专利名称：多路电磁铁实时快速检测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电气元器件专用检测装置，更具体地讲是一种多路电磁铁实时快速检测装置，用于快速检测多路电磁铁的诸如冷态电阻、供电电压、电流、定距离处的磁感应强度等参数。
背景技术：
针对电磁铁检测装置，申请人曾委托了江苏省科技查新中心进行了检索，发现有如下信息中国原子能科学研究院研制的“电磁铁数值计算软件包FEMA2D”应用了各种型式电磁铁的静态吸力特性和动态特性计算，该软件包可用来进行各类电磁铁的计算机辅助设计；哈尔滨理工大学材料科学与工程学院采用现场可编程门陈列器件和电子设计自动化技术，提出并实现了数字化的钢铁电磁无损检测试验装置设计方案，通过对FPGA器件编程实现了对检测信号的数字信号处理；华中科技大学机械科学与工程学院采用三维有限元方法研究了大面积钢板漏磁检测的局部磁化，分析了钢板宽度变化对磁化效果的影响，论证了局部磁化的可行性。可见，国内虽有对电磁铁检测的报道，但未及对多路例如20路、28路等的多个电磁参数进行实时快速检测的技术启示。
据申请人所知，目前对电磁铁的检测主要有两种检测方式一是对单只电磁铁逐一检测，由人工移动探测头与固定后的被测电磁铁接触、检测、切换；二是将探测头固定，通过人工移动被测电磁铁进行多路切换。从上述两种检测方式显知，前者是由人工移动探测头而使探测头处于动态，电磁铁处于静态；而后者则将探测头处于静态，由人工使电磁铁处于动态。前者所存在之欠缺表现为对单枚电磁铁逐一检测，无法做到实时快速，检测效率低下；后者虽可使检测效率得以提高，但由于电磁铁的体积、质量往往大于探测头，因而无法保证定位的准确性和多次检测的一致性。申请人认为导致上述弊端的根本原因在于检测装置自身的结构不合理所致。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测效率高并且能确保定位的准确性和多次检测的一致性的多路电磁铁实时快速检测装置。
本发明的目的是这样来达到的，一种多路电磁铁实时快速检测装置，包括一配有罩壳且具座腔的基座1；一用于与被测电磁铁24接触的触头机构，设置在基座1的座腔中部偏前侧；一用于将被测电磁铁24定位的藉以使被测电磁铁24与所述的触头机构实现接触的被测电磁铁定位机构，设在所述的基座1的座腔中部，并且位于触头机构的前方；一探头移动机构，设置在基座1的座腔中部偏后侧，与触头机构相对应；一用于探测被测电磁铁24的磁感应强度的探测头14，可左、右移动地设于所述的探头移动机构上；一用于与被测电磁铁24、触头机构、探测头14以及探头移动机构电气连接的并且将所获得的被测电磁铁24的诸如冷态电阻、供电电压、电流、磁感应强度信号输出的控制电路板20，设置在基座1一端的座腔中。
本发明所述的触头机构包括一两端固置在机座1座腔中部偏前侧的触头组件固定座21和间布在触头组件固定座21上的一组触头组件。
本发明所述的一组触头组件至少有28个，每个触头组件包括压板29、触头23、绝缘导向套27、弹簧28，压板29固定在触头组件固定座21的背部，触头23分别贯过预设在触头组件固定座21、压板29上的触头孔，前端伸展在触头组件固定座21外，后端伸展在压板29外，并且由线路与所述的控制电路板20电气连接，绝缘导向套27、弹簧28分别设在触头23上，并且位于所述的触头孔中。
本发明所述的触头23与触头组件固定座21之间构成绝缘。
本发明所述的被测电磁铁定位机构包括纵、横向定位块30、22，纵向定位块30呈L形，固定在基座1的座腔中部的腔口处，与触头机构的触头组件固定座21平行，横向定位块22设在基座1和触头机构的触头组件固定座21两者任择其一上，并且对应于纵向定位块30之一端。
