一种自动校准仪的制作方法

1.本实用新型属于自动校准技术领域，具体涉及一种自动校准仪。


背景技术：

2.国内新能源科技公司日益蓬勃发展和壮大，其中动力电池、手机锂电、燃料电池等产业发展迅速，随之而来的电池测试行业需求巨大，对电池测试的要求更加严格，对电池测试设备精度的要求更高，对所处环境温度、空气流速、倍率充放电的控制，及电池体表温度、压力、外形膨胀程度等参数监控，全方位评估电池材料优胜略汰提出新的挑战。面对大批量电池测试设备的生产调试及维护耗散成本给企业发展带来不小的阻力。为保证测试精度很多企业采用传统的人工加测量仪表手动校准和半自动校准，耗费大量的人力物力和时间，条件好的企业专门针对电池测试设备定制专用的校准工装，但往往功能单一体型巨大不利于产品调试和维护。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种自动校准仪，专门针对电池测试设备的电压、电流、温度、压力等参数提供自动校准的功能，通过人机交互界面输入设备参数及变送器范围，实现校准信号输出匹配自适应全自动校准。
4.为了实现以上目的，本实用新型提供的一种自动校准仪，包括工业串口屏、mcu主控制器、隔离式通信电路、模拟信号发生电路、模拟开关电路1、信号调理电路2、dac参数设定电路、信号调理电路1、模拟开关电路、模拟信号输出接口，所述模拟信号输出接口与模拟开关电路2连接，所述模拟开关电路2与mcu主控制器、信号调理电路1、信号调理电路2均相连，所述mcu主控制器的spi2通信端口通过dac参数设定电路与信号调理电路1的输入端连接，所述模拟信号发生电路通过模拟开关电路1与信号调理电路2连接，所述模拟开关电路1与mcu主控制器相连，所述隔离式通信电路与mcu主控制器连接。
5.优选地，所述自动校准仪还包括报警电路，与mcu主控制器连接。
6.优选地，所述自动校准仪还包括adc采样电路，所述信号调理电路1的输出端通过adc采样电路和mcu主控制器的spi1通信端口连接。
7.优选地，所述隔离式通信电路，包括隔离式rs422通信电路和隔离式can通信电路。
8.综上所述，上述自动校准仪适用于多种类型的信号校准，电路结构简单小巧，可做成手持式校准仪表方便携带，通过用户自定义设置调节标准信号值大小可实现过程校验。
附图说明
9.图1为本实用新型的电路功能模块连接结构示意图；
10.图2为本实用新型使用时的连接示意图。
11.图中：1-电源开关，2-工业串口屏，3-rs422串口，4-模拟信号输出接口，5-电池测试设备，6-电池测试设备串口。
具体实施方式
12.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
13.如图1所示的一种自动校准仪，包括工业串口屏、mcu主控制器、隔离式rs422通信电路、隔离式can通信电路、模拟信号发生电路、模拟开关电路1、信号调理电路2、adc采样电路、dac参数设定电路、信号调理电路1、模拟开关电路、报警电路、温度信号输出接口、电压信号输出接口、压力信号输出接口、用户自定义信号输出接口，所述温度信号输出接口、电压信号输出接口、压力信号输出接口、用户自定义信号输出接口均与模拟开关电路2连接，所述模拟开关电路2与mcu主控制器、信号调理电路1、信号调理电路2均相连，所述信号调理电路1的输出端通过adc采样电路和mcu主控制器的spi1通信端口连接，所述mcu主控制器的spi2通信端口通过dac参数设定电路与信号调理电路1的输入端连接，所述模拟信号发生电路通过模拟开关电路1与信号调理电路2连接，所述模拟开关电路1与mcu主控制器相连，所述隔离式rs422通信电路、隔离式can通信电路、报警电路、均与mcu主控制器连接。
14.如图2所示，所述自动校准仪包括壳体，所述壳体前侧面设有工业串口屏和电源开关，所述壳体上端设有多个类型的模拟信号输出接口，所述壳体侧面设有rs422串口接口。
15.本实用新型的具体工作原理为：
16.mcu主控制器与工业串口屏通过rs232通信协议进行数据交互，包括待校准的数据类型、数据大小、通道切换控制。如果选择用户自定义信号对电池测试设备进行校准，则mcu主控制器首先通过对dac参数设定电路进行参数设定，输出电池测试设备满量程的10％标准模拟信号，输出的模拟信号通过信号调理电路1进行信号增强后，经过模拟开关电路2后，通过用户自定义信号输出接口传输给电池测试设备的传感器接口；如果选择自动校准仪现有信号对电池测试设备进行校准，所述仪表现有信号包括温度信号、电压信号、压力信号，mcu主控制器通过对模拟开关电路1的控制从模拟信号发生电路中选择对应的一个端口，输出电池测试设备满量程的10％标准模拟信号，通过信号调理电路2进行信号增强后，经过模拟开关2后，通过对应输出接口传输给电池测试设备的传感器接口。
