專利名稱：嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是電子測(cè)試技術(shù)及產(chǎn)品電氣安全檢測(cè)領(lǐng)域中的一種溫升測(cè)試系統(tǒng)，尤 其涉及用于家電產(chǎn)品安全性測(cè)試中的溫升實(shí)驗(yàn)測(cè)試的嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
家電產(chǎn)品的安全、環(huán)保、質(zhì)量越來(lái)越受到用戶的重視。家電電氣安全檢測(cè)的任務(wù)越 來(lái)越重，檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求越來(lái)越高。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4706. 1-2005《家用和類似用途電器的安 全第一部分通用要求》中規(guī)定在家用電器試驗(yàn)期間要連續(xù)監(jiān)測(cè)溫升，溫升值不得超過規(guī)定 的值。家電產(chǎn)品進(jìn)行溫升試驗(yàn)，即家電產(chǎn)品在正常工作狀態(tài)下，測(cè)試各個(gè)規(guī)定部位的最大溫 升。家電產(chǎn)品的溫升安全檢測(cè)是家電產(chǎn)品電氣安全檢測(cè)的一個(gè)重要工作內(nèi)容。傳統(tǒng)的家電產(chǎn)品溫升測(cè)試是電氣安全測(cè)試工程師根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過溫度 測(cè)試儀，如日本Y0K0GAWA(橫河)公司研制的DR130溫度儀，測(cè)試產(chǎn)品各個(gè)部位的溫度，然 后由測(cè)試工程師讀取溫度記錄報(bào)告，對(duì)照溫升標(biāo)準(zhǔn)判斷家電產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)。這種方法 的缺點(diǎn)是——只是被動(dòng)進(jìn)行溫度信號(hào)記錄，沒有智能判斷的功能，無(wú)法進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的自 動(dòng)判定，自動(dòng)生成測(cè)試通道對(duì)象明了的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。國(guó)內(nèi)外對(duì)溫度測(cè)試儀器的研究主要是對(duì) 溫度測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號(hào)調(diào)理、溫度值保存、溫度查詢等功能。北京科技大學(xué)劉偉等 人在《基于虛擬儀器的熱電偶溫度測(cè)試與分析系統(tǒng)》(《自動(dòng)化儀表》2007，3 65-66)研究 的多通道溫度測(cè)試儀器主要是將熱電偶數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)信號(hào) 的實(shí)時(shí)采集，顯示，但是沒有嵌入溫升測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，因此在使用中還是不夠人性化，無(wú)法滿足 人們的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的高效自動(dòng) 智能溫升測(cè)試。為達(dá)到所述目的，本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，包括熱電偶、熱電偶 連接嵌入式數(shù)據(jù)采集終端，嵌入式數(shù)據(jù)采集終端通過通訊電纜連接智能家電溫升測(cè)試系 統(tǒng)。優(yōu)選的，熱電偶為32路K型熱電偶，實(shí)現(xiàn)最多32路溫度信號(hào)傳感。本實(shí)用新型開 發(fā)實(shí)現(xiàn)了基于DELPHI的家電溫升測(cè)試儀虛擬操作面板。32路溫度采集通道設(shè)定、測(cè)量溫度 信號(hào)通道定義明確，溫升限值標(biāo)準(zhǔn)選擇、掃描時(shí)間、采樣時(shí)間間隔等可通過虛擬操作面板進(jìn) 行設(shè)置、修改。優(yōu)選的，智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)包括了通訊參數(shù)設(shè)置、溫度通道控制、溫度數(shù)據(jù)處 理、智能傳感離線補(bǔ)償、家電溫升標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形顯示打印、測(cè)試結(jié)果報(bào)表顯示打印模塊。 本實(shí)用新型開發(fā)實(shí)現(xiàn)了離線支持向量機(jī)的熱電偶非線性補(bǔ)償算法。運(yùn)用RBF支持向量機(jī)進(jìn) 行離線非線性回歸訓(xùn)練后，將得到熱電偶非線性補(bǔ)償模型嵌入到本家電溫升測(cè)試裝置，本 完成熱電偶非線性補(bǔ)償，消減了熱電偶器件的非線性誤差，明顯改進(jìn)溫升測(cè)試裝置的系統(tǒng)精度，實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品各部位溫度的高精度測(cè)量。嵌入了溫升測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的自動(dòng) 智能判定。本測(cè)試儀可根據(jù)GB4706. 1-2005,GB3883. 1-2008,GB7000. 