本发明所述的探头移动机构包括步进电机36、主、从动皮带轮35、16、传动带34、一对彼此平行的导向杆2、32、探头固定座15，步进电机36安装在基座1的座腔之一端，与控制电路板20电气连接，主、从动皮带轮35、16分别设在步进电机36的出轴轴端和基座1之另一端上，传动带34分别套置在主、从动皮带轮35、16上，并且该传动带34的一对皮带头31、11与探头固定座15相固定，一对导向杆2、32的两端分别支承于基座1的座腔中部的墙板上，探测头固定座15可左、右移动地滑配在导向杆2、32上。
本发明所述的探头移动机构包括步进电机36、电机齿轮38、丝杆39、与丝杆39平的导向杆32、丝杆齿轮40，步进电机36安装在机座1的座腔之一端，电机齿轮38固设在步进电机36的出轴轴端，丝杆39的两端枢置在机座1的座腔中部的墙板上，导向杆32的两端固定在机座1的座腔中部的墙板上，丝杆齿轮40固定在丝杆39的一端端部，与电机齿轮38相啮合，藉由丝杆39、导向杆32供探测头固定座15在其上左、右移动。
本发明所述的传动带34为同步带。
本发明所公开的多路电磁铁实时快速检测装置的优点在于探测头14可在探测头移动机构上作无偏差的左、右移动，并且由电磁铁限位机构能保障被测电磁铁24的准确定位，因此既可体现高效率的对多路电磁铁的实时检测，又可保障对多路电磁铁检测的一致性。
图1为本发明所公开的多路电磁铁实时快速检测装置的一实施例结构图。
图2为本发明所公开的多路电磁铁实时快速检测装置的另一实施例结构图。
图3为本发明的用于揭示探测头14和被测电磁铁24的横剖面示意图。
图4为本发明的控制电路板20的原理框图。
图5为本发明的CPU及外围电路42的电路原理图。
图6为本发明的电磁铁线圈切换电路43的电略原理图。
图7为本发明的仪表接入切换电路44的电路原理图。
图8为本发明的通信切换电路45的电路原理图。
图9为本发明的显示键盘电路46的电路原理图。
图10为本发明的步进电机控制电路47的电路原理图。
具体实施例方式
申请人对本发明作详细叙述，以有助于理解本发明，但下面所述的内容并不限制于本发明。
在图1中，基座1大体上呈矩形，罩壳由上罩壳5和左、右罩壳4、18构成，它们分别盖置在基座1上，在上罩壳5上还辟有一个用于供检测者直观地察知各种检测信号的反馈区域10，在该反馈区域10上设有对应于显示如次品、合格、磁场、电压、电流、高阻、低阻等等的一组指示灯13，这组指示灯13由控制电路板20电连接。此外，在左、右罩壳4、18上还分别设有电源开关3和功能按钮19，这些功能按钮19同样与控制电路板20电连接。控制电路板20被固定在基座1之一端的座腔中，如果以图中的位置为例，则处于基座1之右端。从基座1上所看到的电源线37是用于与供电电源相接的。此外，从罩壳5的结构所知，基座1在使用状态下面向检测者的一侧是不封闭的。
触头机构的触头组件固定座21既可用螺钉也可用其它类似方式固定于基座1上，图中给出的是通过螺钉来固定。若干个触头组件彼此间隔一定间距地设置在触头组件固定座21上，就目前对电子多臂机所用的多路电磁铁的检测而言，可多达28路，因此，相应的触头组件应当保证至少有28个，但是，该数量也并不受到具体的限制。每个触头组件具有一触头23、压板29、弹簧28以及绝缘导向套27构成，由图中所示的结构关系可知，触头23是通过弹簧28的伸张/压缩而可伸缩的，以便使触头23的顶端面能与被测电磁铁24的U型铁芯26的下铁芯26b紧密贴触。
作为构成被测电磁铁定位机构的纵向定位块30被固定在了基座1的并不构成封闭的开口部位，即基座1在使用状态下面向检测者的一侧。纵向定位块30呈L形，以便由这种形状来良好地体现对被测电磁铁24的定位。而横向定位块22既可固定在触头组件固定座21的一端，图示即属，也可固设在基座1上，藉由该横向定位块22配合纵向定位块30来共同限定或称控制被测电磁铁24的位置。
