CN201166917Y - 一种电阻自动循环测试装置 - Google Patents

Abstract

一种电阻自动循环测试装置，其特征在于包括：被测电阻；设置有自动循环测试电路的电阻测量箱；客户端；测量服务器；RS232/RS485转换器，其RS485通讯端口与所述的电阻测量箱相连，组成RS485通讯网络，其RS232通讯端口与所述的测量服务器相连，用来实现通讯模式的转换；远程数据库服务器；以及通过TCP/IP局域网络分别连接客户端、测量服务器和远程数据库服务器的网络集线器。本实用新型采用了四线制电阻测量方法，可以消除连接导线电阻带来的测量偏差，提高了测量的精度，通过构建TCP/IP网络和RS485网络，实现了通过计算机控制对多个部件电阻自动测量，保证今后安规试验顺利进行。

Description

一种电阻自动循环测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种电阻自动循环测试装置，特别适用于家用电器发热试验的多部件绕组测试及相关电阻测量，是一种通过计算机自动控制系统来代替人工操作对家用电器内各绕组电阻进行快速自动循环测试，并且同步计算绕组温度及绘制趋势图的检测装置。

背景技术

依据国家标准GB4706.1、GB4706.32和国际标准IEC60335对家用电器进行安规试验时，有一重要的项目就是″发热试验″，该试验要求通过测量试样电器在规定条件下运行稳定后的内部各绕组的温度，从而确定产品在正常工作条件下是否符合安全要求。目前，测量绕组的温度一般采用两种方法：1、电阻法(测得是绕组平均温度，一般比最高温度低3～5度，CE、CB认证推荐)；2、细线热电偶法(UL认证推荐)。

采用热电偶法测量电机绕组温度时，需要在电机外壳上开个孔，将细线热电偶埋入绕组中发热最大的部位，在实际操作中难度很大，有时甚至都不能操作(例如：空调器的压缩机绕组布点)，同时对测试人员的技术能力和操作经验要求很高，而且布点周期很长。因此，在采用IEC标准进行认证时都采用电阻法进行线圈绕组的温度测量。

采用电阻法测量电机绕组温度一般采用电阻静态测量，即试样电器在停止运行后用手工再进行电阻测量(虽然现在也有带电测量电阻的装置，但因为测试精度低、稳定性差，以及不能克服在电器运行时测点间的回路等问题而使其在实际测试中的测量误差很大)，在实际操作中发现这种用电阻法手工测量绕组的热态电阻时，除了仪表误差外，测试人员的测量速度对测试结果的影响很大，例如：在空调器发热试验中需要用电阻法测量的部件有：压缩机(主、副绕组)、内风机(主、副绕组)、外风机(主、副绕组)、变压器(初级、次级)、换向阀线圈、步进电机等，按每个部件测量消耗的时间在20s～30s计算，全部测试一组数据结果就需要3～5min，当被测试电器停机后各部件的温度会迅速下降，下降速度与部件的热容性和环境温度相关(除在制热模式下的室外风机外)，这样测量到的数据肯定不能真实的反映部件运行时绕组达到热平衡状态的温度，而且偏差会随着测量时间的延长而迅速加大。为了尽量减少测量偏差，在实际中一般又推荐采用以下两种方法：A、电器停机后，对一个部件采用定时多次测量(测量点要在6点以上)，计算相应各点热态温度并绘制温度跌落的曲线，然后根据图表公式去推算停机时的热态温度；B、如果测量的部件较多，在实际中还要采用停机测完几个部件后，再开机等温度稳定后，再停机测量其他部件的如此循环方法进行测量。

由此可见，上述A、B这两种方式下仅采用人工测量的工作效率十分低下(例如：一台热泵空调器至少有6个部件，就需要停机3次以上，并且需要定时测量多次)，而且通过多点估算的方法也不见得偏差会减少，同时，测试人员操作的不确定度对整个测量数据影响也很大。因此，还需要对现有的人工测量绕组电阻的方式作进一步的改进，以提高电阻法测量绕组温度的精度，保证今后安规试验、认证试验的顺利进行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种采用计算机控制、测量效率和测试精度均较高的电阻自动循环测试装置，该装置能够代替人工进行电阻值的自动循环测试，从而提高了电阻测试的效率。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该电阻自动循环测试装置，其特征在于包括有：

被测电阻；

电阻测量箱，设置有至少两个可测量电阻值的测试通道；

设置在所述电阻测量箱中的自动循环测试电路，能够实现对所述测试通道的自动循环切换；

客户端，负责接收用户请求，并且进行相应的测试配置；

测量服务器，通过TCP/IP局域网络连接所述的客户端，响应来自所述客户端的测试请求；

RS232/RS485转换器，其RS485通讯端口与所述的电阻测量箱相连，组成RS485通讯网络，其RS232通讯端口与所述的测量服务器相连，用来实现通讯模式的转换；

数据采集仪，其输入端连接所述的电阻测量箱的电阻测试通道，并通过RS232通讯端口与测量服务器连接，所述数据采集仪的测量通道数量受测量服务器的控制，采集仪将数据传给测量服务器，由测量服务器进行数据的分配定位；

