专利名称：一种电玩具安全性能检测仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及检测仪器，尤其涉及一种电玩具安全性能检测仪器。
背景技术：
中国是世界上玩具制造、生产、出口的大国，随着科技不断发展，电玩具的出口比 例逐年增加，因此电玩具的产品质量和安全性能成为瞩目的研究切入点。由于电玩具质量 和安全性能直接影响儿童的物理健康，欧洲、美国和中国的相应组织都颁发了各自的电玩 具安全标准，而且标准内容也在逐渐不断增加。玩具产品质量的优劣在日趋激烈的国际电玩具市场竞争中直接影响我国玩具的 出口市场份额。国内目前的电玩具检测仪器欠缺较好的柔性化检测能力，无法根据电玩具 的不同性质执行制定化检测方案与参数选择；国内的电玩具检测仪器也不具备强大的扩展 性和兼容性，无法对采样参数、测量对象、检测通道数等关键参数进行灵活配置；国内的电 玩具检测仪器更无法根据电玩具不同的市场地目标而自动选择检测标准。综上所述，电玩 具行业需要先进的检测仪器以确保严格的质量标准水平，因此本文介绍的多标准、多参数 自动检测功能的电玩具安全性能检测仪器具有广阔的市场前景。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种电玩具安全性能检测仪器。电玩具安全性能检测仪器包括检测探针、J型热电偶、信号放大模块、信号滤波模 块、A/D转换模块和计算机；J型热电偶和检测探针并接后与信号放大模块、信号滤波模块、 A/D转换模块、计算机依次相连。所述的信号放大模块的电路为放大器Ul引脚1与可调电阻R2的可变端和固定 端相连，可调电阻R2的另一固定端与放大器Ul引脚8相连，放大器Ul的4脚与电阻R4 — 端、电容C3负极相连，电阻R4另一端与-12V的电源、电容C3负极接地，放大器Ul引脚4 接地，放大器Ul的6脚与电阻R3 —端相连，电阻R3另一端为电压输出端V0，电容C2正极 与电压输出端VO相连，电容C2负极接地，放大器的7脚与电阻Rl —端、电容Cl正极相连， 电阻Rl另一端与+12V的电源相连，电容Cl负极接地。所述的信号滤波模块的电路为放大器U2弓丨脚1和引脚8分别与可调电阻R8两 固定端相连，可变电阻R8可变端与放大器U2弓丨脚7、+12的电源和电容C7的正极相连，电 容C7负极接地，放大器U2引脚2与电容C4负极和放大器U2引脚6相连，电容C4正极与 电阻R5 —端和电阻R6 —端相连，电阻R5另一端与输入信号VO相连，电阻R6另一端与放 大器U2引脚3相连；电容C6正极与放大器U2引脚3相连，电容C6负极接地；放大器U2引 脚4与+12V的电源和电容C5负极相连，电容C5正极接地；放大器U2引脚6与电阻R7 — 端相连，电阻R7另一端为输出信号VO'。所述的A/D转换模块的电路为A/D转换芯片U3弓丨脚1与电容C8 —端相连，电容 C8另一端接地；A/D转换芯片U3引脚6与+5V的电源相连；A/D转换芯片U3弓丨脚17、18、19、20、21、22、23、28都接地；A/D转换芯片U3引脚25与电容C12 一端、电阻R9 一端、线性 是不变模块U4引脚2相连，电容C12另一端与+5V的电源相连，电阻R9另一端接地，线性是 不变模块U4引脚1与线性是不变模块U4引脚3相连且都接地；A/D转换芯片U3引脚26与 电容Cll正极相连，电容Cll负极接地；A/D转换芯片U3引脚27与电容C9 一端、 电容ClO 一端相连且都与+5V的电源相连，电容C9另一端、电容ClO另一端都接地。本实用新型以虚拟仪器LabVIEW为平台，开发嵌入式多标准检测流程模块，用户 可以根据产品市场的不同标准要求对电玩具执行自动检测程序；具有强大的扩展性和兼容 性，采样通道的采样参数、测量对象、通道数等关键参数均可灵活配置，实现高速测量柔性 化测量，准确反映被测参数的细节变化；可以根据采集型号的类型和检测标准的要求进行 相关的处理和分析，同时可以方便地实现数据采集、共享和图形化显示等功能。从而为电玩 具检测行业提供更安全可靠的检测仪器。
