CN110632432B - Ptc元件全自动电性能综合检验设备 - Google Patents

Abstract

一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，包括操作台及由位于操作台四周的挡板及自动升降门形成的相对封闭的箱体，操作台设于箱体内，操作台上设有可一次夹持多片PTC元件的PTC元件治具，PTC元件治具由箱体内位于操作台下方的数据检测及处理器控制，在PTC元件治具上方横梁上设有由数据检测及处理器控制的温度检测模块。针对现有PTC元件性能测试存在的问题，本发明可以用一台机器实现几乎所有电性能的测试，并且可以自动化完成，并按标准判断产品是否合格，并输出标准的检测报告。

Description

PTC元件全自动电性能综合检验设备

技术领域

本发明涉及电学领域，尤其涉及PTC元件电性能测试技术，特别是一种PTC元件全自动电性能综合检验设备。

背景技术

PTC元件具有恒温发热特性，无明火、安全可靠、使用简单。作为加热元件，PTC元件在暖风机、空调、新能源汽车加热系统上已经获得大量应用。PTC元件是关键元件，一般应用在高压场合，是一个风险等级很高的产品，所以必须对PTC元件的性能做全面的检测，才能确保产品在生产过程中符合质量要求，在使用过程中不出现功能问题或安全问题。

大多数生产企业，在生产过程中，会对产品的外观进行全检。对冲击电流(或常温电阻)、电极耐流性能、耐电压等关键电性能指标通过自动化设备进行全检，以确保产品的性能可靠性。对于PTC元件的其它电性能，在产品出厂前，品管部会对PTC元件的所有的电性能进行检测，如表面温度、击穿耐压(伏安特性)、升温速度(时间-电流特性)等会进行一定数量的抽检，确保产品质量。

对于专业的生产厂家，有配置各种检测设备。这些检测设备包括常温电阻测试仪、冲击电流测试仪、平衡电流测试仪、耐电压测试仪(含电极耐流能力、击穿耐电压测试)、表面温度测试仪、时间-电流测试仪(检测升温速度)、伏安特性测试仪(检测击穿耐压)等大量设备。这些专业的设备需要花费很大的一次性资金投入，每年还要进行一次校验。对于PTC元件的使用单位、研发机构，不可能配备这些完善的检测设备，无法对PTC元件的性能进行检测。一旦PTC元件出现质量问题，在后期生产过程中发现，那么损失会很大。

同时，生产制造单位需要配备专业的检验员，每天花费大量的时间对PTC元件的电性能进行检测。而且由于各使用单位的设备和测试方法的不统一，标准也不统一，测试数据误差很大(如冲击电流和表面温度)，造成很多误判和纠纷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中PTC元件电性能综合检验难度较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，包括操作台及由位于操作台四周的挡板及自动升降门形成的相对封闭的箱体，操作台设于箱体内，其特征在于，操作台上设有可一次夹持N片PTC元件的PTC元件治具，N为大于或者等于1的整数，PTC元件治具的动作及PCT元件的检测由箱体内位于操作台下方的数据检测及处理器控制，在PTC元件治具上方横梁上设有由数据检测及处理器控制的温度检测模块，温度检测模块将检测到的PTC元件治具上夹持的PTC元件的表面温度回传给数据检测及处理器，其中：

PTC元件治具包括：PTC元件卡槽，人工将M片PTC元件放入PTC元件卡槽内，M为小于或者等于N的整数，M片PTC元件排列成一排；

卡槽升降机构，在数据检测及处理器的控制下用于带动PTC元件卡槽上升、下降，PTC元件卡槽上升到位后，PTC元件可放入PTC元件卡槽内，PTC元件卡槽下降到位后，PTC元件与PTC元件卡槽相分离；

模组自动滑台，通过滑台模组设于操作台上，由滑台模组驱动模组自动滑台移动至设定位置，卡槽升降机构通过连接件固定在模组自动滑台的预设位置，从而将放入PTC元件卡槽的PTC元件导入PTC元件治具的固定位置；

位于PTC元件卡槽前后两侧的探针顶出机构，探针顶出机构上设有探针，放入PTC元件卡槽内的每片PTC元件的前、后两侧分别对应两根探针，位于同侧的两根探针上、下布置，探针顶出机构在数据检测及处理器的控制下将探针顶出后，由四根探针从前、后两侧将位置相对应的PTC元件夹紧，PTC元件被夹紧后，卡槽升降机构带动PTC元件卡槽下降至与PTC元件相分离；测试用电压、电流通过探针施加在相对应的PTC元件上，且数据检测及处理器通过探针获得相应的检测数据。