远程数据库服务器，负责存储系统中所述的测量服务器和各客户端的设置信息，并且保存测量过程中的数据；以及

网络集线器，通过TCP/IP局域网络分别连接所述客户端、测量服务器和远程数据库服务器，实现客户端、测量服务器和数据库服务器之间的内部网络通信。

为了实现对绕组电阻的自动循环测量，以取代原有的人工测量方式，所述的自动循环测试电路包括有远程控制模块，以及与所述远程控制模块相电连的至少两个以上开关元件，所述的开关元件的输出端与所述数据采集仪的输入端相电连。

所述的远程控制模块可以为各种具有远程控制功能的继电器模块、数字I/O模块或PLC等，考虑到成本、切换速度要求和具体控制方式的便利性，以选择继电器控制模块为佳。所述的远程控制模块为型号是ADAM4068、工作电压为24VDC的继电器控制模块，所述继电器控制模块的数据通讯端连接到所述的转换器上。

为了便于实现不同测试通道的切换，可以采用各种具有切换控制能力的开关元件，如干簧管、继电器等，根据远程控制模块的选择，相应地可以采用具有220V交流驱动电源的微型继电器作为本系统的开关元件，其中，所述继电器的线圈一端经所述继电器控制模连接220V交流驱动电源，线圈另一端则直接连接220V交流驱动电源，所述继电器的动触点一端与所述的被测电阻相连，动触点的另一端连接到所述采集仪的输入端。

在实际测量中，考虑到仪表使用的安全，在被测机组启动时，各测试通道的继电器必须可靠断开，以实现对数据采集仪的保护，所述的开关元件在驱动电源的公共回路上还连接有一与被测机组连锁保护的触点。

为了提高测试效率，所述的电阻测量箱为八路测试通道的电阻测量箱。

电阻的测量方法有两线制法、三线制法和四线制法，为了消除继电器触点电阻、接插时的接触电阻带来的测量偏差，提高被测试样的电阻值的测量精确度，所述的测试通道优选地采用四线制连接法测量所述电阻值。

根据电阻测量箱的测试通道的数目，相应地所述的继电器设置有八个，以实现不同测试通道中间的切换，又由于电阻测量法采用的是四线制法，因此，每个继电器必须有四个开关触点，当然也可以用等同数量的干簧管代替所述的继电器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过构建的两个网络系统(TCP/IP局域网络和RS485控制网络)，可以形成了一个完全覆盖长60m，宽20m的测试区域，非常适用于大型试验中心，并且可测电阻值范围很宽，可达0.05Ω～10MΩ。该测试装置通过计算机的控制实现了对多个部件电阻自动测量，可以完全代替人工测量，提高电阻法测量绕组温度的精度，保证今后安规试验、认证试验、型式试验顺利进行，大量减轻测试人员的检测工作量，提高测试中心的测量能力。同时，因为在整个系统中采用了四线制电阻测量方法，可以消除连接导线电阻带来的测量偏差，提高了测量的精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电阻自动循环测量系统的网络通讯图。

图2为图1电阻测量箱的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的电阻自动循环测试电路。

图4为本实用新型实施例的电阻测量时序图。

图5为本实用新型实施例测量服务器的电阻测量过程基本流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本系统应用在奥克斯电器测试中心的1#、2#、3#、4#、5#焓差测试台上，每个台位提供八路测试电阻的通道。由于覆盖的范围较大，距离较远，测试系统采用客户/服务器(C/S)分布式测量控制方式，通过利用测试中心已建立的局域网，将1#、2#、3#、4#、5#焓差测试台对应的监控计算机61、62、63、64、65相应地作为客户端，并将其中的4#焓差测试台上的监控计算机64复用为测量服务器。其中，测量服务器负责进行数据采集，响应客户端的测试请求，并按照客户端的要求，对指定台位指定通道进行自动测试，客户端负责接受用户要求和测试配置，并将要求通过网络发给测量服务器，测量服务器再根据各客户端的命令自动进行检测，并将检测的数据分解发送到各客户端，客户端接受到测试数据后根据冷态电阻、环温和绕组的材质，计算绕组的热态温度，并同时完成电阻、温度曲线的实时绘制。

如图1所示，为本实施例的电阻自动循环测量系统的网络通讯图，从图上看，系统由局域网络、RS485通讯网络、数据采集及测量网络组成。1#、2#、3#、5#焓差试验台上的监控计算机61、62、63、64、65和远程数据库服务器5通过各自的RJ45网线与HUT网络集线器3连接组成一个局域网络(该网络不只包含上述这几台计算机，实际上测试中心所有的测试用的计算机匀连接到该网络上，组成了一个测试中心内部的局域网络)，客户端软件安装在各自的试验台监控计算机61、62、63、64、65上，通过网络客户端、测量服务器和远程数据库服务器5建立了数据通讯联系。每个客户端对应一个电阻测量箱11、12、13、14、15，电阻测量箱11、12、13、14、15与各客户端的对应关系是由远程数据库服务器5中存储的客户端所在监控计算机61、62、63、64、65的IP地址和电阻测量箱11、12、13、14、15地址的对应关系表决定的。测量服务器软件安装在4#焓差台的监控计算机64上，该监控计算机64的两路RS232串行通讯端口分别连接数据采集仪2和转换器4(RS232转RS485)的输出端，而数据采集仪2和转换器4通过双绞线连接到所述的电阻测量箱11、12、13、14、15上。其中，数据采集仪2的型号为安捷伦HP34970A，转换器4的型号为ADAM4522。

