分流器自动标定调阻装置的设计

admin管理员组

文章数量:1530845

2024年5月22日发(作者：)

ELECTRONICS WORLD

・

技术交流

分流器自动标定调阻装置的设计

沈阳仪表科学研究院有限公司 常 伟 王松亭

沈阳英德尔公司 周 朝

沈阳仪表科学研究院有限公司 何 方 袁 峰 张 军

中，分流器电阻的阻值只能朝增大的方向调整，无法向阻值减小的

1.引言

分流器是一个阻值非常小的精密电阻，电阻值等级在微欧级

别，用于测量较大的直流电流，通常是几十安培甚至几百安培，当

有直流电流通过时产生压降，再测量电阻两端的电压，以此检测出

流经电阻上的电流的数值，实际应用过程中分流器往往与电压表配

套使用。例如：要用分流器测量电路中最大值

500A

的电流值，那

么选型的分流器电阻值应为

150µΩ

，即

500A×150µΩ=75mV

。

传统分流器用钎焊工艺制作而成，其缺点是材料体积较大，批

量化生产流程控制复杂；随着电子束焊接设备成本的降低与普及，

电子束焊接工艺制作的分流器越来越受到行业的青睐，与钎焊工艺

相比，其具备体积小、重量轻、加工简单、精度高、一致性高和温

度漂移系数小等优点。

电子束焊接工艺生产的分流器的外形结构主要分为两部分：

锰铜部分与紫铜部分，如图

1

所示，锰铜材料电阻率高，电阻率为

4.2×10Ω.m

，分布在分流器中间，起到电阻作用，中间缺口为调

阻切削点，用于调整电阻值；紫铜材料电阻率低，电阻率为

1.7×10

-

8

-7

方向调整，一旦阻值增大超过电阻精度的要求时，此分流器即成为

废品，无法进行补救。目前国内这种分流器在生产过程中调阻过程

比较繁琐，电阻切削与电阻测量都为人工完成，生产效率较低。

本文针对电子束焊接工艺生产的分流器，设计了一款具有高测

量准确度，高调阻精度，高生产效率等特点的自动标定调阻装置；

该装置在分流器生产中得到实际应用，应用效果较好，达到分流器

批量生产的要求。

2.测试原理

因为分流器的阻值非常小，在几十微欧到几百微欧之间，精

度要求也非常高，需要达到千分之五的左右，所以一般的电阻测量

装置很难能够准确地测量分流器阻值，即使有能够测量微欧的电阻

仪，所测量的电阻准确度也远远无法满足要求。因此测试分流器的

阻值，需要采用在分流器电流端加载大电流，在电压端测量输出电

压，间接测量的方法来测量电阻值，如图

2

所示。本装置选用了

100

安培直流电流进行测试供电，即分流器电阻

R=V

电压

/100

。

Ω.m

，分布在分流器两侧，紫铜两端分别有两个大小孔位，大孔

位为电流端子，用于加载电流，小孔位为电压端子，用于测量电压

值。

图

2

测试原理图

3.硬件设计

本装置最大特点就是把分流器调阻过程实现了全程自动化加

工，人工只需负责将毛坯料填入上料仓、将调阻后的分流器从下料

仓取出、触摸屏参数设置等操作即可；整体调阻过程大致包括分流

图

1

分流器产品

器的上料、下料，阻值测量，调阻切削等步骤，在硬件方面共设计

了五部分组件：控制组件、传动组件、锁紧组件、测量组件和切削

组件。

控制组件由可编程控制器（以下简称

PLC

）和上位机组成，

PLC

是本装置的核心单元，负责向各个单元发送指令，与仪器仪表

分流器在生产过程中初次焊接分割后形成毛坯料，毛坯料的

电阻值往往比预设的电阻值要小一些，需在调阻切削点处用铣刀切

削，切削后毛坯料的电阻值增大，直到达到预设的电阻值后才算合

格。分流器的调阻操作是单方向不可逆的，也就是说在调阻过程

•

141

•

ELECTRONICS WORLD

・

技术交流

通讯，控制电磁阀、伺服电机、四轴机械手，数据运算与处理等操

作都由它来完成；上位机负责与用户交互，将用户的操作指令传达

给

PLC

，并把反馈的信息与数据显示出来供用户参考查阅，最后将

数据保存下来。

传动组件由四轴机械手与机械手驱动器组成，四轴机械手负责

将分流器毛坯料从上料仓逐个拿出，放置到操作台上，待分流器调

阻完成后，再把分流器取出，放置到下料仓；机械手驱动器与

PLC

通讯，按

PLC

