基于PCI-9111HR采集卡的抗壓測試系統(tǒng)
1 ADLINK PCI-9111HR數(shù)據(jù)采集卡簡介
PCI-9111HR 是16 通道、100 kS/s 高性價比的多功能DAQ 卡，其特點在于模擬輸入的靈活配置。每個A/D 輸入通道都引入了RC 濾波器來衰減或過濾輸入信號。PCI-9111HR 為雙極性輸入提供了5 種可編程輸入范圍的模擬輸入。
2 鋰電池外殼抗壓測試系統(tǒng)方案概述
抗壓強度是鋰電池封裝外殼最重要的質(zhì)量指標(biāo)。其測試方法與評估標(biāo)準(zhǔn)為：對待檢測的鋰電外殼施加一定的壓力（如采用壓力執(zhí)行器對外殼產(chǎn)品施加500g 的壓力），同時運用電渦流位移傳感測試產(chǎn)品厚度方向的變形量，當(dāng)厚度變形量ΔL 超過允許值的時候，則認(rèn)為產(chǎn)品是NG 的。否則，該產(chǎn)品為OK 品。
2.1 抗壓測試系統(tǒng)主要硬件要求：
1. 測試平臺：對鋰電池外殼產(chǎn)品進行抗壓測試的工作臺；
2. 壓力執(zhí)行器：壓力執(zhí)行器應(yīng)包含驅(qū)動電源，當(dāng)其控制端施加0～10VDC 的模擬控制電壓時，可等比例向外部產(chǎn)生0～1000g 的驅(qū)動壓力；
3. 壓力傳感器：其作用在于，實時檢測施加在產(chǎn)品的壓力，并等比轉(zhuǎn)化為0～10VDC 的電信號，以供壓力值反饋之用；
4. 電渦流位移傳感器：檢測產(chǎn)品厚度方向的變形值，并等比轉(zhuǎn)化為電壓信號，反饋至計算機系統(tǒng)；
5. PCI-9111HR數(shù)據(jù)采集卡：對壓力傳感器以及電渦流傳感器輸出的測試量進行A/D 采集，并對壓力執(zhí)行器的輸出壓力進行D/A 控制；
6. 工控機
硬件系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下所示。
2.2 抗壓測試系統(tǒng)工作過程
這里用流程圖表示產(chǎn)品抗壓測試時的系統(tǒng)的一個測試工作過程，本過程由計算機通過軟硬件來實現(xiàn)。具體流程，不再單獨用文字贅述。
2.3 壓力執(zhí)行器輸出標(biāo)準(zhǔn)測試壓力的控制方法
考慮到整個系統(tǒng)工作時的安全性、可靠性、穩(wěn)定性以及測試的準(zhǔn)確性，壓力執(zhí)行器在向產(chǎn)品釋放壓力時，需要將漸續(xù)進行，即：施加壓力的大小需由0 逐漸增加，并進而達到標(biāo)準(zhǔn)值（500g），而并非瞬時施加500g 的外力。因此，為保證壓力標(biāo)準(zhǔn)值的正確性和精度，同時又滿足過程的快速性，需要對壓力執(zhí)行器進行正確而恰當(dāng)?shù)目刂啤?br />
鑒于系統(tǒng)中具備壓力傳感器這里反饋裝置，對壓力執(zhí)行器的控制，本方案采用工業(yè)上較為常用PID 閉環(huán)反饋的控制方法。PID 控制因其算法簡單易實現(xiàn)，魯棒性好和可靠性高被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。
結(jié)合本系統(tǒng)的工作實際，其含義簡要說明如下：當(dāng)壓力執(zhí)行器對產(chǎn)品開始由0施加壓力時，計算機通過PCI-9111HR 開始采集壓力傳感器的測量值，并將壓力測量值同標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)準(zhǔn)壓力對應(yīng)的電壓值）進行比較，然后對偏差值進行PID 運算，計算出對壓力執(zhí)行器驅(qū)動電源施加的控制電壓，進一步控制壓力執(zhí)行器。計算機系統(tǒng)不斷重復(fù)上述工作，直至壓力達到標(biāo)準(zhǔn)值（500g）。因為PCI-9111HR 數(shù)據(jù)采集速度單通道最快可達100KS/s， 因此上述過程是很快的。采用PID 控制的優(yōu)點是：
1． 選擇合適的PID（比例、積分、微分）參數(shù)，壓力傳感器的施加壓力值從0 達到標(biāo)準(zhǔn)值，其響應(yīng)速度可為幾十ms，并且根據(jù)需要，通過改變參數(shù)，將這一過程的時間延長至幾秒，幾十秒……PID 參數(shù)對于控制輸出的標(biāo)準(zhǔn)壓力具備很好的響應(yīng)速度、穩(wěn)定性和無偏差性；
2. 通過PID 控制方法，完全可以使壓力執(zhí)行器的壓力輸出值不會超調(diào)，即：不會出現(xiàn)壓力高于標(biāo)準(zhǔn)值對產(chǎn)品產(chǎn)生破壞的情況；
3． 配合ADLINK PCI-9111HR 高精度多功能采集卡，PID 算法可達到較高的精度。就本系統(tǒng)而言，因PCI-9111HR 卡A/D 分辨率高達16 位，D/A 分辨率高達12 位，壓力控制精度可達到100mg 以內(nèi)；
最后，結(jié)合PCI-9111HR 高精度多功能采集卡，PID 控制方法在當(dāng)今各種通用的編程語言中都是易于實現(xiàn)和掌握的。
3 本系統(tǒng)方案采用PCI-9111HR的優(yōu)點
1. PCI-9111HR 采集卡分辨率較高，且具備16 通道。完全滿足對本系統(tǒng)中壓力傳感器數(shù)據(jù)以及電渦流微位移傳感器數(shù)據(jù)的高速、高精密采集；配合合適的算法，完全實現(xiàn)了系統(tǒng)的快速的、高精度控制和測試。
2. PCI-9111HR 采集卡具備D/A 輸出功能，可同時實現(xiàn)對壓力執(zhí)行器的控制輸出；
3. PCI-9111HR 采集卡同時具備多路數(shù)字IO，這在一臺自動化測試系統(tǒng)中是不可或缺的。對檢測結(jié)果的輸出，對其它電氣設(shè)備的控制，以及與其它設(shè)備的通訊，一張卡均可實現(xiàn)，真正做到了“All in one”。
4. 高穩(wěn)定性，高性價比。
關(guān)于華達佳科技
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