試臺電源模塊

1.4 時漂老化測試臺的信號采集

采樣模擬信號采用進口NI品牌的M系列PCI-6224數(shù)據(jù)采集(DAQ)板卡。PCI-6224數(shù)據(jù)采集卡為48路數(shù)字I/O，雙路32 位模擬輸入，16位分辨率，采樣頻率250KHz，輸入量程最大±10VDC，系統(tǒng)誤差0.01%F.S。

數(shù)字信號采用MOXA公司的多串口卡PCI-118UI來采樣RS485接口信號，其中MODBUS輸出信號的位移傳感器可直接通過MOXA的RS485接口采樣；此卡為8路USB串口卡，每個串口分別對8路位移傳感器進行數(shù)據(jù)采集，最大能采集64路信號。

1.5 時漂老化測試臺的操作系統(tǒng)平臺

（1）按鈕面板：主要負責對應測試產品的電源開關切換、電壓與電流轉換的功能。

（2）顯示面板：主要負責產品的工作電流監(jiān)控，電流顯示器采用數(shù)字式表頭，能更直觀地監(jiān)控被測磁致伸縮位移傳感器工作電流情況。

（3）計算機：主要負責磁致伸縮位移傳感器的信號采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢管理、曲線查詢管理等功能。

圖7 時漂老化測試臺的操作系統(tǒng)平臺

A.ModBus輸出磁致伸縮位移傳感器通過MOXA卡對輸出信號進行采集，通過自行編制的多路巡檢軟件對采集的數(shù)據(jù)進行記錄與分析，通過最大值與最小值的差值得出時漂漂移量。

B.模擬輸出磁致伸縮位移傳感器通過PCL-6224采集卡可對信號數(shù)據(jù)進行采集，通過自行編制的時漂測試系統(tǒng)軟件對信號進行記錄與分析，由于此卡只能對電壓輸出位移傳感器進行采集，電流輸出傳感器產品需要通過電源開關臺上琴鍵開關進行切換從而進行采集數(shù)據(jù)。此軟件可對位移傳感器的預熱期時間進行任意調整，預熱期過后可對位移傳感器每1秒輸出的數(shù)據(jù)進行記錄，并且能自動計算產品的漂移值，再通過Excel表格對相關數(shù)據(jù)作保存。

1.6 時漂老化測試臺的配套工裝

產品的電路板外圍使用外罩工裝將電子倉整體包住，保證未封裝的電子倉達到密封效果，模擬產品在全密封的環(huán)境下測出其漂移值；外罩工裝上配有航空插頭與波形檢測接口，能快速與系統(tǒng)端聯(lián)接，防止人為接錯線導致產品損壞，并且能在不拆除外罩的情況下檢測反射波形的實際情況。

2 32路磁致伸縮位移傳感器時漂老化測試臺優(yōu)點

2.1 占用空間大幅縮小

新開發(fā)的32路時漂老化臺的整體外形尺寸為1250mm*600mm*1300mm，共能同時放置32個磁致伸縮位移傳感器，舊式時漂老化臺2000mm*500mm*1800mm，只能同時放置20個磁致伸縮位移傳感器產品，從新舊設備外形對比，新型時漂臺整體尺寸約為舊時漂臺的一半，但老化數(shù)量比舊設備增加12 路，利用小空間使測試數(shù)量達到最大化，充分而合理地利用生產場地。

2.2 適用多種類型產品

由于磁致伸縮位移傳感器供電電壓多樣，分別有：12V、24V、12V、±15V、±13V，而舊式老化臺只能提供單種電源的供電模式，占用了較大的生產場地，因此在時漂老化臺供電部分自制可調式電源，可滿足上述任一種供電電壓的產品使用。工作臺同時可采集多種不同的輸出信號，包括：電流信號，電壓信號，MODBUS等信號。

2.3 生產效率大幅提高

（1）使用配套工裝可將磁致伸縮位移傳感器與系統(tǒng)端快速聯(lián)接，減少了操作人員接線的時間。

（2）相同量程的磁致伸縮位移傳感器可直接插入磁子固定臺的孔內，調節(jié)升降裝配使整體的磁子到達測試位置即可進行時漂老化操作，而舊式時漂臺需將磁子一個一個穿入測桿，操作效率低，而且放置不牢固，容易移位，造成時漂測試數(shù)據(jù)不準確。

（3）系統(tǒng)軟件能自動計算時漂數(shù)據(jù)，減少了人為記錄。

2.4 適用更多不同輸出類型位移傳感器產品

有了新型非線性的設計例子，我們可向其它的輸出類型擴展，使設備的適用類型更廣，如SSI、CANBus等輸出的產品。

2.5 可擴大老化數(shù)量，

原來安裝的兩張采集卡均有64位，為我們日后的擴展留有余地，根據(jù)位移傳感器實際產量情況，對設備的采集端口進行擴展，該設備可擴展為64路時漂老化設備。

3 小結

針對大批量生產的磁致伸縮位移傳感器產品，在時漂老化測試工序，新開發(fā)了多路測試臺，利用計算機對位移傳感器的輸出數(shù)據(jù)進行全自動的采集與漂移量計算，設計了磁子的移動裝置，更加合理利用生產場地的有限空間完成大批量產品的時漂老化測試、輸出報表，從而大大提高了磁致伸縮位移傳感器產品的生產效率。

[1]王立恒，任勇峰，李圣昆，張永樂.基于FPGA的多路采集測試系統(tǒng)設計[J].《電測與儀表》 2009年第2期.

Design of 32 channel magnetostrictive displacement sensor time drift aging test bed

Luo Xiaoyong,Li Haiquan,Lin Chaolong
(Xinhui Kangyu control instrumentation engineering Co. Ltd,Jiangmen Guangdong,529100)

the magnetostrictive displacement sensor when the larger space and time drift aging test takes a high degree of integration, research and development, to meet the working voltage, compatible with a variety of output signal, automatic monitoring of the output signal, can collect the drift data and aging test table calculation, can greatly improve the production efficiency of magnetostrictive the displacement sensor is introduced in this paper. 32 magnetostrictive displacement sensor drift aging test bench system hardware structure, software system development.

magnetostrictive displacement sensor;time drift;aging;automatic test