1、整车热平衡升降平台的关键零部件结构分析杜文文，等基于物联网的热熔断体智能高效检测仪的研究郑重（广东省湛江市质量计量监督检测所，广东 湛江524000）摘 要：基于物联网云平台的应用，采用电热转换技术、智能控温技术和无线互联技术，研究开发了热熔断体智能高效检测仪。首先，对仪器的设计、制造、检测方案和研究过程进行了详细的介绍；然后，对仪器测量结果不确定度进行了评定；最后，对检测方法、检测数据提供第三方验证，为检测仪在行业中的推广应用的准确性、安全性提供了科学依据。项目研究成果提高了热熔断体检测的准确率、检测精度和检测效率，降低了检测工作人员的劳动强度，提供了不合格品的高精度的参数，有利于对热熔断体
2、质量问题进行分析及改进。关键词：物联网；热熔断体检测仪；智能高效；设计；检测方案；仪器；样机；不确定度中国分类号：TP 202文献标识码：A文章编号：1003-0107（2022）12-0073-09Research on the Intelligent and High-efficient Detector forThermal-links Based on Internet of ThingsZHENG Zhong（Zhanjiang Institute of Supervision&Test on Quality&Measurement，Zhanjiang 524000，China）Ab
3、stract：Based on the application of the cloud platform of the Internet of things，the electric-heat conversion technology，the intelligent temperature control technology and the wireless inter-connection technology are adopted to research and develop the intelligent and high-efficiencydetector for the
4、thermal-links.Firstly，the design，manufacture，testing scheme and researchprocess of the instrument are introduced in detail.Then，the uncertainty of the instrument mea-surement results is evaluated.Finally，the third party verification of the testing method and datais provided，it provides the scientifi
5、c basis of accuracy and safety for the popularization andapplication of the detector in the industry.The research results of the project improves the accu-racy，precision and efficiency for thermal-links detection，reduces the labor intensity of thedetection workers and provides high-precision paramet
6、ers of nonconforming products，it ishelpful to analyze and improve the quality of thermal-links.Keywords：the Internet of things；detector for the thermal-links；intelligent and high-efficiency；design；detection scheme；instrument；prototype；uncertaintyCLC number：TP 202Document code：AArticle ID：1003-0107(2
7、022)12-0073-09收稿日期：2022-10-04作者简介：郑重（1973），男，广东湛江人，广东省湛江市质量计量监督检测所高级工程师，从事家电产品检测技术、标准化、专利等研究工作。73电子质量2022年第12期（总第429期）0引言热熔断体，又被称作温度保险丝、熔断器或过温保护器，是一种不可复位的一次性热敏保护器件，主要应用于家用电器及工业设备（如：电饭锅、电炒锅、消毒柜、电热开水瓶、电压力锅、电磁灶、电风扇和电机，以及变压器等）的过热保护。热熔断体的额定动作温度，直接影响到使用热熔断体的相关产品的安全性能，特别是在相关产品的正常使用性能失效后，如果没有热熔断体的过热保护作用，产品将
8、一直处于非正常工作状态，极大概率出现烧坏、起火、漏电和漏电伤人等严重后果1。1国内外技术发展现状根据专利查询和科技查新结果，目前国内还没有专门用于热熔断体动作温度检测的智能高效检测设备或仪器，而热熔断体的类型多样化，各厂家及检测机构通常是根据自身条件，用电烘箱、自制的简易发热仪器等进行检测，检测结果可靠程度较低。a）质量状况热熔断体的市场需求是巨大的，客户对热熔断体的质量要求越来越高，而有部分企业为了提高产量，质检方面放松管理，检测技术未能满足国家标准的要求，频频出现因热熔断体质量不过关而导致相关产品在非正常工作检测项目不合格的情况，在实际使用中给用户和客户带来了不必要的损失，也扰乱了市场秩序
