专利名称：嵌入式智能家电温升测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是电子测试技术及产品电气安全检测领域中的一种温升测试系统，尤 其涉及用于家电产品安全性测试中的温升实验测试的嵌入式智能家电温升测试装置。
背景技术：
家电产品的安全、环保、质量越来越受到用户的重视。家电电气安全检测的任务越 来越重，检测的标准和要求越来越高。国家标准GB4706. 1-2005《家用和类似用途电器的安 全第一部分通用要求》中规定在家用电器试验期间要连续监测温升，温升值不得超过规定 的值。家电产品进行温升试验，即家电产品在正常工作状态下，测试各个规定部位的最大温 升。家电产品的温升安全检测是家电产品电气安全检测的一个重要工作内容。传统的家电产品温升测试是电气安全测试工程师根据测试标准的要求，通过温度 测试仪，如日本Y0K0GAWA(横河)公司研制的DR130温度仪，测试产品各个部位的温度，然 后由测试工程师读取温度记录报告，对照温升标准判断家电产品是否符合标准。这种方法 的缺点是——只是被动进行温度信号记录，没有智能判断的功能，无法进行测试结果的自 动判定，自动生成测试通道对象明了的实验报告。国内外对温度测试仪器的研究主要是对 温度测试点进行数据采集、信号调理、温度值保存、温度查询等功能。北京科技大学刘伟等 人在《基于虚拟仪器的热电偶温度测试与分析系统》(《自动化仪表》2007，3 65-66)研究 的多通道温度测试仪器主要是将热电偶数据读入计算机并进行相应的分析计算，实现信号 的实时采集，显示，但是没有嵌入温升测试标准，因此在使用中还是不够人性化，无法满足 人们的要求。
发明内容本实用新型提供了一种嵌入式智能家电温升测试装置，实现家电产品的高效自动 智能温升测试。为达到所述目的，本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置，包括热电偶、热电偶 连接嵌入式数据采集终端，嵌入式数据采集终端通过通讯电缆连接智能家电温升测试系 统。优选的，热电偶为32路K型热电偶，实现最多32路温度信号传感。本实用新型开 发实现了基于DELPHI的家电温升测试仪虚拟操作面板。32路温度采集通道设定、测量温度 信号通道定义明确，温升限值标准选择、扫描时间、采样时间间隔等可通过虚拟操作面板进 行设置、修改。优选的，智能家电温升测试系统包括了通讯参数设置、温度通道控制、温度数据处 理、智能传感离线补偿、家电温升标准数据库、图形显示打印、测试结果报表显示打印模块。 本实用新型开发实现了离线支持向量机的热电偶非线性补偿算法。运用RBF支持向量机进 行离线非线性回归训练后，将得到热电偶非线性补偿模型嵌入到本家电温升测试装置，本 完成热电偶非线性补偿，消减了热电偶器件的非线性误差，明显改进温升测试装置的系统精度，实现家电产品各部位温度的高精度测量。嵌入了温升测试标准，实现测试结果的自动 智能判定。本测试仪可根据GB4706. 1-2005,GB3883. 1-2008,GB7000. 1-2007等已有温升测 试标准进行温升测试，将采集到的温度数据与数据库设定的温升值对比，对测试温度进行 实时判断，提高了测试系统的智能性和可重构性。优选的，本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置具有基于高精集成温度传感器 的热电偶冷端补偿电路。采用高精度集成温度传感器AD590实现冷端补偿技术，该冷端补 偿电路主要由高精度集成温度传感器AD590、精密电位器、K型热电偶、高精度、低温漂、失 调电压的集成放大芯片、去藕电容等组成。保证了取样的精度。优选的，本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置具备串口和以太网远程通讯方 式。通过串口转以太网接口卡实现仪器的远程温度测试功能，实现上位计算机和下位计算 机的远程双向数据交换，装置具备以太网通讯功能。由于采用了本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置，提供了新的家电产品温升 测试手段，导入了新的温升测试标准，降低温升测试的出错概率，提高了工作效率，可用于 满足国家标准下的家电产品温升测试，如家电、灯具的温升测试，还可用于工业生产中的温 度测量，如货仓、粮库、冷库、食品厂、制药厂、饮料厂等场合的温度测量与监控。本实用新型 对我国家电产品温升测试手段的创新起到一定的促进作用，具有广泛的社会推广价值。