1-2007等已有溫升測(cè) 試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溫升測(cè)試，將采集到的溫度數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定的溫升值對(duì)比，對(duì)測(cè)試溫度進(jìn)行 實(shí)時(shí)判斷，提高了測(cè)試系統(tǒng)的智能性和可重構(gòu)性。優(yōu)選的，本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置具有基于高精集成溫度傳感器 的熱電偶冷端補(bǔ)償電路。采用高精度集成溫度傳感器AD590實(shí)現(xiàn)冷端補(bǔ)償技術(shù)，該冷端補(bǔ) 償電路主要由高精度集成溫度傳感器AD590、精密電位器、K型熱電偶、高精度、低溫漂、失 調(diào)電壓的集成放大芯片、去藕電容等組成。保證了取樣的精度。優(yōu)選的，本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置具備串口和以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊方 式。通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)接口卡實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程溫度測(cè)試功能，實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)和下位計(jì)算 機(jī)的遠(yuǎn)程雙向數(shù)據(jù)交換，裝置具備以太網(wǎng)通訊功能。由于采用了本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，提供了新的家電產(chǎn)品溫升 測(cè)試手段，導(dǎo)入了新的溫升測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，降低溫升測(cè)試的出錯(cuò)概率，提高了工作效率，可用于 滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下的家電產(chǎn)品溫升測(cè)試，如家電、燈具的溫升測(cè)試，還可用于工業(yè)生產(chǎn)中的溫 度測(cè)量，如貨倉(cāng)、糧庫(kù)、冷庫(kù)、食品廠、制藥廠、飲料廠等場(chǎng)合的溫度測(cè)量與監(jiān)控。本實(shí)用新型 對(duì)我國(guó)家電產(chǎn)品溫升測(cè)試手段的創(chuàng)新起到一定的促進(jìn)作用，具有廣泛的社會(huì)推廣價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置的原理框圖。圖2本發(fā)明嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置的采集終端信號(hào)調(diào)理電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置的硬件和方法進(jìn)行介 紹。如圖1所示，本嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置主要由熱電偶1、嵌入式數(shù)據(jù)采集終端2、 通訊電纜3、智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4組成。熱電偶1包括32個(gè)熱電偶探頭。嵌入式數(shù)據(jù) 采集終端2包括冷端補(bǔ)償和信號(hào)調(diào)理電路、通道控制電路、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)控制系統(tǒng)、液晶 顯示、RAM、通訊接口等。智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4在上位機(jī)PC機(jī)上，負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)設(shè)置、數(shù) 據(jù)處理、曲線顯示、曲線和報(bào)表打印、數(shù)據(jù)管理等。嵌入式數(shù)據(jù)采集終端2與智能家電溫升 測(cè)試系統(tǒng)4之間通過RS232、TCP/IP等通訊接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。測(cè)試時(shí)，首先將測(cè)試儀采集 終端的32路K型熱電偶1探頭布置在現(xiàn)場(chǎng)的被測(cè)產(chǎn)品規(guī)定位置并固定好，然后將采集終端 的RS232或者以太網(wǎng)絡(luò)接口連接正確，接上采集終端的終端單相220V電源線。最后打開被 測(cè)家電產(chǎn)品，在PC機(jī)上啟動(dòng)運(yùn)行智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4，即可進(jìn)行家電溫升安全自動(dòng)測(cè) 試o本嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置的嵌入式數(shù)據(jù)采集終端2所示，主要由電源模 塊、信號(hào)傳感、信號(hào)調(diào)理、A/D采樣、通道選擇、液晶顯示、串口通信、單片機(jī)組成。其中電源 模塊采用了 5V、12V、-12V電源供電輸出，電源模塊采用線性電源模塊。信號(hào)傳感采用了 K 型熱電偶1做為傳感測(cè)量元件。信號(hào)調(diào)理電路如圖2所示，電路主要由集成運(yùn)算放大芯片 0P07.20KQ的調(diào)零電阻、150PF的去藕電容和相關(guān)比例電阻組成，其中J1接K型熱電偶1， J2接AD590溫度傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，R1、R3為1KQ精密電阻，R6采用200KQ精密電阻，C1為150PF的去藕電容，去除一些高頻成份，RV3精密電位器調(diào)至40. 