磁鋼限溫器自動(dòng)測試儀的研制

葉石華　王廣寧　劉貴深

摘 要：本文通過對(duì)磁鋼限溫器溫度特性的研究，設(shè)計(jì)出一種能自動(dòng)適應(yīng)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(dòng)控制；數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取

目前國家對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢測沒有形成一致的方法，引起爭議。同時(shí)由于無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，作為第三方仲裁的質(zhì)量檢測機(jī)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(duì)磁鋼限溫器進(jìn)行質(zhì)量檢測。檢測時(shí)，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(dòng)作溫度控制在±△T范圍之內(nèi)，即當(dāng)該加熱設(shè)備從低到高到達(dá)TN-△T溫度時(shí)，在批量測試的限溫器中，在此溫度時(shí)，已動(dòng)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(dāng)溫度達(dá)到TN+△T時(shí)，批量限溫器中已動(dòng)作的為合適產(chǎn)品，未動(dòng)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(jìn)行分揀。

目前的檢測方法主要存在二個(gè)關(guān)鍵問題：一是檢測器升溫速度沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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(jī)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(huì)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(dá)TN±△T時(shí)是否動(dòng)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(diǎn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

2 磁鋼限溫器的溫升特性

通過對(duì)5個(gè)TN=160°C的限溫器進(jìn)行溫升速度試驗(yàn)，測定溫升速度對(duì)其動(dòng)作影響，通過多次和對(duì)不同額定溫度的限溫器進(jìn)行正交試驗(yàn)，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(dòng)作溫度越接近其額定值。溫升速度越慢，磁鋼限溫器的動(dòng)作溫度越低。

試驗(yàn)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(duì)磁鋼限溫器動(dòng)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(gè)檢測時(shí)間提供了可行的條件。②對(duì)磁鋼限溫器動(dòng)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(diǎn)。該溫度點(diǎn)選擇得太小，則整個(gè)檢測時(shí)間過長。該溫度點(diǎn)太大，則影響檢測結(jié)果。經(jīng)多次試驗(yàn)我們認(rèn)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(diǎn)不同，這就需要我們通過自動(dòng)控制的方法加以控制。以確保不同額定值的對(duì)象均得到確定的檢測結(jié)果。③在無自動(dòng)控制的條件下，為了進(jìn)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(dòng)化方法，使加熱裝置在低速加溫段形成從轉(zhuǎn)折點(diǎn)到所需溫度最大點(diǎn)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(jī)構(gòu)都未有相應(yīng)的檢測裝置。

3 限溫器自動(dòng)測試儀的設(shè)計(jì)

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

PLC程序根據(jù)如下要求設(shè)計(jì)：

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(dòng)確定溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)。溫度在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前，發(fā)熱絲全壓不間斷快速升溫。 溫度在轉(zhuǎn)折點(diǎn)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(shí)間內(nèi)溫度上升值，通過PLC自動(dòng)控制軟繼電器，改變加熱器電熱絲的平均功率，以達(dá)到按要求慢速直線升溫的要求。下圖為實(shí)際控制效果。

采取了測速控制后，PLC自動(dòng)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(shí)由于采取了測速控制后，溫度不會(huì)受散熱的影響，加溫箱溫度可以一直上升，直至達(dá)到所需的高溫。

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

4 結(jié)語

根據(jù)以上設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來的磁鋼限溫器自動(dòng)測試儀，經(jīng)生產(chǎn)廠家、用戶和質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)實(shí)際使用，檢測質(zhì)量相當(dāng)一致，效果顯著，得到共同認(rèn)可，可以投入生產(chǎn)應(yīng)用。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)本裝置內(nèi)置的限溫器動(dòng)作開關(guān)由于設(shè)置在高溫下工作，相對(duì)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(xiàn)：

[1]張凱.可編程控制器教程.東南大學(xué)出版社.2005-2-1.

[2]嚴(yán)學(xué)華.檢測技術(shù)與自動(dòng)控制工程基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社.2006-8-1.