优选地，位于所述操作台上方的挡板设有带网罩的通孔，该通孔与散热风机相连通，散热风机通过通孔散去所述箱体内的热量。

优选地，所述温度检测模块包括由所述数据检测及处理器控制的二轴模组及设于二轴模组上的红外线探头，二轴模组在所述数据检测及处理器的控制下带动红外线探头沿X轴、Y轴方向移动后运动至所述PTC元件治具所夹持的PTC元件的上方，再由红外线探头将检测到的PTC元件的表面温度回传给所述数据检测及处理器，X轴与Y轴垂直。

优选地，在所述箱体上设有显示单元，显示单元与所述数据检测及处理器相连，所述数据检测及处理器将接收到的数据分析处理为动态曲线后，发送给显示单元进行显示。

优选地，在所述箱体上设有与所述数据检测及处理器相连的打印接口，打印接口用于外接打印机，通过打印机将所述数据检测及处理器的输出数据打印出来。

优选地，所述卡槽升降机构包括位于所述PTC元件卡槽左右两侧的卡槽升降气缸，卡槽升降气缸由所述数据检测及处理器控制。

优选地，相邻两片所述PTC元件之间间隔大于至少10mm以上。

优选地，探针顶出机构包括设置在PTC元件卡槽侧面的气缸，探针顶出机构的气缸由数据检测及处理器控制。

针对现有PTC元件性能测试存在的问题，本发明提供了一种PTC元件电性能全自动综合检验设备，可以用一台机器实现几乎所有电性能的测试，并且可以自动化完成，并按标准判断产品是否合格，并输出标准的检测报告。本发明实现后，可以快速对PTC元件的常规性能进行检测及判断(一个批次的16片PTC元件的常规检验时间仅需要30min)，同时一次性解决了背景技术中所指出的所有问题，对PTC元件的质量控制及行业的标准化工作，具有重大的意义。

相比现有技术，本发明提供的PTC元件全自动电性能综合检验设备具有如下优点：

1)节省了大量的设备投资，将8台左右的独立设备集成为一台综合设备；

2)实现了检验过程的全自动测试，不需要人工(除上料和下料)；

3)不需要专业的检验员，节省人员成本，同时节省大量的检验操作时间；

4)测试方法标准统一，测试数据稳定，具有可比性；

5)输出标准的检验报告，并根据标准直接判定产品是否合格；

6)可以预估PTC加热器的冲击电流值；

7)设备可以提供大量的数据记录，用于分析研究。

附图说明

图1为本发明的一个实施例提供的PTC元件全自动电性能综合检验设备的总体结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的PTC元件全自动电性能综合检验设备的主视图；

图3为本发明的一个实施例提供的PTC元件全自动电性能综合检验设备的侧视图；

图4为本发明的一个实施例的箱体内部装置的主视图；

图5为本发明的一个实施例的箱体内部装置的俯视图；

图6为本发明的一个实施例的箱体内部装置的一个方向的侧视图；

图7为本发明的一个实施例的箱体内部装置的另一个方向的侧视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1至图3所示，本实施例提供的PTC元件全自动电性能综合检验设备包括操作台1及由位于操作台1四周的挡板和自动升降门2-1组成的箱体2。箱体2起到了一定的防护作用，操作台1位于箱体2内的相对封闭的空间内。位于操作台1上方的挡板设计有带网罩的通孔并安装有散热风机，散热风机通过通孔散去箱体2内的热量。在操作台1的左右两侧设置有双手启动按钮开关3，通过双手启动按钮开关3来启动本发明的设备。

PTC元件治具4固定在操作台1上。PTC元件治具4可一次性夹持一定数量(如16片)的PTC元件。结合图4至图7，PTC元件治具4的上方设置有两轴模组5，在两轴模组5的横梁上设置有可以自由移动的红外线探头。两轴模组5在数据检测及处理器的控制下带动红外线探头沿X轴、Y轴方向移动，从而运动至目标位置，对PTC元件的表面温度进行测试，并将获得的测试数据回传给数据检测及处理器。箱体的正面右上角，设置有电脑显示器2-2，用于显示通过数据检测及处理器得到的各种动态特性曲线。数据检测及处理器用于对整个测试系统进行检测和控制，其固定在箱体内。箱体的后面设置有电源输入端和打印输出端口。电源通过电源输入端为整个测试系统供电，而打印机通过打印输出端口接入数据检测及处理器，从而可以将数据检测及处理器输出的数据及图形打印出来。