作为探头移动机构的步进电机36借助于固定座33固定在基座1的一端，图1中虽表现为左端，但并不排除可固定于右端，因为固定在任一端的作用是相当的，道理也是显见的。当步进电机36固定于基座1的左端时，那么，从动皮带轮16自然而然地通过从动皮带轮轴座17枢置在基座1的右端，而主动皮带轮35直接固定在步进电机36的出轴轴端。从该图的实施方式为例，传动带34采用同步带，套设在作为同步带轮的主、从皮带轮35、16上，为了保障传动带34在运动时带动探头机构作左、右移动，则将传动带34的一对皮带头31、11用螺钉9或其它类似方式固定在探测头固定座15上。
在图2中，揭示了探头移动机构的另一种实施方式，它是将图1中所示的导向杆2变换为丝杆39，并且在丝杆39上固设丝杆齿轮40，相适配地在步进电机36的出轴端固定有电机齿轮38，即把图1中的主动皮带轮35变换为电机齿轮38，该电机齿轮38与丝杆齿轮40彼此啮合。由于将图1所示的导向杆2变为了图2中的丝杆39，因此，原来的导向孔7便相应地改变成为封闭的内壁上制有用于与丝杆39相配的螺孔。其余同对图1的描述。
探测头14通过螺钉安装在探头移动机构的探测头固定座15上，当被测电磁铁24置于电磁铁定位机构上后，则探测头14的前端对应于被测电磁铁24的U型铁芯26a，也就是说，探测头14的前端是并不与被测电磁铁24的U型铁芯26a直接接触，相间距为4～6mm。探测头14的尾部由信号传导电缆6与控制电路板20连接。它可以将被测电磁铁24靠近探测头14(系霍尔传感器)前端的磁路中的磁感应强度探测下来传到控制电路板20上的电路进行处理，控制电路板20采用中国江苏常熟理工学院智能仪器研究所设计、生产、销售的CSLG-28型控制电路板，具体由申请人给出的图5至图10示。以图1所示为例，由于探测头固定座15是以一对导向杆2、32为载体而作左、右移动的，因此，当采用该图所示的实施例时，形成在探测头固定座15下部的滑动架8上的导向孔7的形状可表现为月牙形或称香蕉形，因为这种形状完全能满足导向孔7与导向杆2的彼此滑配。
在图4中，给出了本发明所述的控制电路板20，它包括由时钟电路、看门狗电路、RS-232串口通信电路、报警电路、单片机所构成的CPU及外围电路42，作为控制核心；电磁铁线圈切换电路43，选择多路电磁铁的其中一路的线圈进行电参数测量；仪表接入切换电路44，把电参数测量仪表和线圈激励电源接入到被测线圈回路中；通信切换电路45，选择各个测量用数字仪表的通信口和PC机串口连接；显示键盘电路46，用于显示测量状态，并提供键盘输入手段；步进电机控制电路47，用于驱动步进电机36，并以此来移动探测头14，对多路电磁铁的其中一路的铁芯进行磁参数测量。
在图5中，给出了CPU及外围电路42的电路原理，单片机CPU(IC202)为89C52，其外围电路包括由晶振X201、电容C201、C202组成的时钟电路，由集成电路IC201(IMP813L)、二极管D201和电阻R201、复位按钮S201组成的用于监控CPU的看门狗电路，由集成电路IC203(MAX232)、电容C203-C206和插座J202组成的RS-232串口通信电路，由三极管Q201、蜂鸣器B201、电阻R202、R203组成的报警电路。由排阻RP201-插座J201提供显示键盘电路接口，由插座J203提供电磁铁线圈切换电路接口，由插座J204提供步进电机控制电路接口，插座J205提供电源供给。
在图6中，电磁铁线圈切换电路43由地址译码电路、光电隔离电路、驱动电路和继电器组成。地址译码电路连接光电隔离电路、光电隔离电路连接驱动电路，驱动电路连接继电器。来自CPU及外围电路的地址信号P03-P07经过插座J302，送到反相器IC314A(SN7404)和IC301(SN74154)、IC302(SN74154)组成的地址译码电路。5位地址译码成28路信号，通过由排阻RP301-RP314、集成光耦IC303-IC309(TLP521-4)组成的光电隔离电路输出，排阻RP301-RP307组成光耦的发光管限流电阻，而排阻RP308-RP314组成光耦的接收管负载电阻。隔离后的28路信号经过由电阻R301-R303、集成电路IC310-IC313(ULN2804)组成的驱动电路后，分别驱动28个继电器U301-U328，电阻R301-R303作为继电器线圈续流回路公共限流电阻。28个继电器U301-U328的公共触点通过插座J301与被测多路电磁铁的28个线圈的输入端连接，继电器U301-U328的常开触点连接插座J202的CON+端，被测多路电磁铁的28个线圈的输出端连接插座J302的COB-端。
