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一種溫控開關壽命測試儀的設計方案

作者: 時間:2014-02-16 來源:網(wǎng)絡 收藏

近年來,精美、實用、方便、快捷的電熱水壺開始走進千家萬戶,中國已成為世界最大電熱水壺市場。但據(jù)最新資料顯示:

電熱水壺的損壞或者不能正常工作,絕大部分是由于溫控部件損壞所造成的,因此本文提出了一種的設計方案,該方案能夠估計溫控部件的壽命、進而能通過改進從而達到延長電熱水壺壽命的目的。

本方案所設計的測試儀器主要用于水壺壽命測試,裝好測試樣品,測試儀能自動完成溫控開關的壽命測試,測試階段不需要人工參與,測試結束或者途中發(fā)生故障都能發(fā)出聲光指示。經(jīng)驗證該儀器能實現(xiàn)自動化的工作,大大減少測試人員工作負擔,提高測試效率。

0 引言

近年來,精美、實用、方便、快捷的電熱水壺開始走進千家萬戶。電熱水壺行業(yè)經(jīng)過十余年發(fā)展,目前國內(nèi)擁有量達幾千萬臺,中國已成為世界最大電熱水壺市場,且發(fā)展前景廣闊,估計僅是廣東地區(qū),每年電熱水壺產(chǎn)量就超過了3000 萬臺。但最新抽查顯示:市場上有約30% 的電熱水壺不合格,使得購買水壺的消費者權益難以保障。行業(yè)進入門檻低、規(guī)模企業(yè)少、作坊式企業(yè)的質量意識差是導致電熱水壺質量低劣的最直接原因。為規(guī)范電熱水壺市場,保障消費者的權益,我國《電水壺性能要求及試驗方法》安全標準已于2009 年5 月開始實施。

電熱水壺產(chǎn)品質量不合格,90% 以上都是由電熱水壺的開關失效造成,電熱水壺開關壽命較短,容易失效,使用一段時間后無法煮開水的現(xiàn)象。本文研究目的在于研發(fā)并設計一臺電熱水壺的測試儀,用于測試電熱水壺開關壽命,即電熱水壺開關接通的次數(shù)。該測試儀不需要人員參與,只要裝好測試樣品開關,測試完成或者發(fā)生故障都能發(fā)出聲光指示,全自動化的工作,大大減少測試人員工作負擔,提高效率。本文研究的測試儀具有一定的創(chuàng)新性、實用性和工程性,并在廉江迪艾斯電器廠投入使用,效果良好,具有一定的經(jīng)濟效應和現(xiàn)實意義。

1 溫控開關結構及易出現(xiàn)問題部分

溫控開關結構圖 如圖1 所示,主要是是采用碟形的雙金屬片 作為溫度傳感部件,如圖2 所示,溫控開關的工作原理為:當溫度升高時,碟形片將產(chǎn)生相應的變形,而當溫度達到碟形片產(chǎn)生變形的值時,碟形片的突跳依靠其它器件的機械傳動,使觸頭迅速動作以接通或切斷電流。動作溫度范圍:30℃ -300℃。

一種溫控開關壽命測試儀的設計方案

溫控開關易出現(xiàn)的問題有3 點:首先,當溫控開關的雙金屬碟片本身跳變的溫度過高,電熱水壺的蒸汽無法使雙金屬碟片達到跳變的溫度,造成溫控開關無法切斷電流,電熱水壺的水一直在沸騰無法停止造成危險;其次雙金屬片屬于機械加工的配件,跳變和復位是有機械壽命的,材料問題或者加工問題對雙金屬片壽命有直接影響,假設以1 個水壺1 天正常使用5 次為例,一年則接近2000 次,要保證水壺正常買賣使用5 年以上,則須保證溫控開關或者雙金屬片壽命在10000 次以上;最后溫控開關的小彈簧與雙金屬片一樣,也是機械加工的配件,其壽命也直接影響著溫控開關乃至電熱水壺的壽命。因此研究和設計溫控開關實質上是測試雙金屬片和跳變小彈簧的,在實際的生產(chǎn)測試中,選擇抽檢的方式進行測試。

2 溫控開關測試儀的技術方案

該測試儀器的總體系統(tǒng)圖 如圖3 所示,并可分為3 部分:

電路部分、機械部分和安裝底座部分。

一種溫控開關壽命測試儀的設計方案

第一、電路板部分:該部分以單片機(MCU)為智能控制的核心,通過DS18B20 溫度傳感器采集測試水壺的水溫,傳到MCU 作為處理,并在LED 或者數(shù)碼管中顯示,測試遇到故障或者測試完成會發(fā)出相應聲光指示。電路原理圖如圖4 所示。

一種溫控開關壽命測試儀的設計方案
第二、機械部分:電磁鐵開合部分,來控制開關接通和斷開,測試水壺,提供真實的AC220V 電壓和1500W 的功率加載在開關的觸點上。機械結構圖如圖5 所示。
一種溫控開關壽命測試儀的設計方案
第三、底座部分:固定測試儀的電路板、電磁鐵、溫控開關和開關電源。
第四、軟件部分,采用C 語音對底層的MCU 進行程序開發(fā),程序流程圖如圖6 所示。
一種溫控開關壽命測試儀的設計方案
3 工作測試過程
電熱水壺的溫控部件測試儀能模擬電熱水壺開關工作的條件,可以接通AC220V 電壓,并連接1500w 的電熱絲進行測試,不但能自動統(tǒng)計和累積開關接通次數(shù),而且還能控制電熱水壺煮水的溫度,使它恒定在一個溫度區(qū)間內(nèi),而不會讓水煮開,使水蒸發(fā)。
該測試儀以STC12C5a60s2(MCU)為智能控制的核心,通過DS18B20 溫度傳感器采集測試水壺的水溫,傳到MCU 作為處理,并在LED 或者數(shù)碼管中顯示出來。MCU 從電熱水壺得到水溫數(shù)據(jù)為控制判斷的依據(jù),控制電磁鐵開合,來控制溫控開關接通和斷開,測試的水壺提供真實的AC220V 電壓和1500W 的功率,加載在開關的觸點上,同時該AC220V 通過變壓器轉換為AC9V 信號,經(jīng)過整流濾波之后變?yōu)镻WM 模式DC11V 控制信號,控制晶體管電路開合,并把溫控開關開合的數(shù)據(jù)送入MCU 控制芯片,MCU 根據(jù)開關接通數(shù)據(jù)累加開關接通的次數(shù),并在LED 或者數(shù)碼管中顯示。當發(fā)生故障或者完成1 萬次測試后,MCU 能控制溫控開關處于斷開狀態(tài),防止一直給水壺加熱,把水燒干,并發(fā)出相應的聲光指示。
4 小結
溫控開關檢測一直困擾著溫控行業(yè)的發(fā)展,由人來進行檢測,不但效率低,而且由于人的因素可能在工作時產(chǎn)生的誤差,會影響整個產(chǎn)品的質量。因此,本文提出了一種溫控開關的壽命測試儀的設計方案,研究和開發(fā)半自動化、全自動化溫控開關檢測設備。本方案所設計的第一版溫控測試儀結構簡單、價格低廉、性能穩(wěn)定,并在廉江迪艾斯電器廠投入試用,反映效果良好,具有一定的經(jīng)濟效應和現(xiàn)實意義。
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