图1为本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置的原理框图。图2本发明嵌入式智能家电温升测试装置的采集终端信号调理电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置的硬件和方法进行介 绍。如图1所示，本嵌入式智能家电温升测试装置主要由热电偶1、嵌入式数据采集终端2、 通讯电缆3、智能家电温升测试系统4组成。热电偶1包括32个热电偶探头。嵌入式数据 采集终端2包括冷端补偿和信号调理电路、通道控制电路、A/D转换、单片机控制系统、液晶 显示、RAM、通讯接口等。智能家电温升测试系统4在上位机PC机上，负责完成系统设置、数 据处理、曲线显示、曲线和报表打印、数据管理等。嵌入式数据采集终端2与智能家电温升 测试系统4之间通过RS232、TCP/IP等通讯接口实现数据交互。测试时，首先将测试仪采集 终端的32路K型热电偶1探头布置在现场的被测产品规定位置并固定好，然后将采集终端 的RS232或者以太网络接口连接正确，接上采集终端的终端单相220V电源线。最后打开被 测家电产品，在PC机上启动运行智能家电温升测试系统4，即可进行家电温升安全自动测 试o本嵌入式智能家电温升测试装置的嵌入式数据采集终端2所示，主要由电源模 块、信号传感、信号调理、A/D采样、通道选择、液晶显示、串口通信、单片机组成。其中电源 模块采用了 5V、12V、-12V电源供电输出，电源模块采用线性电源模块。信号传感采用了 K 型热电偶1做为传感测量元件。信号调理电路如图2所示，电路主要由集成运算放大芯片 0P07.20KQ的调零电阻、150PF的去藕电容和相关比例电阻组成，其中J1接K型热电偶1， J2接AD590温度传感器进行温度补偿，R1、R3为1KQ精密电阻，R6采用200KQ精密电阻，C1为150PF的去藕电容，去除一些高频成份，RV3精密电位器调至40. 4欧，这样冷端温度 每增加1°C时，温度传感器输出电流精确增加1 P A,该电流流经RV3精密电位器产生电压降 增加40. 4 y V，热电偶1由于冷端温度增加输出热电势减小了 40. 4 y V，两者相互抵消，恰好 补偿了热电势的减小量，最终实现了热电偶1的冷端温度补偿，运放的放大倍数达到201，K 型热电偶1温度电动势信号进行电压放大和冷端温度补偿后便于A/D进行转换。A/D转换 系统采用了 12位逐次逼近AD1674模块，采样频率为100kHz，采用单极电压输入，参考电压 为10V。温度通道选择电路实现32路温度测量通道的选择，主要由两片16选1的模拟开关 4067和一片2选1的模拟开关4053组成，组合构成32路通道选择，很好满足了家电产品 中多路温度采集的需求。高级单片机系统选择AT89C55WD芯片，主要包括晶振电路、上电复 位电路以及与通道选择、A/D、通信及液晶等接口控制电路，首先，单片机系统调用通道选择 子程序模块，发出通道选择控制信号，轮流选通各路热电偶1的调理放大信号，并输出信号 进入A/D模块，单片机系统调用A/D数据采集子程序模块，启动AD转换，并在转换结束后取 出转换结果，调用数据处理子程序模块，将AD转换结果(对应热电偶1调理放大后的电压 信号)，通过数据处理，变为冷端补偿后的热电偶1热电势数据，最后调用通讯子程序模块， 将各通道冷端补偿后的热电偶1热电势数据上传到智能家电温升测试系统4。