一种基于STC单片机的轴承装配质量检测仪

　　0 引言

　　在机械产品的生产装配中，轴承的装配质量对机械产品质量及可靠性高低起着很大的作用，错误的或者不良装配，最明显的表现是轴在回转运动时轴承发热过多，根据《中华人民共和国机械行业标准》中的《JB8571—2008 滚动轴承、密封深沟球轴承防尘、漏脂、温升性能实验规定》要求，轴承外圈温度减去环境温度即为轴承温升，故轴承装配质量的好坏可以用温升来体现。传统装配生产过程中，轴承的装配质量靠装配工人的经验来保证，即使做轴承温升实验，但是也只是让机器运行，看轴承有没有发热，发热大不大，凭经验估计轴承装配的质量好坏，没有量化。本文基于生产实际和相应的国家标准，介绍一种轴承装配质量检测仪。

　　1 系统原理

        该轴承装配质量检测仪使用时，需要借助机械机构把2 个温度传感器分别固定到轴承外圈上和放在周围的空气环境中，固定好温度传感器后，让待测轴承所在的轴按使用条件旋转，此时打开轴承装配质量检测仪，设置相应的工作模式和参数，该仪器设置有 2 个测试模式，模式1 按照国家标准测试，测试和评判条件不需要自己输入，已经规定好(国家标准参照《JB8571—2008 滚动轴承、密封深沟球轴承防尘、漏脂、温升性能实验规定》)。模式2 自行设定条件测试，需按照液晶屏提示输入相关参数，如测试时间、温升报警温度、转速和温升关系等。输入完后，轴承装配质量检测仪开始循环获取轴承外圈温度、环境温度、轴的转速、测试时间等信息，并根据所设定的测试条件判断轴承装配质量好坏，得到一个量化值并显示储存。该轴承装配质量检测仪一直检测轴承的温升并记录，当符合报警条件或者测试结束时报警。

　　MCU 通过2 个数字温度传感器DS18B20 分别采集到轴承外圈温度和环境温度经过MCU 计算其差值即为轴承运行时候的温升，由于轴承温升试验需要测量一个时间段内的轴承温升，故需要实时时钟来获取系统的时间信息。霍尔开关负责测量轴的转速， MCU 将各个测量量进行计算后得到轴承装配质量的量化值，由液晶屏实时显示出来。并且由Flash 存储器将以上信息进行存储。仪器还设置了报警模块和上位机的RS232 通信模块。

　　2 硬件模块介绍

　　2.1 MCU

　　MCU 是该轴承装配质量检测仪的核心控制器，负责采集外部的温度、转速、时间及按键输入等信息，并通过其运算处理，得到轴承装配好坏的结果，并传到输出设备如液晶屏、指示灯、存储器。在这里MCU 选用宏晶公司生产的增强型51 单片机STC12C5A60S2。该系列单片机宽电压供电，3.3～5.5 V，1T 单片机，系统时钟不分频，一个时钟周期即一个机器周期。60 M 程序存储器，1 280 K 数据存储器，内置8 路10 位高速AD(25 万次/s)，有串行SPI 接口，双UART 接口，ISP/IAP，无需仿真器，可通过串行口(UATR)下载程序。2 路PCA/PWM 模块，可用于外部跳变信号的精确捕获。应用该单片机的原因是它为高速单片机，且内部资源丰富，本仪器用到了其串行SPI 接口及PCA/PWM 模块。