图1是具有多标准、多参数自动检测功能的电玩具安全性能检测仪电路框图；图2是本实用新型专利信号处理模块放大电路图；图3是本实用新型专利信号处理模块滤波电路图；图4是本实用新型专利基于单片机的A/D转换电路图。
具体实施方式
如图1所示，电玩具安全性能检测仪器包括检测探针、J型热电偶、信号放大模块、 信号滤波模块、A/D转换模块和计算机；J型热电偶和检测探针并接后与信号放大模块、信 号滤波模块、A/D转换模块、计算机依次相连。温度信号由J型热电偶检测，电压与电流信号由专用探针检测。被测电玩具在 正常使用或合理滥用状态下的部件温升和各种电信号通过温度、电压、电流等高精度参 数测量传感器进行检测，采集的信号经过信号处理模块调理和转换后，通过PC机的USB 机构将数据传送给计算机。计算机上运行LabVIEW虚拟仪器平台，内嵌GB19865-2005、 EN62115-2005和ANSI/UL696-2002三个主要电玩具标准的检测流程模块对输入的数据进 行分析和处理，该检测仪器可根据不同检测标准指标要求实现测量参数自动选取、数据自 动测量、存储以及图形化显示、检测结果分析、处理和判定在内的多项功能。如图2所示，信号放大模块的电路为放大器Ul引脚1与可调电阻R2的可变端和 固定端相连，可调电阻R2的另一固定端与放大器Ul引脚8相连，放大器Ul的4脚与电阻 R4 —端、电容C3负极相连，电阻R4另一端与-12V的电源、电容C3负极接地，放大器Ul引 脚4接地，放大器Ul的6脚与电阻R3 —端相连，电阻R3另一端为电压输出端V0，电容C2 正极与电压输出端VO相连，电容C2负极接地，放大器的7脚与电阻Rl —端、电容Cl正极 相连，电阻Rl另一端与+12V的电源相连，电容Cl负极接地。热电偶输出的信号非常小，大约为毫伏级，0 llmV，而A/D转换所需的电压范围 为0 5伏，需将其放大500倍左右，因此对信号放大器的要求非常高。该放大电路由低温 漂、高共模抑制比、低偏置电流、低噪放大器AD620为核心，加上零位调整电阻、增益调整电 阻、激励电源电路、输出限幅保护电路组成。其中AD620的1号、8号脚需要跨接一个增益调整电阻RG来调整放大倍数，4号和7号脚需提供正、负相的工作电压，由2、3接脚输入放大 的电压即可从接脚6输出放大后的电压值。接脚5为参考基准，如果5接地，那么6输出即 为与地之间的相对电压。由于采用了三运放改进与绝对值调整技术，只需用一只电阻就可 精确地位AD620设置增益，而且实验证明当G= 100时，增益精度可达0. 15%。为提高仪表 放大器AD620输入过载能力，两个输入端分别串联400欧的薄膜电阻，确保安全承受长达几 个小时、输入高达士 15V或士6A的过载信号。如图3所示，信号滤波模块的电路为放大器U2弓丨脚1和引脚8分别与可调电阻 R8两固定端相连，可变电阻R8可变端与放大器U2引脚7、+12的电源和电容C7的正极相 连，电容C7负极接地，放大器U2引脚2与电容C4负极和放大器U2引脚6相连，电容C4正 极与电阻R5 —端和电阻R6 —端相连，电阻R5另一端与输入信号VO相连，电阻R6另一端 与放大器U2引脚3相连；电容C6正极与放大器U2引脚3相连，电容C6负极接地；放大器 U2引脚4与+12V的电源和电容C5负极相连，电容C5正极接地；放大器U2弓丨脚6与电阻 R7—端相连，电阻R7另一端为输出信号VO'。为了较好地抑制干扰，选用巴特沃斯型的低通滤波器，转折频率设置为8Hz，无源 器件选用低噪声、高精度、低价格的运算放大器0P07。如上图所示，途中VO与V0’为滤波电 路的输入和输出电压，电解电容C615和C616对0P07的电源进行滤波，以消除电源波纹，提 高系统抗干扰性。如图4所示，A/D转换模块的电路为A/D转换芯片U3弓丨脚1与电容C8 —端相连， 电容C8另一端接地；A/D转换芯片U3引脚6与+5V的电源相连；A/D转换芯片U3引脚17、 18、19、20、21、22、23、28都接地；A/D转换芯片U3引脚25与电容C12 一端、电阻R9 一端、线 性是不变模块U4引脚2相连，电容C12另一端与+5V的电源相连，电阻R9另一端接地，线 性是不变模块U4引脚1与线性是不变模块U4引脚3相连且都接地；A/D转换芯片U3引脚 26与电容Cll正极相连，电容Cll负极接地；A/D转换芯片U3引脚27与电容C9 一端、电容 ClO 一端相连且都与+5V的电源相连，电容C9另一端、电容ClO另一端都接地。 