本系统可实 现串口 RS232、以太网通讯，单片机系统通信信号首先经过MAX232转换为RS232电平，通过 串口通讯电缆3与PC机实现RS232串口通讯；另外采用M0XA的NPort 5110最新串口服务 器，完成RS23串口数据转为以太网数据的过程，高效率地实现10M以太网的远程传输，通过 以太网的RJ45方式与PC机实现TCP/IP网络远程通讯。智能家电温升测试系统4主要包含串口参数设置、温度通道控制、温度数据处理、 图形显示等界面，具有温度通道选取、温度数据采集、数据分析、安全温度对比、温度变化实 时图形显示、温度数据存储及打印等功能。智能家电温升测试系统4采用下位机/上位机 体系结构，所有的程序都运行在上位机端，下位机端几乎无须做任何操作(除将热电偶1探 头安装在被测机电产品表面)，只要安装智能家电温升测试系统4软件，即可完成对温升测 试实验的各种操作，这样设计系统的实施提供了方便，具有易维护性，易扩展性的优点。系 统如果需要升级时，例如进行温升测试标准更改、增加，或者是进行数据研究分析等，只需 要在上位机端升级即可，与下位机无关。此外本实用新型具备上位机测量软件具有完善的数据库管理功能。与现有温升测 试仪相比，本温升测试仪具有更强大的数据管理功能，包括实时温升数据记录、保存，实时 温升数据表导入总数据库，温升数据通过智能家电温升测试系统4的软件界面，可进行温 升数据表导入总数据库、历史测试数据查询、数据导出、数据文件保存等。本实用新型温升 测试的测试扫描周期、检测周期可灵活设置，可通过智能家电温升测试系统4的软件界面， 实现温升测试扫描周期、检测周期的灵活设置。本实用新型采用嵌入家电温升测试判定标 准，改善了现有温升测试自动化水平和智能性，测试形式简单。其冷端温度补偿技术、基于 支持向量机的热电偶1非线性补偿方法增强了温度测试的可靠性、准确性。家电温升测试 仪虚拟操作面板，测量温度信号通道定义明确，便于被测家电的部位定义；具备串口、以太 网远程多通讯方式，便于工业现场的远程测试，在远程PC机能够自动生成符合各种安全标 准的温升测试报告。该仪器具备如下优点系统智能性、软件可重构、成本较低、测试精度 高、嵌入判定标准、具备网络远程通讯等特点。
权利要求嵌入式智能家电温升测试装置，其特征在于包括热电偶(1)、热电偶(1)连接嵌入式数据采集终端(2)，嵌入式数据采集终端(2)通过通讯电缆(3)连接智能家电温升测试系统(4)。
2.如权利要求1所述的嵌入式智能家电温升测试装置，其特征在于热电偶(1)为32 路K型热电偶，实现最多32路温度信号传感。
3.如权利要求1所述的嵌入式智能家电温升测试装置，其特征在于智能家电温升测 试系统(4)包括了通讯参数设置、温度通道控制、温度数据处理、智能传感离线补偿、家电 温升标准数据库、图形显示打印、测试结果报表显示打印模块。
4.如权利要求1所述的嵌入式智能家电温升测试装置，其特征在于嵌入式数据采集 终端(2)还具有基于高精集成温度传感器的热电偶冷端补偿电路。
5.如权利要求1所述的嵌入式智能家电温升测试装置，其特征在于嵌入式数据采集 终端(2)还具备串口和以太网远程通讯接口。
专利摘要本实用新型提供了一种嵌入式智能家电温升测试装置，实现家电产品的高效自动智能温升测试。为达到所述目的，本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置，包括热电偶、热电偶连接嵌入式数据采集终端，嵌入式数据采集终端通过通讯电缆连接智能家电温升测试系统。由于采用了本实用新型嵌入式智能家电温升测试装置，提供了新的家电产品温升测试手段，导入了新的温升测试标准，降低温升测试的出错概率，提高了工作效率，可用于满足国家标准下的家电产品温升测试，如家电、灯具的温升测试，还可用于工业生产中的温度测量，如货仓、粮库、冷库、食品厂、制药厂、饮料厂等场合的温度测量与监控。
文档编号G01K7/02GK201637497SQ20092021559
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者吕干云 申请人:浙江师范大学