9、，损害了企业的名声。b）目前的检测现状及主要存在的问题目前热熔断体动作温度检测主要由检测人员实时进行监测其动作时的检测环境（烘箱）温度，在检测时只能粗糙地检出不合格品，不能高精度地反映其不及格参数，而且受检测人员的经验、责任心等主观因素的影响。主要存在以下3个方面的问题。1）主要使用通用烘箱作为检测容器，显示温度与样品实际动作温度存在偏差，导致检测数据不准确。2）检测的自动化程度不高，依靠人工实时监控，检测效率低且受检测人员主观因素影响大，在批量检测过程中，由于很难做到全部正确判断，存在漏判、误判和判定温度点不准确的现象。3）因检测精度不高而容易造成生产方与使用方产生争议。鉴于此，进行新型的智
10、能高效检测仪的研究开发，不但可以提升质检部门的检测精度及效率，还可以满足生产方及使用方的技术要求，从而提升产品质量，具有很大的实际应用意义。2研究目的、创新点及设计要求2.1研究目的a）通过研发出针对热熔断体额定动作温度进行智能高效检测的仪器，提高检测准确率、检测精度和检测效率，降低工作人员的劳动强度及提供不合格品的高精度的参数，有利于对热熔断体质量问题进行分析及改进2。b）制成具有无人监测的、自动记录和保存数据功能的检测仪，以便减少人工操作误差和减轻人工操作劳动强度。c）通过该检测仪以检测软件自动化地判断确定某一样品的动作温度，便于对热熔断体动作温度作出科学、正确的判定，改变了过去人工检测热
11、熔断体动作温度项目时，由于操作人员的经验及责任心等主观因素的影响，而造成检测数据重复性差、易引起争议的情况。d）研发出自动化程度高、检测精度高、检测效率高的“三高”智能高效检测仪。2.2创新点基于上述质量检测发展现状和热熔断体的动作温度特性，在研究设计该检测仪时，科研团队进行了6个方面的创新。a）与传统的恒温控制不同，该检测仪温度控制采用智能控温。首先，智能控制模块控制加热器快速提高烘箱内温度到设定的试验初始温度；然后，再以微小级的升温速率平缓提升烘箱内温度，直到达到设定的试验停止温度3。b）为保证检测精度，试验箱内检测环境温度的均匀度为1，检测仪内设有多个环境温度检测热电偶，环境温度检测热电
12、偶在检测仪内均匀布置。利用PLC控制环境温度热电偶，保证烘箱内温度的精确可控。c）每个独立的检测电路通过恒流源给热熔断体样品供电，并由独立的热电偶实时检测每个热熔断体样品的环境温度，智能控制模块实时监控每个74基于物联网的热熔断体智能高效检测仪的研究郑重独立检测电路的检测电流，当检测电路的电流中断时，即时记录该检测工位配置的热电偶的实时温度值，生成该处热熔断体样品的精确的检测结果4。d）通过检测软件自动化判断确定某一样品的动作温度，便于对热熔断体动作温度作出科学、正确的判定，改变了过去人工检测时，由于操作人员的经验及责任心等主观因素影响，造成检测数据重复性差、易引起争议的情况。e）检测仪设计为
13、10个样品检测通道，大大地提升了检测效率。f）检测仪的智能控制模块可扩展无线互联模块，检测人员可以通过手机APP等远程软件查看实时检测结果，方便远程监控，可降低劳动强度，提高检测效率4。2.3控制设计要求a）检测仪一次可同时检测多个热熔断体样品，且完全可以不用人工观测。b）可不连接PC机单独使用。通过功控一体机实现检测数据制作报表并打印。c）通过授权可实现特许用户通过物联网云平台，使用移动终端远程实时监控检测数据及温度曲线的变化过程，满足监控部门、生产方和使用方的监控要求及实现检测数据共享。2.4设备组成设计要求为了实现以上设计方案，经分析研究决定利用保温箱体、恒流源、测温热电偶、环温热电偶、
14、直流电源、软继电器、电热丝、文本屏、PLC、PC机和安装的组态软件等组成检测仪，总体构成如图1所示，样品分布示意如图2所示，检测仪中单路检测电路的原理如图3所示。3研究开发内容、方案和技术路线3.1主要研究内容a）自主开发单片机检测程序，通过检测程序自动测定检测仪的温升速度，然后根据热熔断体的温升特性对温度上升速度的要求，检测程序通过控制软继电器的通断，以达到分段控制温度上升速度和在高温段能根据不同热熔断体额定动作温度值，实现稳定的加温速率平缓加温，且不受外界环境温度影响，提高检测结果的准确性。b）利用自主开发的单片机检测程序结合检测仪箱体内安装的测温元件，准确记录某一通道热熔断体超温保护后的
15、动作温度，并对该热熔断体是否合格作出判定，以达到自动检测的目的，对热熔断体的质量作出科学、正确的判定。改变过去人工检测热熔断体动作温度时，由于操作人员的经验及责任心等主观因素影响，造成检测数据重复性差、易引起争议的情况。c）根据检测的要求，确定其控制方式，并设计控制方案，对主要电器配件、仪表进行选型。图3检测仪中单路检测电路的原理图DCPC测温热电偶移动平板热熔断体（样品）保温箱体电热丝软继电器恒流源环温热电偶文本屏PLCAD 220 V图1热熔断体智能高效检测仪构成示意图图2热熔断体样品（10通道）分布示意图75电子质量2022年第12期（总第429期）d）根据实际需求对关键工艺参数控制策略
16、进行优化研究，通过与原有的控制手段进行对比，论证可行性及优势所在，从而实现关键技术的精确测量和控制。e）准确实现检测过程中设定的各项参数，如功率自动转换、电热管等温度变化的设计，使加热功率随着温度变化自动转换，保证升温平稳性，热熔断体一旦断路即可自动记录结果，并判定产品是否合格。3.2研究拟解决的关键技术问题a）与现有的典型检测仪相比，该智能高效检测仪应可实现多通道中各通道样品的独立检测，提高检测精度及效率。b）在检测箱内使电热管发热达到预定下限温度时功率自动转换，降低功率，控制升温速率达到温度平缓上升，使检测显示温度与实际温度同步，不会发生时态错位，实现检测温度的高精度。c）开发单片机检测程序以实现自动控制，减小人为的主观误差，提高检测结果的准确性。d）软件可扩展为通过预设程序实现对检测指标进行设置、检测，打印检测报告，签名确认。e）通过授权实现特许用户通过物联网云平台，通过移动终端远程实时监控检测数据及温度曲线的变化过程，满足监控部门、生产方和使用方的监控要求及实现检测数据共享5。3.3采用的方案、技术路线和总体结构设计3.3.1研究方案a）研究确定热熔断体智能高效检测仪的总体设计