17.电池测试设备自动校准仪发送的模拟信号进行采集并处理成数字信号通过rs422串口回传给自动校准仪，自动校准仪的mcu主控制器将接收的数据记录记为y1'。
18.如果选择自动校准仪现有信号对电池测试设备进行校准，校准仪mcu主控制器控制模拟开关电路1切换另一个端口使模拟信号发生电路输出电池测试设备满量程的85％标准信号；如果选择用户自定义信号对电池测试设备进行校准，则mcu主控制器通过对dac参数设定电路进行参数设定，输出电池测试设备满量程的85％标准模拟信号，再次执行上述步骤，将接收的数据记录为实测值y2'。将实测值y1'、y2'、电池测试设备满量程10％的理论值、电池测试设备满量程85％的理论值带入到二元一次方程组中计算得出校准系数k和平移误差b。
19.adc采样电路主要用于自动校准仪与高精度台表自我校准，当dac参数设定电路输出给定值再经过信号调理电路1后，adc采样电路对调理后的信号进行实时采集并与dac给定值进行标定，将标定后的da值再发送至dac参数设定电路，这样实现了dac参数设定电路输出准确的给定值。
20.下面以校准热电偶温度信号和校准电压、电流和压力信号为例分别讲述其具体实
施方式。
21.校准热电偶温度信号：
22.首先在物理连接上将自动校准仪的温度信号输出接口接入电池温度测试设备输入接口，将自动校准仪的通信接口与电池温度测试设备通信接口连在一起，这样实现模拟信号给定数字信号反馈形成闭环控制系统。由于热电偶温度信号非常微弱，根据热电偶分度表可以看出每增加1℃对应的电压信号增加39～42uv，为保证准确输出对应温度的电压值，因此必须保证电路中每个元器件尽可能稳定低失调低温漂，图1中模拟信号发生电路采用电池组供电保证电源稳定无纹波和抖动干扰，采用宽电压输入的低温漂高稳定性稳压芯片低温漂电阻分压保证电池电量在消耗的过程中输出的温度模拟信号稳定不变。模拟信号发生电路提供两路固定的标准电压，电压值分别是电池温度测试设备满量程10％和满量程85％，分别记为x1、x2。模拟开关电路1负责切换两路温度标准电压输出给信号调理电路2，信号调理电路2将温度信号驱动能力增强经模拟开关电路2输送到温度信号标准接口，电池温度测试设备通过校准仪的温度模拟信号输出接口采集模拟信号转换成对应温度数值并通过隔离式rs422或隔离式can通信电路将温度实测值回传给校准仪，记为y1'。如此这样校准仪就有一组温度理论值x1和实测值y1'，同理切换另一路温度信号得到第二组温度理论值x2和实测值y2'。
23.在整个量程范围内默认理论值x(自变量)与测试值y(因变量)的走势为线性，所以要使实测试值等于理论值，将理论值与实测值建立二元一次方程组kx+b＝y的线性模型，其中k为曲线斜率(即校准系数)，b为y轴偏移量(即平移误差)，则通过以下算式可解出k值和b值：
24.kx1+b＝y1'...式
①
25.kx2+b＝y2'...式
②
26.再通过通信协议将解出的k、b值写入电池温度测试设备，这样就校准好了一个通道,同理校准电池温度测试设备上的其它所有通道。
27.校准电压、电流和压力信号：
28.其中电流信号是通过采样电阻将电流信号转成电压信号，压力传感器包含变送器输出0～5v的电压信号，为覆盖这种信号将电压范围设定在0～20v，而dac参数设定电路设定电压范围在0～5v，所以信号调理电路1将dac参数设定电路输出的信号进行整数放大并增强驱动能力。用户通过工业串口屏选择信号类型或者设置指定标准电压输出，记为v1，mcu主控制器通过对dac参数设定电路的调节输出对应的电压，通过信号调理电路1放大后，经模拟开关电路2输送至对应输出信号接口。电池测试设备通过此接口得到电压信号并转换成电池测试设备的实测值通过rs422或者can通信接口回传给校准仪表，记为v1'。再次重复上述步骤，得到另一组理论电压值v2和v2'，通过上述公式
①
和公式
②
得出校准系数k和平移误差b值，再把这两个值发送给电池测试设备保存起来。
29.本自动校准仪与电池测试设备继续保持物理连接，当所有通道校准后，校准仪再次输出标准值，然后校准仪将标准值与从电池测试设备接收到的实测显示值进行对比，如果精度误差＝|标准值-实测显示值|
÷
设备满量程≤3％％，则校准合格；反之再次输出标准值继续上面的步骤连续校准3次，如果3次都超出范围则校准不合格，当然精度误差也可以由用户根据实际情况自行设定。
30.本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。