在图7中，仪表接入电路44切换由光电隔离电路、驱动电路和继电器组成，光电隔离电路连接驱动电路，驱动电路连接继电器。来自CPU及外围电路的输出信号P20-P24经过由排阻RP401、RP402、集成光耦IC401(TLP521-1)、IC402(TLP521-4)组成的光电隔离电路输出。驱动电路由集成电路IC403(ULN2804)和电阻R401组成。根据测量参数的不同，6个继电器U401-U406在CPU的控制下将电阻表、电压表、电流表、激励电源接入到电磁铁线圈切换电路的插座J302上，电阻表可以测量电磁铁线圈的电阻以及电磁铁线圈和铁芯之间的绝缘电阻(高阻)，也可以通过测量热敏电阻的阻值来得出温度，电压表可以测量激励电压，电流表可以测量激励电流。
在图8中，通信切换电路45由光电隔离电路、多路开关、过压保护电路和电源变换电路组成。来自CPU及外围电路的输出信号P00-P02经过由排阻RP501、RP502、集成光耦IC501(TLP521-4)组成的光电隔离电路输出，去控制由插座J501-J507、集成电路IC502-IC505(4051)组成的多路开关，插座J502连接上位机(PC机)的串口COM2，插座J502、J503、J504连接用于电磁参数测量的各数字仪表的通信口，插座J506、J507预留用来连接备用仪表。由电阻R501-R514、稳压二极管ZD501-ZD528组成的过压保护电路用来抑制过高的串口信号电平，以免损坏集成电路IC502-IC505(4051)。由三端集成稳压电路IC506(MC7809)、IC1507(MC7909)、电容C501-C508组成的电源变换电路将外部±12V电源变换成±9V电源，电容C501-C508为滤波电容。
在图9中，显示键盘电路46由光电隔离电路、功能按钮及指示电路、状态反馈指示灯组成，功能按钮及指示电路连接光电隔离电路。由按钮S601-S604、电阻R601-R604和发光二极管L601-L604组成的功能按钮及指示电路，用来发出“停机”、“重测”、“到位”和“离位”信号并提供功能显示，R601-R604为上拉电阻。功能按钮发出的信号通过由排阻RP601、RP602和集成光耦IC601(TLP521-4)组成的光电隔离电路输入到CPU及外围电路的INT0、INT1、P25和P26引脚。8个发光二极管L605-L612通过插座J601连接CPU及外围电路的插座J201，用于指示检测装置的运行反馈状态。
在图10中，步进电机控制电路47由辅助单片机及外围电路、步进电机驱动电路、保护电路和电源滤波电路组成。辅助单片机的CPU(IC701)为89C2051，其外围电路包括由晶振X701、电容C706、C707组成的时钟电路，由集成电路IC702(IMP813L、二极管D703和电阻R717、复位按钮S703组成的用于监控CPU的看门狗电路，C703为滤波电容，插座J701连接图5之CPU及外围电路的插座J204，其中MOTCP为主控CPU发出的联机步进信号，MOTRET为主控CPU发出的电机回零位信号，MOTREADY为辅助CPU回答给主控CPU的步进与回零完成信号，按钮S701、S702分别为脱机点动、回零按钮，反射式光耦U701用于电机零位位置检测，R701为光耦的发光管限流电阻，R709为光耦的接收管负载电阻，C708为滤波电容。