4歐，這樣冷端溫度 每增加1°C時(shí)，溫度傳感器輸出電流精確增加1 P A,該電流流經(jīng)RV3精密電位器產(chǎn)生電壓降 增加40. 4 y V，熱電偶1由于冷端溫度增加輸出熱電勢(shì)減小了 40. 4 y V，兩者相互抵消，恰好 補(bǔ)償了熱電勢(shì)的減小量，最終實(shí)現(xiàn)了熱電偶1的冷端溫度補(bǔ)償，運(yùn)放的放大倍數(shù)達(dá)到201，K 型熱電偶1溫度電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行電壓放大和冷端溫度補(bǔ)償后便于A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)采用了 12位逐次逼近AD1674模塊，采樣頻率為100kHz，采用單極電壓輸入，參考電壓 為10V。溫度通道選擇電路實(shí)現(xiàn)32路溫度測(cè)量通道的選擇，主要由兩片16選1的模擬開關(guān) 4067和一片2選1的模擬開關(guān)4053組成，組合構(gòu)成32路通道選擇，很好滿足了家電產(chǎn)品 中多路溫度采集的需求。高級(jí)單片機(jī)系統(tǒng)選擇AT89C55WD芯片，主要包括晶振電路、上電復(fù) 位電路以及與通道選擇、A/D、通信及液晶等接口控制電路，首先，單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)用通道選擇 子程序模塊，發(fā)出通道選擇控制信號(hào)，輪流選通各路熱電偶1的調(diào)理放大信號(hào)，并輸出信號(hào) 進(jìn)入A/D模塊，單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)用A/D數(shù)據(jù)采集子程序模塊，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，并在轉(zhuǎn)換結(jié)束后取 出轉(zhuǎn)換結(jié)果，調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序模塊，將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果(對(duì)應(yīng)熱電偶1調(diào)理放大后的電壓 信號(hào))，通過數(shù)據(jù)處理，變?yōu)槔涠搜a(bǔ)償后的熱電偶1熱電勢(shì)數(shù)據(jù)，最后調(diào)用通訊子程序模塊， 將各通道冷端補(bǔ)償后的熱電偶1熱電勢(shì)數(shù)據(jù)上傳到智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4。本系統(tǒng)可實(shí) 現(xiàn)串口 RS232、以太網(wǎng)通訊，單片機(jī)系統(tǒng)通信信號(hào)首先經(jīng)過MAX232轉(zhuǎn)換為RS232電平，通過 串口通訊電纜3與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)RS232串口通訊；另外采用M0XA的NPort 5110最新串口服務(wù) 器，完成RS23串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的過程，高效率地實(shí)現(xiàn)10M以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程傳輸，通過 以太網(wǎng)的RJ45方式與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通訊。智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4主要包含串口參數(shù)設(shè)置、溫度通道控制、溫度數(shù)據(jù)處理、 圖形顯示等界面，具有溫度通道選取、溫度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、安全溫度對(duì)比、溫度變化實(shí) 時(shí)圖形顯示、溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及打印等功能。智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4采用下位機(jī)/上位機(jī) 體系結(jié)構(gòu)，所有的程序都運(yùn)行在上位機(jī)端，下位機(jī)端幾乎無(wú)須做任何操作(除將熱電偶1探 頭安裝在被測(cè)機(jī)電產(chǎn)品表面)，只要安裝智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4軟件，即可完成對(duì)溫升測(cè) 試實(shí)驗(yàn)的各種操作，這樣設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)施提供了方便，具有易維護(hù)性，易擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)。系 統(tǒng)如果需要升級(jí)時(shí)，例如進(jìn)行溫升測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)更改、增加，或者是進(jìn)行數(shù)據(jù)研究分析等，只需 要在上位機(jī)端升級(jí)即可，與下位機(jī)無(wú)關(guān)。此外本實(shí)用新型具備上位機(jī)測(cè)量軟件具有完善的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。