基于IEC 60730對(duì)溫度敏感控制器溫度特性檢測(cè)流程的設(shè)計(jì)

趙奇 黃時(shí)煒

（浙江省質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)科學(xué)研究院 浙江 杭州 310013）

1 引言

目前各種形形色色的溫度敏感控制器被廣泛運(yùn)用于各種家用電器產(chǎn)品中，而一個(gè)產(chǎn)品最終的壽命取決于組成產(chǎn)品的各個(gè)主要元器件的使用壽命。溫度敏感控制器是決定產(chǎn)品使用壽命的關(guān)鍵元件之一，它的性能將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，人民生活品質(zhì)的日益提高，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的關(guān)注點(diǎn)也逐漸由價(jià)格成本導(dǎo)向變?yōu)橘|(zhì)量安全導(dǎo)向。作為檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，在跟隨市場(chǎng)發(fā)展的同時(shí)也將該類(lèi)產(chǎn)品作為元器件產(chǎn)品檢測(cè)的重點(diǎn)。

溫度敏感控制器的主要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為《IEC 60730-1：2003 Automatic electrical controls for household and similar use –Part1:General requirements》、《IEC 60730-2-9：20 04 Automatic electrical controls for household and similar use –Particular requirements for temperature sensing control》分別對(duì)應(yīng)我國(guó)國(guó)標(biāo)《GB 14536.1-2008 家用和類(lèi)似用途電自動(dòng)控制器 第一部分：通用要求》、《GB 14536.10-2008家用和類(lèi)似用途電自動(dòng)控制器溫度敏感控制器的特殊要求》。

標(biāo)準(zhǔn)中在條款15章制造偏差和漂移，第16章環(huán)境應(yīng)力、第17章耐久性等章節(jié)中均對(duì)溫度敏感控制器的溫度特性有明確的檢測(cè)要求。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 術(shù)語(yǔ)定義及標(biāo)準(zhǔn)條款

制造偏差：對(duì)制造商提供的唯一型號(hào)標(biāo)志產(chǎn)品按交付狀態(tài)以同一方法試驗(yàn)時(shí)，所聲明的任何兩個(gè)控制器測(cè)得的操作值、操作時(shí)間或操作程序之間的最大差值。

漂移：在本部分規(guī)定的條件試驗(yàn)時(shí)，任何一個(gè)試樣的操作值、操作時(shí)間或操作程序的最大變化。

條款15.1：提供2型動(dòng)作的控制器部件在規(guī)定的操作值、操作時(shí)間或操作程序方面應(yīng)有足夠的制造一致性。

條款15.5.6：記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)相應(yīng)的操作值、操作時(shí)間或操作程序，不得有任何兩個(gè)試樣之間的差值超過(guò)規(guī)定的制造偏差。

條款15.5.7：記錄值還用作每個(gè)試樣的基準(zhǔn)值，以便能在第16章的環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)和第17章的耐久性試驗(yàn)后重復(fù)測(cè)量時(shí)確定漂移值。

條款16.2.1 溫度的影響試驗(yàn)如下：

——將整個(gè)控制器保持在-10℃±2℃溫度下達(dá)24h；

——然后將整個(gè)控制器保持在60℃±5℃溫度下達(dá)4h。

通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的研究，我們發(fā)現(xiàn)，制造和漂移的試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱舜_定每組或每個(gè)產(chǎn)品的比較值（表示時(shí)也可以標(biāo)識(shí)為絕對(duì)值），以確保產(chǎn)品性能制造的一致性。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于該產(chǎn)品的檢測(cè)也僅僅在于要求對(duì)企業(yè)自定義的極限范圍進(jìn)行定性的判斷。

圖1 檢測(cè)系統(tǒng)原理圖

圖2 控制程序流程圖

然而在生產(chǎn)企業(yè)接觸的過(guò)程中，對(duì)大量的溫度敏感控制器產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)中，我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)企業(yè)對(duì)于自身產(chǎn)品的動(dòng)作溫度只能提供一個(gè)設(shè)計(jì)值，或者試驗(yàn)值。而偏差和漂移的測(cè)量更多得需要我檢測(cè)機(jī)構(gòu)輔助其完成。因此，原有的檢測(cè)方法在僅僅滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，對(duì)于進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品的溫度特性進(jìn)行理論分析，研究已略顯不足。

2.2 現(xiàn)有檢測(cè)方法的分析

現(xiàn)有多數(shù)對(duì)于溫度敏感控制器的檢測(cè)（包括企業(yè)生產(chǎn)流水線檢測(cè)）依然停留在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上。該方法存在以下幾個(gè)不足：

（1）產(chǎn)品研發(fā)角度：產(chǎn)品溫度特性無(wú)法得到系統(tǒng)的搜集，較難進(jìn)行進(jìn)一步理論分析，給出整改建議。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量角度：由于人工或系統(tǒng)的延時(shí)性，產(chǎn)品質(zhì)量精度無(wú)法得到更有效統(tǒng)一。

