磁鋼限溫器自動測試儀的研制

葉石華　王廣寧　劉貴深

摘 要：本文通過對磁鋼限溫器溫度特性的研究，設(shè)計出一種能自動適應不同額定溫度的磁鋼限溫器的檢測設(shè)備，以滿足生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：磁鋼限溫器；溫度特性；自動控制；數(shù)據(jù)自動讀取

目前國家對磁鋼限溫器（以下簡稱限溫器）的質(zhì)量檢測，沒有統(tǒng)一的標準設(shè)備和統(tǒng)一的測試方法。造成不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品標準不一，質(zhì)量不一。特別是生產(chǎn)廠商與用戶之間由于沒有國家的統(tǒng)一標準和標準設(shè)備。對產(chǎn)品質(zhì)量檢測沒有形成一致的方法，引起爭議。同時由于無統(tǒng)一標準，作為第三方仲裁的質(zhì)量檢測機構(gòu)也很難作出具有權(quán)威性的結(jié)論。

1 質(zhì)量檢測現(xiàn)狀

生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出來的限溫器是通過一種加熱設(shè)備來對磁鋼限溫器進行質(zhì)量檢測。檢測時，該加熱設(shè)備的溫度從低到高。其溫度通過限溫器的額定值溫度，溫度繼續(xù)上升超過限溫器額定值的溫度。限溫器的動作溫度控制在±△T范圍之內(nèi)，即當該加熱設(shè)備從低到高到達TN-△T溫度時，在批量測試的限溫器中，在此溫度時，已動作的為不合格產(chǎn)品，操作人員通過肉眼發(fā)現(xiàn)后人工將其取出，該加熱器繼續(xù)升溫，當溫度達到TN+△T時，批量限溫器中已動作的為合適產(chǎn)品，未動作的為不合適產(chǎn)品。操作人員也是通過肉眼發(fā)現(xiàn)后人工將其取出， 即手工將合格的和不合格的進行分揀。

目前的檢測方法主要存在二個關(guān)鍵問題：一是檢測器升溫速度沒有明確的標準或規(guī)定。①各生產(chǎn)廠商的檢測器升溫速度不統(tǒng)一。②同一檢測設(shè)備，由于使用相同的加熱功率，因而批量檢測時，置入限溫器數(shù)量的多少造成檢測器的溫升不一致，因而引起生產(chǎn)廠商與用戶以及檢測機構(gòu)，由于所用檢測設(shè)備不一樣，批量檢測數(shù)量不一致，而引起不同的測試結(jié)果。③外界溫度不一致，如冬天與夏天，白天與夜間溫度不一樣，也會引起檢測器溫升不一致。二是目前的檢測方法主要是依靠人工判定某一限溫器在檢測器到達TN±△T時是否動作。在批量檢測過程中，由于很難正確判斷，存在漏判、誤判和判定溫度點不準確的現(xiàn)象。

2 磁鋼限溫器的溫升特性

通過對5個TN=160°C的限溫器進行溫升速度試驗，測定溫升速度對其動作影響，通過多次和對不同額定溫度的限溫器進行正交試驗，結(jié)果基本相同，以下列出一組較典型的檢測數(shù)據(jù)。

從列表及曲線可以看出檢測器的溫升速度越慢，磁鋼限溫器的動作溫度越接近其額定值。溫升速度越慢，磁鋼限溫器的動作溫度越低。

試驗結(jié)果各組數(shù)據(jù)均表明：①在磁鋼限溫器的低溫區(qū)溫升速度快慢未見對磁鋼限溫器動作溫度有影響。這為我們在低溫區(qū)加快升溫速度，以縮短整個檢測時間提供了可行的條件。②對磁鋼限溫器動作有影響之慢速升溫將與無影響之快速升溫區(qū)，我們初步定為磁鋼限溫器的轉(zhuǎn)折溫度點。該溫度點選擇得太小，則整個檢測時間過長。該溫度點太大，則影響檢測結(jié)果。經(jīng)多次試驗我們認為選擇該溫度比磁鋼限溫器額定值小10-20°C為宜。不同額定值TN的轉(zhuǎn)折點不同，這就需要我們通過自動控制的方法加以控制。以確保不同額定值的對象均得到確定的檢測結(jié)果。③在無自動控制的條件下，為了進行低速加溫必然降低加溫裝置的發(fā)熱功率，功率小，加溫速度就慢，但是功率過小，又將引起加熱裝置加溫到額定值附近后，由于散熱的作用，溫度無法繼續(xù)上升到足夠高的加熱溫度。這就更加需要我們通過自動化方法，使加熱裝置在低速加溫段形成從轉(zhuǎn)折點到所需溫度最大點形成一條直線。是最為理想的加熱方式。目前包括限溫器生產(chǎn)廠家，使用商及質(zhì)量檢測機構(gòu)都未有相應的檢測裝置。

3 限溫器自動測試儀的設(shè)計

為了解決以上實際問題，可利用文本屏、PLC、直流電源、軟繼電器、電熱絲、溫度計、保溫箱等構(gòu)成加熱器。

PLC程序根據(jù)如下要求設(shè)計：

根據(jù)所需要測量限溫器的額定值，設(shè)定其額定值后，程序自動確定溫度轉(zhuǎn)折點。溫度在轉(zhuǎn)折點之前，發(fā)熱絲全壓不間斷快速升溫。 溫度在轉(zhuǎn)折點之后， 發(fā)熱絲全壓間斷按慢速直線要求升溫。

檢測加熱器一定時間內(nèi)溫度上升值，通過PLC自動控制軟繼電器，改變加熱器電熱絲的平均功率，以達到按要求慢速直線升溫的要求。下圖為實際控制效果。

采取了測速控制后，PLC自動調(diào)整加溫功率，使加溫速度不受檢測限溫器置入數(shù)量的多少和外界環(huán)境溫度的影響。同時由于采取了測速控制后，溫度不會受散熱的影響，加溫箱溫度可以一直上升，直至達到所需的高溫。

通過設(shè)置接觸開關(guān)，使限溫器動作時自動接通，PLC記錄該限溫器動作時的實時溫度，消除人工觀測限溫器動作的溫度值所引起的誤差。

4 結(jié)語

根據(jù)以上設(shè)計生產(chǎn)出來的磁鋼限溫器自動測試儀，經(jīng)生產(chǎn)廠家、用戶和質(zhì)量檢測機構(gòu)實際使用，檢測質(zhì)量相當一致，效果顯著，得到共同認可，可以投入生產(chǎn)應用。同時我們發(fā)現(xiàn)本裝置內(nèi)置的限溫器動作開關(guān)由于設(shè)置在高溫下工作，相對容易受氧化的影響而接觸不良，希望通過非接觸式的傳感裝置得到解決。

參考文獻：

[1]張凱.可編程控制器教程.東南大學出版社.2005-2-1.

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