的动作指令控制四轴机械手，完成相应的动作要求。

锁紧组件由气路、电磁阀与气缸组成，电磁阀由

PLC

控制，通

过气路给气缸提供动力气源；气缸用于锁紧分流器，一共有三组，

分别安装在横向、纵向和上方三个方向，待分流器放置到操作台

后，其中两组气缸分别从横向、纵向进行物理锁紧，第三组气缸带

动加压端与表笔端从上方物理压紧，加压端用于给分流器提供直流

电流，接触到电流端子，表笔端用于测量分流器电压，接触到电压

端，直到分流器调阻结束后松开。

测量组件由直流电源和电压表组成，它们通过

RS232

串口与

PLC

通讯，接受测量指令，分别用于给分流器提供直流电流和测量

分流器电压，最后由

PLC

回取数据并计算电阻值。

切削组件由铣刀、电机、伺服驱动器和伺服电机组成，铣刀用

于切削分流器调整其阻值，由电机提供动力；伺服驱动器由

PLC

控

制，驱动伺服电机位移，为电阻切削的提供进给量。

4.软件设计

由于分流器调阻过程的不可逆性，使得分流器电阻切削时的

进给量尤为重要，通过实践操作建立了数学模型，并设计了多次切

削多次进给的方案，由

PLC

负责数据采集和计算，由电压表负责对

分流器电阻值测量和监控，最后计算出电阻切削的每次进程与进给

量，如图

3

所示，整个软件设计装置工作的主要步骤有：

图3 气缸控制器组成框图

（

1

）开始测试，机械手从料仓开始上料，每次抓取一片放置

操作台；

•

142

•

（

2

）横向、纵向气缸压紧组件工作，从横向与纵向两方向对

分流器待测量元件进行压紧，防止调阻切削过程中元件发生位移；

（

3

）上方气缸压紧组件工作，从上方对分流器待测量元件进

行压紧，将加压端压紧至分流器电流端子、将表笔端压紧至分流器

电压端子；

（

4

）与直流电源仪表通讯，控制其供电输出；

（

5

）从电压表回读电压值，计算分流器电阻值；

（

6

）如电阻值满足要求，则按合格品处理，机械手下料，放

置合格品区；如电阻值不满足要求且超差无法调阻，则按不合格品

处理，机械手下料，放置不合格品区，否则进行切削调阻；

（

7

）切削调阻，根据当前分流器的电阻值与目标要求值的差

值，来判断切削的进给量，即差值越小，进给量越小，直至电阻值

满足要求；切削进给量的运动部分由伺服电机完成，通过

PLC

运算

后控制；

（

8

）循环切削，直至料仓无待调阻的分流器元件；

（

9

）测试结束。

5.功能设计

上位机程序编程由组态软件完成，通过触摸屏显示人机交互操

作界面，主要功能包括主要功能包括使用权限、数据监控、数据查

询、统计报表、参数设置、编号输入和报警功能：

（

1

）使用者权限功能：为确保只有经授权的生产人员才能操

作调阻装置，监控主机设置启动登录界面，需输入正确的使用者姓

名和密码后方可进入系统工作；

（

2

）数据监控功能：实时显示最近加工的分流器的加工完成

后的数据及测试状态，显示当日分流器生产的数量、合格产品数

量、不合格产品数量等信息；

（

3

）数据查询功能：具有历史数据查询功能，可以对任意日

期的生产数据进行查询；

（

4

）生成统计数据、报表功能：具有按照日期、按照成品、

废品等不同的分类形成相应的报表，报表数据储存在上位机中，可

通过

U

盘随时进行备份；

（

5

）参数设置功能：设有参数设置界面，通过参数设置表，

可以实现加工精度、切削速度、报警限值、操作权限等参数设置，

提高系统的通用性和灵活性；

（

6

）编号输入功能：生产时输入生产编号，生成历史数据及

相关统计报表时，包含生产编号等信息；同时，生成废品记录时，

也包含生产编号；

（

7

）报警功能：出现声光报警时，监控主机画面应显示报警

的种类。

6.结束语

分流器在电子行业中的应用十分广泛，伴随着汽车工业的迅猛

发展，新能源电动汽车更加注重安全性和可靠性，设计的高压互锁

回路及电池组回路中都是使用了电子束焊接工艺生产的分流器，分

流器自动标定调阻装置更是能够将分流器的生产调阻过程自动化、

高效率化，实现了分流器生产批量化，应用前景十分可观。

本文标签： 分流器调阻生产