电冰箱及其部件自动检测线设计与实现 - 消费电子 - 电子

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电冰箱及其部件的在线自动检测项目包括：
(1)冷冻室与冷藏室制冷特性曲线；
(2)蒸发器与毛细管等管路器件的管路特性参数与泄漏特性；
(3)各类电气部件电气性能参数；
(4)产品完整的识别信息等等。

利用管路泄漏特性的最新理论研究成果及以一线总线技术为特征的新型数字式温度传感器，配以技术成熟的分布式计算机自动测控系统，使电冰箱及其部件自动检测生产线的设计，工程实施和系统的运行，在投资，施工，运行操作和可靠性等方面显示出明显的优势。

1 系统组成

1．1 系统结构

系统由上位机(PC-586)，下位机(包括基于单片机的分布式温度采集模块、冰箱电器性能参数测试模块、冰箱管路特性和泄漏特性检测模块)以及测试管理软件组成，如图1所示。系统上位机通过RS485串行总线与下位机通讯，分布式温度采集模块通过一线式数据总线连接到分布在各个冰箱中的数字式温度传感器DSl8B20，完成在线冰箱制冷特性曲线的数据采集与处理。


1．2 自动检测线工位介绍

实际的电冰箱检测线有条形码读人工位；冰箱管路特性和泄漏特性测试工位；冰箱电气性能参数测试工位；以及6条制冷特性检测线(每条制冷特性检测线有25台冰箱工位，每个工位有2个数字式温度传感器)，如图2所示。


待装配的冰箱首先经过条形码读入工位，由条形码读入器读入产品识别信息；此后在冰箱管路特性和泄漏特性工位上，以AT89C52单片机为核心元件，包括电磁阀、测温铂电阻、流量变送器、压力变送器和气动执行单元等外围器件，构成冰箱蒸发器(包括毛细管)综合测试台。通过对流经蒸发器的气体温度，压力，流量的自动检测，获取实测数据，判断蒸发器是否合格；接着在冰箱电气性能参数测试工位上，同样以AT89C52单片机为下位机，由电子开关和微继电器构成电气部件性能测试台，可对电冰箱中的全套电气配件(包括压缩机、电磁阀、风扇、门灯、感温器等14个电气配件)的短路、断路和绝缘缺陷进行自动检测。若以上检测全部合格，冰箱方可完成总装，再由上位机根据其条形码中所含的冰箱型号信息，向PLC发出指令，由PLC控制传送板链将冰箱送到某一制冷特性测试工位，人工将数字式温度传感器放人冷冻室和冷藏室后，进行制冷特性参数采集。

2 由DSl8B20和单片机组成的多点测温系统

2．1 系统特性

DSl8B20是美国DALLAS公司近年来推出的数字式温度传感器，其器件的管芯内集成了温敏元件，数据转换芯片、存储器芯片和计算机接口芯片等多种功能模块。于是器件可直接输出二进制的温敏信号，并通过串行输出与单片机通讯。他的外部只有3根引脚，其中VDD和GND为电源，另一根DO引脚则用作总线(Data In／Out)，称为一线式数据总线，与微处理器接口时仅需占用一个I／O端口；器件的测温范围一55～+125℃；测温精度0．5℃；通过编程预设的方法，可直接将温度转换成9～12位二进制数串行输出；最大测温转换时间仅需750ms。这种新型的数字温度传感器出现，给传统的测温接口电路引起了一场变革，并带来明显的经济效益。

2．2 硬件配置

系统硬件由89C2051单片机和少量外围器件组成，如图3所示。由于DSl8B20采用独特的一线总线接口，一个一线接口上可以挂有多个DSl8B20器件，而每一个器件含有一个惟一的64b串行码，通过识别该码可以区分不同的传感器。主机通过识别串行码选择传感器，对其进行读、写、启动转换、设置报警阀值等操作。同时在器件内有9 B的RAM和3 B的E2PROM，可对传感器的工作方式进行设置并用来存储检测到的温度，供单片机读出。芯片MAX813提供下位机的监控功能，上电、掉电和电网电压过低时都会输出复位信号，同时他还能跟踪1．6s的定时信号，为软件提供Watchdog保护。MAXl483实现TTL电平与RS485电子之间的转换。


3 参数测试软件设计

下位机(89C2051)采集温度传感器数据经过一定的预处理后通过RS485串行总线口将数据送给上位PC机。在PC机上运行用微软Visual Basic 6．0开发的Windows环境下检测软件，接受串行口传来的数据，数据处理结果以图形的形式打印输出。上位机程序设计要点为：

(1)SCOMM通讯控件对串行口的设置

通讯协议为：波特率9 600，偶校验，8个数据位，1个停止位。由上位机发送开始测试命令，下位机接收到命令后，每隔1rain向上位机发送检测到的数据。上位机循环接收并处理和显示数据。

(2)数据显示

数据显示采用VB 6．0中的MSFLex Grid控件，将该控件的行和列定义成数组的形式，从而将下位机发送来的各工位上电冰箱冷冻室和冷藏室的温度数据，冰箱压缩机开停机次数显示出来，如图4所示。


(3)数据存储

系统主要由参数数据库、温度采样点数据库两部分组成。其系统数据结构示意图如图5所示。参数数据库包括系统参数、用户自定义参数、传感器校准参数、电冰箱型号列表及标准参数等。温度采样点数据库记录了每台被测冰箱的型号、检测日期、检测时间、各时刻温度、开停机次数等。系统开始时从参数数据库中读人设定的各项参数，进行初始化，而且在用户修改参数时可以随时更新系统并保存。进行检测前，系统建立以日期、线号、工位号及序号为名称的新数据表，为本次检测数据保存做好准备。每一台被检测的冰箱都有惟一的编号，在数据检索界面里可以查看任意一台冰箱的检测曲线。数据检索方式灵活，既能以编号定向搜索，亦可通过各要素查看一批冰箱的数据。如查看某天某一型号的检测结果，只要在检索界面输入日期、型号，表格会立即显示符合条件的冰箱各项数据，当前被选中的冰箱制冷曲线在界面下方的作图区域里显示出来。

软件设计上采用清晰模块化的程序设计方法，大量地建立功能函数和通用过程，使结构简明，接口方便。这样既避免了大量的代码重复，有利于软件调试，提高了编程效率，同时还为软件开发及数据库维护提供了方便。


4 系统的实际应用情况

上述分布式冰箱制冷性能参数采样与处理系统于2001年底在某大型电冰箱生产企业投入应用。现场150台冰箱压缩机随机启动／停止，存在着严重的电磁干扰，由于使用了数字式温度传感器和合理的现场总线技术，加上在下位机系统设计上采用完善的软／硬件抗干扰措施，使系统具有很强的抗干扰能力。经过一年多的实际运行，证明该系统具有投资少、安装施工方便、维护工作量小、测温精度高、运行稳定可靠，性能远远优于传统的模拟巡回采集系统，该企业已决策于近期将测温工位扩大一倍。可见本系统的实效，并且具有广阔的应用前景。