由专用步进电机驱动模块IC703(STK6722H)、电阻R702-R705、R710-R714组成的步进电机驱动电路，电阻R710-R713提供模块IC703的参考电压(VREF)，该参考电压可由辅助CPU(IC701)的P1.5，P1.6控制。电阻R702-R705作为模块IC703的四相输入信号IA、IB、IC和ID的上拉电阻，此四相输入信号来自辅助CPU(IC701)的P1.0-P1.3引脚，电阻R714为模块IC703的低电压保持控制端(P.D)的上拉电阻，该低电压保持控制信号来自辅助CPU(IC701)的P1.4引脚，插座J703连接步进电机，步进电机带动探测头对多路电磁铁进行磁参数测量。由三极管Q701-Q702、二极管D701、D702、D704和D705、稳压二极管ZD701-ZD703、电阻R706-R708、R715和R716、电容C701组成步进电机驱动模块IC703的保护电路。稳压二极管ZD701-ZD703分别用来提高三极管Q701-Q703的导通门限、电阻R706-R708、R715和R716作为三极管Q701-Q703的偏置电阻，二极管D701、D702、D704和D705起隔离作用，C701为滤波电容。由电容C702、C705和C704、C709组成外接+35V和+5V电源的滤波电路。
依据图1和图2并结合图3，被测电磁铁24内部的电磁线圈41通过电磁铁线圈引出线25与控制电路板20可插拔式连接，由控制电路板20完成对多个电磁铁线圈41的电气连接切换，该切换必须与探测头14的移动相同步，以便同步测量出每一路电磁铁线圈41的诸如冷态电阻、供电电压、电流、通电时探测头14前端的磁路中的磁感应强度及断电后一定时间内探测头14前端的磁路中的磁感应强度，以便与计算机配合而判断出被测电磁铁24是否合格。控制电路板20通过电源线37接交流220V电源。安装在右罩壳18上的功能按钮19和控制电路板20电连接，主要用来发出“到位”、“重测”、“停机”之类的信号。
将被测电磁铁24放置到被测电磁铁定位机构上，从而由该机构的纵、横向定位块30、22将被测电磁铁24定位，此时触头机构的触头23便与U型铁芯26的下铁芯26b紧密接触，这种紧密接触的效果是由弹簧28来保障的；而探测头14恰好与U型铁芯26的上铁芯26a保持有5mm的间距。按下电源开关3，由控制电路板20给信号于步进电机36，步进电机36工作使探头机构移动。如前述，控制电路板20的切换是与探头机构的探测头14的移动相同步的，因此在探测头14移动的过程中能够完成对依需的如上面所提及的被测电磁铁24中的各路电磁铁线圈41的诸项参数的检测。
权利要求
1.一种多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于包括一配有罩壳且具座腔的基座(1)；一用于与被测电磁铁(24)接触的触头机构，设置在基座(1)的座腔中部偏前侧；一用于将被测电磁铁(24)定位的藉以使被测电磁铁(24)与所述的触头机构实现接触的被测电磁铁定位机构，设在所述的基座(1)的座腔中部，并且位于触头机构的前方；一探头移动机构，设置在基座(1)的座腔中部偏后侧，与触头机构相对应；一用于探测被测电磁铁(24)的磁感应强度的探测头(14)，可左、右移动地设于所述的探头移动机构上；一用于与被测电磁铁(24)、触头机构、探测头(14)以及探头移动机构电气连接的并且将所获得的被测电磁铁(24)的诸如冷态电阻、供电电压、电流、磁感应强度信号输出的控制电路板(20)，设置在基座(1)一端的座腔中。
2.根据权利要求1所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的触头机构包括一两端固置在机座(1)座腔中部偏前侧的触头组件固定座(21)和间布在触头组件固定座(21)上的一组触头组件。
