温度保险丝断点温度的自动检测
温度保险丝断点温度的自动检测
1. 引言
温度保险丝是一种用于电器设备中作过热保护的感温保险丝。
日本早在19 70 年就开始生产投入使用,温度保险丝是一种非可逆器件, 它的最重要的一个参数就是熔断点温度, 并且只能通过抽样的破坏性检测才能最终确定其合格率。
检测的结果直接关系到成千上万支产品的命运, 直接影响到生产厂家与用户的经济效益。
为此我们为该厂研制了国内第一台温度保险丝(又可称限温熔断器) 参数自动测试仪, 该仪器在测试车间投人使用, 使该厂产
品检验发生了“ 质” 的飞跃, 收到了显著的效益。
2. 设计思想
(l) 温度检测
为了解决烘箱温场分布不均匀带来的测量误差, 设计了直径约15m m 的测试盒。
每盒的中央安装一只温度传感器, 四周安装24 只限温熔断器。
这样盒内的温场分布基本上是均匀的, 整个仪器可带6 个测试盒, 一次可测试1科支熔断器。
测试盒可置于一台烘箱内, 也可以置于不同的烘箱内, 给测试车间带来了极大方便
温度传感器采用IC T S30 0 型半导体传感器,成本低, 体积小, 在一50 ~ 150 ℃ 的范围内具有良好的线性, 非线性误差小于士0. 2 ℃ (见图l)。传感器输出电压UT 与温度T 的关系
Ut=0.8-0.002T （v)
温度信号的检测电路如图2 所示。
由理想运放的虚地原则可知,A 1, 反相端的电压
流过传感器的电流
同时有
此处R D 为传感器的等效内阻, 当R : = R Z = R 3 = 凡
时, 利用上述关系式可得
可见, 流过传感器的电流仅由E0 与R 3 决定, 而与传感器本身的内阻无关。于是在整个测温范围内, 尽管传感器的内阻变化很大, 流过的电流却保持恒定, 保证了测量准确度。此外传感器引线电阻的变化也不会影响测量结果, 适用于不同距离的现场测试。
由上述关系还可以得到运放A 、的输出电压
测试仪要求的温度量程为犯~ 159 ℃ , 为了充分发挥A / D 转换器的精度, 测温电路的输出电压范围应等于A / D 的量程。一sv 。
为此用运放A : 构成简单实用的信号处理电路。它一方面将A l 的输出反相放大, 使负斜率变换成正斜率。另一方面由E0引入一偏压, 平衡掉32℃ 时的起始输出。
(2 ) 熔断状态检测
测试条件规定被测熔断器必须流过额定的交流工作电流, 其品种规格从0. 3 一SA 分8 档。
测试原理简图如图3。图中的变压器二次线圈负载能力为3 00A , 电压可稳定在6 V。
它负荷了全部14 4路检测电路。在每一路检测电路中, 流过熔断器的电流完全由R l 确定。
切换R l, 可检测不同规格的产品。熔断器未熔断时, A 点电位为零, 检测输出为零电平。
当温度上升使熔断器一旦熔断, A 点电压立即上升到几乎为6V , 经二极管V 半波整流,电容C 滤波, B 点直流电压约为1.
4 x 6 二8.4 V。于是C 点输出约4.2V 高电平, 将C 点连至计算机接口芯片, 这就简单而可靠地实现了计算机对熔断
器工作状态的识别。电路中A 点所接的发光二极管提供了一人工识别信号, 便于系统发生故障时的应急人工测试。
(3 ) 系统简介
根据以上考虑, 仪器测试部分的原理框图如图4 所示。主机采用I M一PC 兼容机, A D C0 8OS 的后两个通道留作备用, 前6 个通道输人6 个测试盒各自的温度信号电压。并行接口芯片82 5 A 工作于方式0 , 每片输入24 支限温熔断器状态信息,共用6 片。
计算机通过A D CO808 的某一通道测完一盒的温度值后, 立即利用对应的82 55A 检测盒内2 4 支熔断器的状态。一旦发现有刚熔断的, 则记忆该支序号与当前温度. 如此不断地循环扫描6个测试盒。
(4 ) 识别方法
CPU 通过82 55A 某端口将8 根I / O 线的状态一次读人, 8 位数据中为“1” 的位说明对应的熔断器已断。
但这还不够, 最终目的是要识别有否刚熔断的? 哪支是刚熔断的? 这里介绍两种识别方法, 将l科支熔断器的序号与熔断温度制成表
格。初始化时将温度一栏全部清零。检测中一旦发现有熔断的, 即查表中对应的温度栏, 栏中已有温度值则说明非当前熔断, 该栏为零则说明是当前熔断的,填人当前温度值即可。另一种方法是保留端口读人的上次状态数据, 与当前的状态数据相“异或” , 结果为“1’ 者的位说明对应的熔断器是当前才断的。
(5 ) 其他考虑
整个检测过程模拟传统的人工测试, 如图5 所示, 首先以2 ~ 3℃ / 湘n 的速率升温, 直至比额定熔断温度低20 ℃时恒温2h。
最后进人熔断期, 以0. 5 一1℃ / 咖速率升温, 直至全部熔断为止。历时3 一4h , 测试仪还必须解决以下主要问题。
1 熔断器产品规格不仅工作电流不同, 而且即使同一工作电流, 又有额定熔断温度的分档, 品种繁多。
仪器必须实现各测试盒电流, 恒温温度的功能选择。
2必须具备系统自检功能, 特别是当熔断器夹具接触不良时, 应报警并显示相应的支序号, 以便迅速排除故障。
3实时显示时间、各盒的温度及熔断器工作状态。
4熔断期前若有熔断者或至159 ℃ 还未熔断者, 系统应作相应的废品处理。
5按支序号或温度高低顺序打印检测报表及产品合格证。
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