基于IEC 60730對溫度敏感控制器溫度特性檢測流程的設(shè)計

趙奇 黃時煒

（浙江省質(zhì)量技術(shù)檢測科學(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用于各種家用電器產(chǎn)品中，而一個產(chǎn)品最終的壽命取決于組成產(chǎn)品的各個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。隨著市場競爭的日益激烈，人民生活品質(zhì)的日益提高，生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品的關(guān)注點也逐漸由價格成本導(dǎo)向變?yōu)橘|(zhì)量安全導(dǎo)向。作為檢測實驗室，在跟隨市場發(fā)展的同時也將該類產(chǎn)品作為元器件產(chǎn)品檢測的重點。

溫度敏感控制器的主要檢測標準為《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》分別對應(yīng)我國國標《GB 14536.1-2008 家用和類似用途電自動控制器 第一部分：通用要求》、《GB 14536.10-2008家用和類似用途電自動控制器溫度敏感控制器的特殊要求》。

標準中在條款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)中均對溫度敏感控制器的溫度特性有明確的檢測要求。

2 標準分析

2.1 術(shù)語定義及標準條款

制造偏差：對制造商提供的唯一型號標志產(chǎn)品按交付狀態(tài)以同一方法試驗時，所聲明的任何兩個控制器測得的操作值、操作時間或操作程序之間的最大差值。

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

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

條款15.5.6：記錄每個實驗相應(yīng)的操作值、操作時間或操作程序，不得有任何兩個試樣之間的差值超過規(guī)定的制造偏差。

條款15.5.7：記錄值還用作每個試樣的基準值，以便能在第16章的環(huán)境應(yīng)力試驗和第17章的耐久性試驗后重復(fù)測量時確定漂移值。

條款16.2.1 溫度的影響試驗如下：

——將整個控制器保持在-10℃±2℃溫度下達24h；

——然后將整個控制器保持在60℃±5℃溫度下達4h。

通過對標準的研究，我們發(fā)現(xiàn)，制造和漂移的試驗?zāi)康氖菫榱舜_定每組或每個產(chǎn)品的比較值（表示時也可以標識為絕對值），以確保產(chǎn)品性能制造的一致性。標準對于該產(chǎn)品的檢測也僅僅在于要求對企業(yè)自定義的極限范圍進行定性的判斷。

圖1 檢測系統(tǒng)原理圖

圖2 控制程序流程圖

然而在生產(chǎn)企業(yè)接觸的過程中，對大量的溫度敏感控制器產(chǎn)品進行檢測中，我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)企業(yè)對于自身產(chǎn)品的動作溫度只能提供一個設(shè)計值，或者試驗值。而偏差和漂移的測量更多得需要我檢測機構(gòu)輔助其完成。因此，原有的檢測方法在僅僅滿足標準要求的情況下，對于進一步對產(chǎn)品的溫度特性進行理論分析，研究已略顯不足。

2.2 現(xiàn)有檢測方法的分析

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

（1）產(chǎn)品研發(fā)角度：產(chǎn)品溫度特性無法得到系統(tǒng)的搜集，較難進行進一步理論分析，給出整改建議。

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

（3）工作強度角度：在產(chǎn)品進行測試時，需要檢驗人員實時關(guān)注，記錄動作數(shù)據(jù)。然后人工進行比對分析，得出結(jié)論。

3 溫度敏感控制器溫度特性檢測方法的研究

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

為實現(xiàn)精確測量、快速響應(yīng)及曲線復(fù)現(xiàn)的設(shè)想，滿足標準對溫度敏感控制器檢測的要求，設(shè)計檢測系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

3.2 電路及機械設(shè)計

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，工作原理類同的特點，在機械設(shè)計上將標準要求的相關(guān)章節(jié)試驗整合。從而實現(xiàn)在一套設(shè)備中完成制造漂移、耐久性、環(huán)境應(yīng)力試驗項目的全自動測試。

通過西門子577C工控一體機的可編程邏輯模塊，完成對于精密烘箱溫度場循環(huán)的控制、不同產(chǎn)品溫度要求的可編程控制，對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

溫度檢測系統(tǒng)的測試是通過測試軟件控制的，軟件的開發(fā)必須做到：

（1）檢測并記錄多個溫控開關(guān)的斷開點溫度及恢復(fù)點溫度。

（2）按區(qū)劃分測量出八點均勻分布點的溫度圖1溫度檢測系統(tǒng)總體框圖，并對相關(guān)點作適當?shù)难a償。

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

（4）保存測試參數(shù)，并隨時打印出參數(shù)表。

檢測系統(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)計及關(guān)鍵措施

該檢測系統(tǒng)的程序開發(fā)在基于windows xp操作系統(tǒng)下，由VISUAL BASIC 語言編寫，軟件的設(shè)計包括五個獨立的功能模塊。分別為：

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

（2）文件保存模塊，將正在測試的數(shù)據(jù)存盤備份。

（3）數(shù)據(jù)打印模塊，將測試的數(shù)據(jù)打印出來，作為產(chǎn)品參數(shù)標準。

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

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

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

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

③分區(qū)讀入各溫度測試點的溫度值，將此時的溫度值賦給有通斷變化的溫控開關(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，所以我們對每一溫度點采樣100個點，然后排序，去掉最大的和最小的各10點，用剩余的80點進行平均，這樣可大幅度的降低測量誤差，提高檢測精度。

4 結(jié)論

本文提出的溫度特性綜合測試流程，可以更有效的監(jiān)控溫度敏感元件在試驗過程中的溫度特性曲線走勢，更方便快捷的進行偏差與漂移的測量，可以在不具備大型設(shè)備測試環(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試大量不同的溫度敏感控制器。經(jīng)大量測試數(shù)據(jù)的對比驗證，測試精度高，響應(yīng)快，方便可靠。