3.根据权利要求2所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的一组触头组件至少有28个，每个触头组件包括压板(29)、触头(23)、绝缘导向套(27)、弹簧(28)，压板(29)固定在触头组件固定座(21)的背部，触头(23)分别贯过预设在触头组件固定座(21)、压板(29)上的触头孔，前端伸展在触头组件固定座(21)外，后端伸展在压板(29)外，并且由线路与所述的控制电路板(20)电气连接，绝缘导向套(27)、弹簧(28)分别设在触头(23)上，并且位于所述的触头孔中。
4.根据权利要求3所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的触头(23)与触头组件固定座(21)之间构成绝缘。
5.根据权利要求1所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的被测电磁铁定位机构包括纵、横向定位块(30)、(22)，纵向定位块(30)呈L形，固定在基座(1)的座腔中部的腔口处，与触头机构的触头组件固定座(21)平行，横向定位块(22)设在基座(1)和触头机构的触头组件固定座(21)两者任择其一上，并且对应于纵向定位块(30)之一端。
6.根据权利要求1所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的探头移动机构包括步进电机(36)、主、从动皮带轮(35)、(16)、传动带(34)、一对彼此平行的导向杆(2)、(32)、探头固定座(15)，步进电机(36)安装在基座(1)的座腔之一端，与控制电路板(20)电气连接，主、从动皮带轮(35)、(16)分别设在步进电机(36)的出轴轴端和基座(1)之另一端上，传动带(34)分别套置在主、从动皮带轮(35)、(16)上，并且该传动带(34)的一对皮带头(31)、(11)与探头固定座(15)相固定，一对导向杆(2)、(32)的两端分别支承于基座(1)的座腔中部的墙板上，探测头固定座(15)可左、右移动地滑配在导向杆(2)、(32)上。
7.根据权利要求1所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的探头移动机构包括步进电机(36)、电机齿轮(38)、丝杆(39)、与丝杆(39)平的导向杆(32)、丝杆齿轮(40)，步进电机(36)安装在机座(1)的座腔之一端，电机齿轮(38)固设在步进电机(36)的出轴轴端，丝杆(39)的两端枢置在机座(1)的座腔中部的墙板上，导向杆(32)的两端固定在机座(1)的座腔中部的墙板上，丝杆齿轮(40)固定在丝杆(39)的一端端部，与电机齿轮(38)相啮合，藉由丝杆(39)、导向杆(32)供探测头固定座(15)在其上左、右移动。
8.根据权利要求6所述的多路电磁铁实时快速检测装置，其特征在于所述的传动带(34)为同步带。
全文摘要
一种多路电磁铁实时快速检测装置，属于电气元器件专用检测装置。包括一配有罩壳且具座腔的基座；一用于与被测电磁铁接触的触头机构，设置在基座的座腔中部偏前侧；一用于将被测电磁铁定位的被测电磁铁定位机构，设在基座的座腔中部，且位于触头机构的前方；一探头移动机构，设置在基座的座腔中部偏后侧，与触头机构相对应；一探测头，设于探头移动机构上；一用于与被测电磁铁、触头机构、探测头以及探头移动机构电气连接的控制电路板，设置在基座一端的座腔中。优点探测头可在探测头移动机构上作无偏差的左、右移动，且由电磁铁限位机构能保障被测电磁铁的准确定位，既可体现高效率的对多路电磁铁的实时检测，又可保障对多路电磁铁检测的一致性。
文档编号G01R33/02GK1825134SQ20061003821
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月10日 优先权日2006年2月10日
发明者卢达, 范龙保, 潘启勇, 钱忆平, 薛永白, 浦炜, 周平, 范瑜, 徐惠钢, 陈琦玮 申请人:常熟理工学院