（3）工作強(qiáng)度角度：在產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要檢驗(yàn)人員實(shí)時(shí)關(guān)注，記錄動(dòng)作數(shù)據(jù)。然后人工進(jìn)行比對(duì)分析，得出結(jié)論。

3 溫度敏感控制器溫度特性檢測(cè)方法的研究

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量、快速響應(yīng)及曲線復(fù)現(xiàn)的設(shè)想，滿足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫度敏感控制器檢測(cè)的要求，設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

3.2 電路及機(jī)械設(shè)計(jì)

由于溫度敏感元件從原理上又可以分為控溫器，限溫器，熱切斷器。根據(jù)其外形結(jié)構(gòu)多樣，工作原理類(lèi)同的特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)上將標(biāo)準(zhǔn)要求的相關(guān)章節(jié)試驗(yàn)整合。從而實(shí)現(xiàn)在一套設(shè)備中完成制造漂移、耐久性、環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)項(xiàng)目的全自動(dòng)測(cè)試。

通過(guò)西門(mén)子577C工控一體機(jī)的可編程邏輯模塊，完成對(duì)于精密烘箱溫度場(chǎng)循環(huán)的控制、不同產(chǎn)品溫度要求的可編程控制，對(duì)高速溫度采集模塊數(shù)據(jù)的采集支持等功能。

3.3 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

溫度檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試是通過(guò)測(cè)試軟件控制的，軟件的開(kāi)發(fā)必須做到：

（1）檢測(cè)并記錄多個(gè)溫控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)點(diǎn)溫度及恢復(fù)點(diǎn)溫度。

（2）按區(qū)劃分測(cè)量出八點(diǎn)均勻分布點(diǎn)的溫度圖1溫度檢測(cè)系統(tǒng)總體框圖，并對(duì)相關(guān)點(diǎn)作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。

（3）根據(jù)每批產(chǎn)品的溫度特性，設(shè)定溫度測(cè)定范圍以便對(duì)烘箱的加熱速度進(jìn)行合理控制。

（4）保存測(cè)試參數(shù)，并隨時(shí)打印出參數(shù)表。

檢測(cè)系統(tǒng)軟件的控制流程圖如圖2所示。

3.4 系統(tǒng)軟件的模塊設(shè)計(jì)及關(guān)鍵措施

該檢測(cè)系統(tǒng)的程序開(kāi)發(fā)在基于windows xp操作系統(tǒng)下，由VISUAL BASIC 語(yǔ)言編寫(xiě)，軟件的設(shè)計(jì)包括五個(gè)獨(dú)立的功能模塊。分別為：

（1）文件調(diào)入模塊，可以調(diào)入以前任一時(shí)刻的測(cè)試數(shù)據(jù)。

（2）文件保存模塊，將正在測(cè)試的數(shù)據(jù)存盤(pán)備份。

（3）數(shù)據(jù)打印模塊，將測(cè)試的數(shù)據(jù)打印出來(lái)，作為產(chǎn)品參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）溫度設(shè)置模塊，主要用來(lái)設(shè)置被測(cè)溫度范圍，由此溫度范圍為依據(jù)，來(lái)控制烘箱的加熱速度。

（5）溫度測(cè)試模塊，該模塊是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心組成部分，其主要完成功能為：

①初始化，包括將用于控溫開(kāi)關(guān)狀態(tài)接口的8255編程設(shè)置為輸入方式，溫控開(kāi)關(guān)全部接通等；

②讀人I／O狀態(tài)，判斷各溫控開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)；

③分區(qū)讀入各溫度測(cè)試點(diǎn)的溫度值，將此時(shí)的溫度值賦給有通斷變化的溫控開(kāi)關(guān)樣品，并在監(jiān)視器上相應(yīng)的位置顯示該溫度值。

為了保證溫度測(cè)量的精度，除了在硬件上采取必要的措施如采用12位A／D轉(zhuǎn)換外，軟件上也要采取相應(yīng)的措施，本系統(tǒng)中采用了多點(diǎn)平均算法。由于A／D采樣用的是AD574芯片，其轉(zhuǎn)化速率典型值為25μs，而溫度不可能有突變，所以我們對(duì)每一溫度點(diǎn)采樣100個(gè)點(diǎn)，然后排序，去掉最大的和最小的各10點(diǎn)，用剩余的80點(diǎn)進(jìn)行平均，這樣可大幅度的降低測(cè)量誤差，提高檢測(cè)精度。

4 結(jié)論

本文提出的溫度特性綜合測(cè)試流程，可以更有效的監(jiān)控溫度敏感元件在試驗(yàn)過(guò)程中的溫度特性曲線走勢(shì)，更方便快捷的進(jìn)行偏差與漂移的測(cè)量，可以在不具備大型設(shè)備測(cè)試環(huán)境的情況下再次利用現(xiàn)有設(shè)備內(nèi)空間，結(jié)合特制的夾具可以測(cè)試大量不同的溫度敏感控制器。經(jīng)大量測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證，測(cè)試精度高，響應(yīng)快，方便可靠。