便攜式互感器現場校驗儀的外觀改型升級設計

李 青

（山西省機電設計研究院，山西太原 030009）

0 引言

互感器校驗儀主要是對現場或實驗室應用的電壓互感器和電流互感器進行技術性能檢定的一種儀器。而互感器現場校驗儀是電力系統廣泛應用的現場檢定裝置，它操作簡單、重量輕、便于攜帶，能方便快捷的檢定相關數據。隨著行業的發展，互感器現場校驗儀也要具有物聯網數據采集傳輸等現代儀器設備所應具有的功能。不但是功能要提高，外觀也要與時俱進，改變傳統模式。以前的現場儀器是根據所裝元件的多少采購現成的塑料密封箱，再根據功能要求設計面板，這樣雖然方便快捷，但是因為所購箱體尺寸不完全合適，從而使產品整體不夠緊湊，儀器面板設計也受到限制。現在，根據市場要求，便攜式互感器現場校驗儀應：具有大屏幕顯示、提供友好的操作界面及豐富的測量信息；具有計算機接口、網口、藍牙、溫濕度采集等物聯網數據采集所需的配置；外觀設計簡潔大方，體現人機交互，從整體提高儀器自動化水平，減小人工勞動強度。

1 便攜式互感器校驗儀外觀的改型設計構思

便攜式互感器校驗儀外觀的改型設計，首先考慮儀器機箱不外購，而是根據儀器內容元件設計合適尺寸及外形。其次，因為儀器要在變電場所使用，所以要滿足便攜、方便、耐磨、耐摔、防水、抗干擾及便于操作等要求。最后，儀器的外觀要體現出科技感，操作界面簡單、易懂，還要與箱內元器件配合緊湊、互不干涉。

2 便攜式互感器校驗儀的儀器箱設計

因為變電場要求所用儀器機箱具有防水防塵、優秀的抗沖擊性能、良好的耐腐蝕性能、抗紫外線耐老化性能、阻燃、低煙、無鹵素、完全絕緣、重量輕、易加工等特點，所以包裝箱一般選用塑料密封箱。設計箱子外形時，首先要考慮的是美觀時尚、方便合理，其次是箱子要盡可能輕便、小巧。

2.1 儀器箱外形及尺寸的確定

儀器儀表箱屬于儀器設備類，所以其外形還是要體現莊重、嚴肅的要求，確定采用長方體外形。然后，再根據箱內所放元部件及面板上所裝元件確定箱子內部尺寸。根據儀器操作合理性要求，確定箱蓋開啟后與下箱的角度呈120（圖1）。

2.2 儀器箱外部的美觀設計

儀器設備類產品的外觀設計應該既能滿足產品的使用功能，又能滿足用戶的審美和體驗需求，同時還應具有個性化的體現，通過細節的設計來體現產品的科技感（圖2）。

圖1 儀器箱開啟角度

箱子整體顏色采用穩重大方的黑灰色，其中有黃色線條分割，同時以黃色線條為界，箱體有高低層次，同時在箱子一角有圓形的黃色凸起，在黃色凸起上絲印單位LOGO。箱體底部設有4 個橡膠支腳，箱子放置時更穩定。

3 儀器的面板設計

箱子尺寸確定以后，根據下箱尺寸確定面板外形尺寸。面板的設計是體現儀器整體外觀品質的重要部分。儀器面板是人與儀器儀表傳遞信息的中介，它的設計除了要體現個性化的設計理念，更重要的是便于使用者方操作。在面板設計中，儀器的功能區劃分要合理便捷，在滿足功能的情況下，元器件的選擇也要體現實用、時尚、大氣等設計理念。首先就是要分區合理，例如：測量用接線柱分為一區，在面板的左側；而通信接口及藍牙等在另外一區，在面板的右側；8 英寸（即對角線長26.667 cm）的液晶顯示屏在面板中部，略微抬起傾斜，便于操作者查看及操縱；面板的右下角采用金屬電源開關鍵，非常方便；在電源開關上沿圓周有4 個電量顯示窗口，窗口由短變長，分別顯示25%、50%、75%、100%電量，直接明了（圖3）。

4 箱內結構設計

根據儀器箱內所放元器件的多少及位置設計合理的結構件，使各元件能方便安裝，同時要避免與面板上所裝元件干涉，而且結構件本身重量要控制的同時還要保證強度。首先排列元器件（圖4）。

根據箱內所放元件的尺寸與面板所放元件做模擬圖，避免上下干涉（圖5）。

圖2 箱體外形一角

圖3 面板設計

圖4 箱內元器件排列示意

圖5 防干涉模擬

確定了元件最終所放位置后，進行結構件的設計（圖6）。因為儀器是現場測試設備，不可避免要被經常搬動，所以采用強度更高的金屬件。在確保強度的同時，為了使設備更輕，則選用2 mm 鋁材。同時，因為設備在變電場所使用、有耐腐蝕的要求，所以結構件表面做了陽極化防腐處理。

圖6 儀器結構底板

5 產品的加工

因為儀器的面板和機箱是自主設計的，在初始階段計劃小批量生產，根據市場反饋可進行適度修改。經過調研，決定采用手板復膜的方式加工。手板是驗證產品可行性的第一步，是找出設計產品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式，從而對缺陷進行針對性的改善。手板采用CNC 方式（CNC 指數控機床由數控加工語言進行編程控制的一種加工方式）。CNC 在機械加工業用處廣泛，技術相對成熟，效果以及精度也非常好。儀器樣品CNC 加工一般用ABS 材料。樣機做出后，經過一些細微的改動已經進入復模階段。

復模是利用快速成型技術和新材料發展而產生的一種模具快速制造技術，目前硅膠模具應用最為廣泛。因其速度快、成本低極大地降低了產品的開發費用、周期和風險。而且，手板復膜也適合小批量生產。

6 結論

隨著現代工業的快速發展，互感器及電測量用儀器、裝備市場對產品的要求不僅是功能的滿足，外觀及操控性能也是吸引用戶的關鍵因素。產品外觀設計的改型升級打破了一貫采用的采購現成機箱，面板根據機箱尺寸設計，機箱尺寸與儀器所裝元器件尺寸不匹配等局限因素，而是采用先進的工業設計理念，根據產品的特點設計相應的面板及機箱，使人機交互性能更好、儀器外觀更有辨識度，產品更具有競爭力。