基于IEC 60730對溫度敏感控制器溫度特性檢測流程的設計

趙奇 黃時煒

（浙江省質量技術檢測科學研究院 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品中，而一個產品最終的壽命取決于組成產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品使用壽命的關鍵元件之一，它的性能將直接影響產品的質量。隨著市場競爭的日益激烈，人民生活品質的日益提高，生產企業對產品的關注點也逐漸由價格成本導向變為質量安全導向。作為檢測實驗室，在跟隨市場發展的同時也將該類產品作為元器件產品檢測的重點。

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章環境應力、第17章耐久性等章節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品按交付狀態以同一方法試驗時，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定的操作值、操作時間或操作程序方面應有足夠的制造一致性。

條款15.5.6：記錄每個實驗相應的操作值、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章的環境應力試驗和第17章的耐久性試驗后重復測量時確定漂移值。

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，我們發現，制造和漂移的試驗目的是為了確定每組或每個產品的比較值（表示時也可以標識為絕對值），以確保產品性能制造的一致性。標準對于該產品的檢測也僅僅在于要求對企業自定義的極限范圍進行定性的判斷。

圖1 檢測系統原理圖

圖2 控制程序流程圖

然而在生產企業接觸的過程中，對大量的溫度敏感控制器產品進行檢測中，我們發現多數企業對于自身產品的動作溫度只能提供一個設計值，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，對于進一步對產品的溫度特性進行理論分析，研究已略顯不足。

2.2 現有檢測方法的分析

現有多數對于溫度敏感控制器的檢測（包括企業生產流水線檢測）依然停留在滿足標準要求的基礎上。該方法存在以下幾個不足：

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

（2）產品質量角度：由于人工或系統的延時性，產品質量精度無法得到更有效統一。

（3）工作強度角度：在產品進行測試時，需要檢驗人員實時關注，記錄動作數據。然后人工進行比對分析，得出結論。

3 溫度敏感控制器溫度特性檢測方法的研究

3.1 系統設計

為實現精確測量、快速響應及曲線復現的設想，滿足標準對溫度敏感控制器檢測的要求，設計檢測系統原理圖如圖1所示。

3.2 電路及機械設計

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。根據其外形結構多樣，工作原理類同的特點，在機械設計上將標準要求的相關章節試驗整合。從而實現在一套設備中完成制造漂移、耐久性、環境應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的控制、不同產品溫度要求的可編程控制，對高速溫度采集模塊數據的采集支持等功能。

3.3 系統流程設計

溫度檢測系統的測試是通過測試軟件控制的，軟件的開發必須做到：

（1）檢測并記錄多個溫控開關的斷開點溫度及恢復點溫度。

（2）按區劃分測量出八點均勻分布點的溫度圖1溫度檢測系統總體框圖，并對相關點作適當的補償。

（3）根據每批產品的溫度特性，設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，并隨時打印出參數表。

檢測系統軟件的控制流程圖如圖2所示。

3.4 系統軟件的模塊設計及關鍵措施

該檢測系統的程序開發在基于windows xp操作系統下，由VISUAL BASIC 語言編寫，軟件的設計包括五個獨立的功能模塊。分別為：

（1）文件調入模塊，可以調入以前任一時刻的測試數據。

（2）文件保存模塊，將正在測試的數據存盤備份。

（3）數據打印模塊，將測試的數據打印出來，作為產品參數標準。

（4）溫度設置模塊，主要用來設置被測溫度范圍，由此溫度范圍為依據，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狀態接口的8255編程設置為輸入方式，溫控開關全部接通等；

②讀人I／O狀態，判斷各溫控開關的通斷狀態；

③分區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樣品，并在監視器上相應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轉換外，軟件上也要采取相應的措施，本系統中采用了多點平均算法。由于A／D采樣用的是AD574芯片，其轉化速率典型值為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 結論

本文提出的溫度特性綜合測試流程，可以更有效的監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備測試環境的情況下再次利用現有設備內空間，結合特制的夾具可以測試大量不同的溫度敏感控制器。經大量測試數據的對比驗證，測試精度高，響應快，方便可靠。