结合图4至图7，PTC元件治具4包括PTC元件卡槽4-1，通过卡槽升降气缸4-2驱动PTC元件卡槽4-1上升、下降。当PTC元件卡槽4-1上升到位后，由人工将多片PTC元件放入PTC元件卡槽4-1内，随后PTC元件通过模组自动滑台4-3导入治具的固定位置。再通过4个固定气缸4-4把位于每片PTC元件前、后的4个探针4-5顶出，由4个探针4-5从前、后方向将相对应的PTC元件压紧。位于同侧的2个探针4-5上、下布置。然后卡槽升降气缸4-2驱动PTC元件卡槽4-1下降至PTC元件和PTC元件卡槽4-1脱离，防止PTC元件测试时的高温加热PTC元件卡槽4-1。治具平面上，覆盖有云母片或铁氟龙板，防止PTC元件击穿时掉落的碎片高温烫坏治具板。PTC元件治具4的下方安装有大风力风机，以便在需要的时候进行PTC元件的冷却。被探针4-5夹紧的相邻两片PTC元件之间距离60mm左右，以免相邻PTC元件距离过近导致温度干扰，影响测试。

通过探针4-5向PTC元件施加电流、电压以完成测试，同时数据检测及处理器通过探针4-5获得相应的检测数据。

该检验设备适用性：1)适用于测试PTC元件的电压在12～900VAC或DC。2)适合于测试PTC的尺寸范围为长*宽*厚为(10～35)*(5～30)*(1.5～3.5)mm。通过更换夹具，也可以测试直径6～30mm的PTC元件。

本实施例提供的PTC元件全自动电性能综合检验设备的工作原理及过程包括以下步骤：

1、开启电脑，进行参数设置。

*输入产品信息，如来料日期、批号、数量、规格、供应商等信息。

*选择需要测试的项目

No	测试项目	是否测试
			1	常温电阻	√
2	冲击电流	√
			3	平衡电流	√
4	表面温度(电流-时间曲线)	√
			5	升温时间	√
6	升温速度	√
			7	电极耐流性能	√
8	耐电压性能	√
			9	击穿耐压值	√
10	伏安特性曲线	√
			11	组件冲击电流预估

*设置该规格的测试条件。

各测试项目的流程、测试时间、测试电压、红外线反射系数、耐压值等参数。如下表：

设置该规格产品的技术标准(上下限)，AQL，质量判定标准，如下表：

以上参数设置后，命名为该规格型号的标准文件并保存，以便后期随时调用。

2、将PTC元件放置在PTC元件卡槽4-1内，PTC元件通过模组自动滑台4-3导入测试治具，自动升降门2-1降下。

3、开机测试

首先调整红外线测试仪的聚焦于PTC元件的侧边中心。然后开机测试。

A：常温电阻测试：为消除接触电阻及夹持稳定性，夹具采用了四探针设计。通过更换夹具，还可以测试直径为6～30mm的PTC元件。

B：冲击电流测试：采用高速相应电流表，可以选择电流是平均值或均方根值。同时显示电流-时间I-t曲线。如果PTC击穿(短路、电极严重烧蚀、断裂)，需要快速切断电源。

C：平衡电流测试：在额定电压下通电，直至电流达到电流平衡。

D：表面温度测试：采用红外线温度测试仪，使光标聚焦于PTC元件的侧面中心，通电测试达到平衡电流时的侧边的最大表面温度。同时显示温度-时间T-t曲线。

E：升温时间测试：从开机到PTC元件达到最大电流时所需要的时间。

F：升温速度计算：开机开始到最大电流时的温度/升温时间。

G：电极耐流性能：在1.5倍的额定电压下通电，测试通电过程中电流是否有跳变或尖峰电流的存在，并通过目测观察电极表面的烧蚀程度。同时在I-t曲线上显示脉冲电流尖峰。如果PTC击穿(短路、电极严重烧蚀、断裂)，需要快速切断电源。

H：耐电压测试：在1.5倍的额定电压下通电60S，然后按匀速100V/S升压速度升到设定值(比如800VAC)，在此电压下保持60～180S。如果PTC击穿(短路、电极严重烧蚀、断裂)，需要快速切断电源。需要16路的2A的快速过流保护开关，同时有双色(红绿)LED灯显示状态。