與現(xiàn)有溫升測(cè) 試儀相比，本溫升測(cè)試儀具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，包括實(shí)時(shí)溫升數(shù)據(jù)記錄、保存，實(shí)時(shí) 溫升數(shù)據(jù)表導(dǎo)入總數(shù)據(jù)庫(kù)，溫升數(shù)據(jù)通過智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4的軟件界面，可進(jìn)行溫 升數(shù)據(jù)表導(dǎo)入總數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史測(cè)試數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)文件保存等。本實(shí)用新型溫升 測(cè)試的測(cè)試掃描周期、檢測(cè)周期可靈活設(shè)置，可通過智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)4的軟件界面， 實(shí)現(xiàn)溫升測(cè)試掃描周期、檢測(cè)周期的靈活設(shè)置。本實(shí)用新型采用嵌入家電溫升測(cè)試判定標(biāo) 準(zhǔn)，改善了現(xiàn)有溫升測(cè)試自動(dòng)化水平和智能性，測(cè)試形式簡(jiǎn)單。其冷端溫度補(bǔ)償技術(shù)、基于 支持向量機(jī)的熱電偶1非線性補(bǔ)償方法增強(qiáng)了溫度測(cè)試的可靠性、準(zhǔn)確性。家電溫升測(cè)試 儀虛擬操作面板，測(cè)量溫度信號(hào)通道定義明確，便于被測(cè)家電的部位定義；具備串口、以太 網(wǎng)遠(yuǎn)程多通訊方式，便于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程測(cè)試，在遠(yuǎn)程PC機(jī)能夠自動(dòng)生成符合各種安全標(biāo) 準(zhǔn)的溫升測(cè)試報(bào)告。該儀器具備如下優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)智能性、軟件可重構(gòu)、成本較低、測(cè)試精度 高、嵌入判定標(biāo)準(zhǔn)、具備網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通訊等特點(diǎn)。
權(quán)利要求嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，其特征在于包括熱電偶(1)、熱電偶(1)連接嵌入式數(shù)據(jù)采集終端(2)，嵌入式數(shù)據(jù)采集終端(2)通過通訊電纜(3)連接智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，其特征在于熱電偶(1)為32 路K型熱電偶，實(shí)現(xiàn)最多32路溫度信號(hào)傳感。
3.如權(quán)利要求1所述的嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，其特征在于智能家電溫升測(cè) 試系統(tǒng)(4)包括了通訊參數(shù)設(shè)置、溫度通道控制、溫度數(shù)據(jù)處理、智能傳感離線補(bǔ)償、家電 溫升標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形顯示打印、測(cè)試結(jié)果報(bào)表顯示打印模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，其特征在于嵌入式數(shù)據(jù)采集 終端(2)還具有基于高精集成溫度傳感器的熱電偶冷端補(bǔ)償電路。
5.如權(quán)利要求1所述的嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，其特征在于嵌入式數(shù)據(jù)采集 終端(2)還具備串口和以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊接口。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的高效自動(dòng)智能溫升測(cè)試。為達(dá)到所述目的，本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，包括熱電偶、熱電偶連接嵌入式數(shù)據(jù)采集終端，嵌入式數(shù)據(jù)采集終端通過通訊電纜連接智能家電溫升測(cè)試系統(tǒng)。由于采用了本實(shí)用新型嵌入式智能家電溫升測(cè)試裝置，提供了新的家電產(chǎn)品溫升測(cè)試手段，導(dǎo)入了新的溫升測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，降低溫升測(cè)試的出錯(cuò)概率，提高了工作效率，可用于滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下的家電產(chǎn)品溫升測(cè)試，如家電、燈具的溫升測(cè)試，還可用于工業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，如貨倉(cāng)、糧庫(kù)、冷庫(kù)、食品廠、制藥廠、飲料廠等場(chǎng)合的溫度測(cè)量與監(jiān)控。
文檔編號(hào)G01K7/02GK201637497SQ20092021559
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者呂干云 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)