温度继电器温度特性测试设备研制

引言

温度继电器是一种对温度敏感的热保护元件，它将双金属片温度传感部分和动作执行装置集中于一体，当周围的温度过高时，可使温度继电器触点迅速断开，从而在电路中起到保护作用。

由于双金属片温度继电器具有温度敏感特性，其形状在某个温度点(突跳温度或称为动作温度)具有突跳性，而在另一个温度点(回复温度)又能恢复原来形状，而且精确性、重复性好，因而被广泛应用在温度控制和过热保护场合。但是怎样快速准确地对温度继电器动作温度和回复温度进行测试，是温度继电器研制和生产中必须解决的问题。

设备的组成及主要功能

设备的组成

本设备有如下部件：测试柜台、计算机主机、17吋液晶屏显示器，激光打印机，制冷机，加热器、UPS电源、温度控制箱及冷热风循环系统、温度控制及记录系统、通断状态采集系统、温度继电器工装盘夹具等部分组成，其计算机主机采用高性能工业计算机，内装64路输出控制卡和64路输入检测卡。

主要功能

本设备主要为微型温度继电器产品的温度特性自动化测试而专门设计，可对小批量不同规格的微型温度继电器产品进行动作温度和回复温度检测，满足GJB1517A—2011《恒温继电器通用规范》空气测定法要求，当温度分别在动作和回复温度范围±2.8 ℃以内时，温度变化的速率应不大于0.55 ℃/min;其测试系统采用PID控制技术，温度传感器检测循环空气箱内空气温度，加热系统、冷风系统自动控制温度，温度按设定的程序进行升温或降温，温度升降均匀，且超调较小。

测试系统能支持多种测试模式，通过显示器界面显示测试过程参数，通过键盘可输入动作温度上下限、回复温度上下限、产品型号规格批次等试验参数，检测每个被测温度继电器两极的通断状态，并记录每个温度继电器动作温度、回复温度，计算其差值，与预先输入的标准范围比较，判断其合格与否;同时计算每一件被测产品的动作温度与回复温度差、动作温度和回复温度平均值、均方差及CPK值，最后按形成设定格式的检验报告，通过激光打印机打印输出结果。

本设备除参数输入和工件装夹外其他工作完全自动进行，并具有不合格报警显示功能，数据导出、保存功能。

主要技术指标

(1)测试温度继电器产品工位数100个;
　　(2)测试温度范围：50℃～200℃;
　　(3)温度槽工作面温度均匀度：当温度在60℃～130℃时，误差δ±1℃，当温度在131℃～190℃时：误差δ±1.3℃;
　　(4)测试面任意点温度波动度：±0.5℃;
　　(5)温度控制方式：PID控制,强迫循环风;
　　(6)温度升降速率可设置，且温升速率能以5℃/min接近标定温度;当温度接近标定温度公差范围上下3℃以内时，温度变化自动调节为速度≤0.5℃/min;
　　(7)电源：AC220V，5KW;
　　(8)设备外型尺寸：1800mm(长)×900mm(宽)×1650mm(高)。

工作原理及测试要求

工作原理

自动测试系统基于PC总线，PC总线工业I/O模板产品的开发与应用是随着人们对工业数据采集、数据通信以及由PC机监控实现现场控制的各种要求而发展起来的，它是工业PC机系统模块化、系列化、标准化的重要基础。由于其灵活性、可扩展性、可靠性和可维护性具佳，并有适应性强、性能价格比高和开放式结构等优点，已被广泛应用于工业控制系统。

随着控制对象日益复杂，控制规模的不断扩大，对I/O模板智能化和高速化的要求越来越高;智能化I/O模板不仅能完成工业现场的数据采集和控制任务，还具有多种复杂计算和处理功能以及网络通信能力;这种工业I/O模板在工业PC机的控制下可组成较大规模的控制系统，完成更为复杂的控制任务。典型的工业PC机及其I/O模板组成的工业控制系统如图1所示。

PC机有很高的运算速度，有很充足的系统资源，程序的修改非常方便快捷，非常有利于系统的改进及功能扩展。而且，测试过程中使用的是可视化界面，用鼠标或键盘直接操作，操作效率及操作准确率是单片机系统无可比拟的，另外系统的电路设计较简单，容易实现模块化，非常有利于系统的功能扩展，通用性强。

测试要求

GJB 1517A—2011《恒温继电器通用规范》空气测定法要求：继电器应放在一个循环空气箱内。为了监测触点的工作，继电器应接到一个合适的指示电路中。当温度分别在动作和回复温度范围±2.8 ℃以内时，温度变化的速率应不大于0.55 ℃/min。为了减少温度读数视差错误，继电器应循环三次，但每次读数都应在详细规范规定的公差之内，而且每次循环都应记录动作和回复温度。各自三次读数的平均值即为动作和回复温度点。

控制过程分析

升温过程