I：击穿耐压测试：在耐压测试完成后，对耐压测试合格的PTC，继续升高电压，升压速度50V/S，直至伏安特性曲线上，电流开始上扬的瞬间快速切断电源，以便保护夹具，并防止击穿带来的安全危害。测试完成后，风扇彻底冷却PTC及夹具，冷却时间180秒。

J：伏安特性曲线测试：表示PTC元件的电压和电流的关系。在PTC完全冷却的情况下，按一定的升压速度10～50V/S，直至伏安特性曲线上，电流开始上扬的瞬间记录当前电压值，并快速切断电源，以便保护夹具，并防止击穿带来的安全危害。测试完成后，风扇冷却PTC及夹具180秒，并显示伏安特性U-I曲线。

K：组件冲击电流预估：把一定数量的PTC元件(PTC元件数量按组件排片要求)，通电，然后测试最大电流。并根据散热系数矫正，得到加热器冲击电流的预估值，同时显示冲击电流-时间I-t曲线。

4、测试完成，屏幕显示检验数据并判定结果，文件保存到相应文件夹。

5、打印输出检验报告。

应当理解的是，在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，包括操作台及由位于操作台四周的挡板及自动升降门形成的相对封闭的箱体，操作台设于箱体内，其特征在于，操作台上设有可一次夹持N片PTC元件的PTC元件治具，N为大于或者等于1的整数，PTC元件治具由箱体内设于操作台下方的数据检测及处理器控制，在PTC元件治具上方设有由数据检测及处理器控制的温度检测模块，温度检测模块将检测到的PTC元件治具上夹持的PTC元件的表面温度回传给数据检测及处理器，其中：

PTC元件治具包括：PTC元件卡槽，用于放入M片PTC元件，M为小于或者等于N的整数，M片PTC元件在PTC元件卡槽内排列成一排；

卡槽升降机构，所述卡槽升降机构包括位于所述PTC元件卡槽左右两侧的卡槽升降气缸，卡槽升降气缸由所述数据检测及处理器控制，在数据检测及处理器的控制下用于带动PTC元件卡槽上升、下降，PTC元件卡槽上升到位后，将PTC元件放入PTC元件卡槽内，PTC元件卡槽下降到位后，PTC元件与PTC元件卡槽相分离；

模组自动滑台，通过滑台模组设于操作台上，由滑台模组驱动模组自动滑台移动至设定位置，卡槽升降机构通过连接件固定在模组自动滑台的预设位置，从而将放入PTC元件卡槽的PTC元件导入PTC元件治具的固定位置；

位于PTC元件卡槽前后两侧的探针顶出机构，探针顶出机构上设有探针，放入PTC元件卡槽内的每片PTC元件的前、后两侧分别对应两根探针，位于同侧的两根探针上、下布置，探针顶出机构在数据检测及处理器的控制下将探针顶出后，由四根探针从前、后两侧将位置相对应的PTC元件夹紧，PTC元件被夹紧后，卡槽升降机构带动PTC元件卡槽下降至与PTC元件相分离；测试用电压、电流通过探针施加在相对应的PTC元件上，且数据检测及处理器通过探针获得相应的检测数据；位于所述操作台上方的挡板设有带网罩的通孔，所述通孔与散热风机相连通，散热风机通过通孔散去所述箱体内的热量；所述温度检测模块包括由所述数据检测及处理器控制的二轴模组及设于二轴模组上的红外线探头，二轴模组在所述数据检测及处理器的控制下带动红外线探头沿X轴、Y轴方向移动后运动至所述PTC元件治具所夹持的PTC元件的上方，再由红外线探头将检测到的PTC元件的表面温度回传给所述数据检测及处理器，X轴与Y轴垂直。

2.如权利要求1所述的一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，其特征在于，在所述箱体上设有显示单元，显示单元与所述数据检测及处理器相连，所述数据检测及处理器将接收到的数据分析处理为动态曲线后，发送给显示单元进行显示。

3.如权利要求1所述的一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，其特征在于，在所述箱体上设有与所述数据检测及处理器相连的打印接口，打印接口用于外接打印机，通过打印机将所述数据检测及处理器的输出数据打印出来。

4.如权利要求1所述的一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，其特征在于，相邻两片所述PTC元件之间间隔大于至少10mm以上。

5.如权利要求1所述的一种PTC元件全自动电性能综合检验设备，其特征在于，探针顶出机构包括设置在PTC元件卡槽侧面的气缸，探针顶出机构的气缸由数据检测及处理器控制。