选择多量程、8通道的12位并行A/D转换器MAX197，其为并行总线A/D芯片，采用 逐次逼近工作方式。芯片内部的输入跟踪/保持电路将模拟信号转换为12位数字信号进行 输出。如图所示，上位机通过Po. 0 P0. 7与MAX的DO D7相连，输入MAX197的初始化空 置量并读取转换数据结果。SHDN管脚接地，此时芯片处于低功耗工作状态；选择SIN IN为 信号输入端，INT脚的功能为实现中断操作；HBEN脚用作判读高、低位数据的选择线。为了 提高输入信号可靠性，设计的电路中AGND与DGND相互独立，电源与模拟地之间都用0. 1 μ F 的电容来消除电源波纹。
权利要求一种电玩具安全性能检测仪器，其特征在于包括检测探针、J型热电偶、信号放大模块、信号滤波模块、A/D转换模块和计算机；J型热电偶和检测探针并接后与信号放大模块、信号滤波模块、A/D转换模块、计算机依次相连。
2.根据权利要求1所述的一种电玩具安全性能检测仪器，其特征在于所述的信号放大 模块的电路为放大器Ul引脚1与可调电阻R2的可变端和固定端相连，可调电阻R2的另 一固定端与放大器Ul引脚8相连，放大器Ul的4脚与电阻R4 —端、电容C3负极相连，电 阻R4另一端与-12V的电源、电容C3负极接地，放大器Ul弓丨脚4接地，放大器Ul的6脚与 电阻R3 —端相连，电阻R3另一端为电压输出端V0，电容C2正极与电压输出端VO相连，电 容C2负极接地，放大器的7脚与电阻Rl —端、电容Cl正极相连，电阻Rl另一端与+12V的 电源相连，电容Cl负极接地。
3.根据权利要求1所述的一种电玩具安全性能检测仪器，其特征在于所述的信号滤波 模块的电路为放大器U2弓丨脚1和引脚8分别与可调电阻R8两固定端相连，可变电阻R8 可变端与放大器U2引脚7、+12的电源和电容C7的正极相连，电容C7负极接地，放大器U2 弓丨脚2与电容C4负极和放大器U2弓丨脚6相连，电容C4正极与电阻R5 —端和电阻R6 —端 相连，电阻R5另一端与输入信号VO相连，电阻R6另一端与放大器U2引脚3相连；电容C6 正极与放大器U2引脚3相连，电容C6负极接地；放大器U2引脚4与+12V的电源和电容C5 负极相连，电容C5正极接地；放大器U2引脚6与电阻R7 —端相连，电阻R7另一端为输出 信号VO'。
4.根据权利要求1所述的一种电玩具安全性能检测仪器，其特征在于所述的A/D转换 模块的电路为A/D转换芯片U3引脚1与电容C8 —端相连，电容C8另一端接地；A/D转换芯 片U3引脚6与+5V的电源相连；A/D转换芯片U3引脚17、18、19、20、21、22、23、28都接地 A/D转换芯片U3弓丨脚25与电容C12 —端、电阻R9 —端、线性是不变模块U4弓丨脚2相连，电 容C12另一端与+5V的电源相连，电阻R9另一端接地，线性是不变模块U4引脚1与线性是 不变模块U4引脚3相连且都接地；A/D转换芯片U3引脚26与电容Cll正极相连，电容Cll 负极接地；A/D转换芯片U3引脚27与电容C9 一端、电容ClO —端相连且都与+5V的电源 相连，电容C9另一端、电容ClO另一端都接地。
专利摘要本实用新型公开了一种电玩具安全性能检测仪器。它包括检测探针、J型热电偶、信号放大模块、信号滤波模块、A/D转换模块和计算机；J型热电偶和检测探针并接后与信号放大模块、信号滤波模块、A/D转换模块、计算机依次相连。本实用新型检测仪器可根据不同检测标准指标要求实现测量参数自动选取、数据自动测量、存储以及图形化显示、检测结果分析、处理和判定在内的多项功能，具备检测方法灵活定制、检测功能易于扩展以及检测过程自动完成等突出特点，降低了玩具的检测难度同时还能提高检测效率。
文档编号G01R31/00GK201637804SQ20102918007
公开日2010年11月17日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者丁浩, 孙正捷, 郑希俊 申请人:浙江省质量技术监督检测研究院