LM231在管道爬行器电池电压控制中的应用

　　X射线管道爬行器是一个机电一体化系统,包括了X射线发生器、电动机、程序控制单元、传感器和电池供电单元等部件。因为使用蓄电池电源,在工作时,电池电压随工作时间而逐渐降低。如果没有电压检测系统,则容易发生因电池过放电,导致爬行器停在管道中无法回退,而且电池经常深度放电对阀控密封铅酸蓄电池的寿命影响极大。笔者研究了利用LM231电压频率(V/F)变换器将电池电压信号转变成频率信号,通过PLC对频率信号进行测量,实现爬行器的电压测量与控制,防止过度放电。

　　管道爬行器工作在野外,温差大(-20~70℃)、机械振动、X射线发生器斩波器、电动机和继电器工作都会干扰测量控制系统的正常工作。因此在设计测量控制系统时必须考虑各种影响因素,并采取相应的有效措施,使设计系统适应环境并正常工作。

　　1　V /F变换器优点

　　由于X射线管道爬行器工作的特点,工作电流经常剧烈变化(与爬行器的不同工作状态有关)。休息状态电压最高,爬行状态电压稍低,发生射线状态时电压最低,三个状态周而复始。若使用普通硬件电路组成的电压比较器判断电池电压,只能发现电压过低状态,即射线发生状态,此时若立即停止工作,将导致最后一道焊口的曝光失败,且容易出现误报。如采用纯硬件电路解决这个问题比较复杂,而通过程序测量控制实现起来将很方便,而且还能根据需要分别测量休息、行走和曝光时的电压值,甚至平均电压值。

　　实现信号的转换有A/D转换器和V/F变换器两种方法。A/D转换器在使用时需在程序中对采集到的数据进行数字滤波以削减各种干扰信号。而电池两端的电压是一个输出阻抗很低、变化非常缓慢的信号,具有很大的惯性,该信号不需要很快的检测速度。因此可以选择电路相对简单的V/F变换　器来代替A/D转换器。利用V/F变换器的积分作用,可解决斩波器及电动机的脉冲干扰问题,同时因为一般的管道爬行器控制单元使用的都是PLC,因为成本原因往往都没有A/D转换功能,想增加A/D转换功能只有更换PLC或增加A/D转换模块,体积和成本的增加可能导致A/D转换方案不易实现,而V/F变换即可避开这问题。采用V/F变换器有如下优点:

　　(1)接口简单、占用PLC硬件资源少　频率信号可输入PLC的高速计数输入端口,只占用1根输入线。

　　(2)抗干扰性能好　V/F转换本身是一个积分过程,且用V/F转换器实现A/D转换,就是频率计数过程,相当于在计数时间内对频率信号进行积分,因而具有较强的抗干扰能力。

　　(3)便于光电隔离传输　V/F转换器输出信号是纯数字信号,用光电隔离就可使强信号的采集与弱信号的处理器之间完全隔离。