图2为电阻测量箱，每个电阻测量箱均提供八个测试通道Chan1、Chan2、Chan3、Chan4、Chan5、Chan6、Chan7、Chan8，而与数据采集仪2连接的测量线只有一根，通过用八个微型继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8进行分时切换来实现八通道的测量，为了消除继电器触点电阻以及接插时的接触电阻，提高被测试样的电阻值的测量精确度，系统采用了四线制电阻测量法，每个继电器通道都采用四线法输出。

如图3所示的测试电路，为了能够实现在绕组的电阻测试过程中的自动控制和循环测量，在各电阻测量箱11、12、13、14、15内还设置有一个由测量服务器来控制的型号为ADAM4068远程继电器控制模块8，远程继电器控制模块8的电源电压为24V直流电压，驱动微型继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8的电压为220V交流电压，两个电压分别取自各自使用试验台。同时，微型继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8线圈一端经所述继电器控制模连接220V交流驱动电源回路，微型继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8线圈另一端则直接连接到220V交流驱动电源回路上，所述继电器的动触点一端与所述的被测电阻相连，动触点的另一端连接到所述采集仪的输入端。于是，通过微型继电器J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8可以进行各绕组部件的电阻测量的切换，其通断时间、通断顺序和通断间隔完全受测量服务器的程序控制。

在继电器220V交流驱动电源公共回路中还设置有一与被测机组连锁保护的常闭触点J0，当被测机组电源切断后，常闭触点J0才处于导通状态，各微型继电器才能工作，这样有效避免了带电测量。各电阻测量箱11、12、13、14、15内的远程继电器控制模块8的数据通讯端DATA通过双绞线并行连接RS485网络，然后通过转换器4连接到测量服务器上，网络的有效通讯距离达2km。另外，对最远端的控制模块还需要安装端200Ω的终电阻。

如图4所示为本系统的测量时序图，其中，A为测量继电器保持时间段，B为数据采集仪2扫描时间段，T1为导线、继电器稳态建立时间，T2为通道延迟时间，T3为数据解析和通讯延迟时间，每个测试台占用一个多路转换器4的测试通道，通过各台位继电器分路扩展成八路测量通道，测量通道受测试服务器的控制按时序要求进行测试扫描，另外可以在各客户端软件中对时序时间参数进行修改。

在实例测试中，将需要测试的绕组通过四线法连接到台位上的电阻测量箱上后，机组在运行中测试线上会带电，当测量线是从电机电容两端引出时，电压等于电容谐振电压，约为300ACV左右。所以系统在未启动及被测机组启动时，各通道继电器必须可靠断开(包括一些意外情况，如：客户端意外死机、断线等等)，以保证数据采集仪2不在高压电下工作(偶尔在高电压下工作不会损坏数据采集仪)。因此，为保证电阻测量箱箱体9在机组运行中不带电，电阻测量箱上的测试接头的金属部分与箱体最近的间隙要大于2mm，并且用塑料进行绝缘，保证耐压在600V以上，同时箱体进行了必要的接地，另外与被测试机组的电源施行硬件联锁，当被测试机组运行时，电阻测量箱中继电器组全部处于断开状态，即使客户端正在运行。

考虑到被测绕组试样如果为有大感抗的电机绕组、线圈等时，在测量中绕组的反电动势会延长测量回路中电流建立的稳定时间，必然严重影响测量的精度，于是，测量距离的长短对测量稳态的建立时间有一定影响。为了解决这个问题，可以在测量中适当的插入稳定延迟时间和仪表测量的稳定周波数NPLC，使在测量中电流稳定后再进行测量，保证测量精度。但新问题是测量通道越多，电阻值越大，整个测量的时间会加长。所以，根据实际情况，系统根据客户端的请求建立实际启动的通道扫描表，尽量减少扫描的通道数，在理想情况下，扫描表中只有一个通道，在最不利的情况下为，全部客户端一起请求启动，扫描表中包括全部的通道。

另外，实际应用中，特别是在工厂环境，电磁干扰很严重，由于测量导线的长度很长，在测量过程中会对测量精度产生很大的影响。所以可以采用带屏蔽的连接线，将屏蔽层一起连接进行单独接地来解决电磁干扰的问题。

电阻循环系统的软件部分是整个系统运行的灵魂，各电阻测量箱11、12、13、14、15内每个通道的切换状态、切换时间和切换顺序都要通过测量服务器软件来实施控制的，为了提高测量速度，测量服务器软件根据个客户端的请求，自动设置数据采集仪的扫描表，并将采集到数据与切换通道一一对应起来，并连同测量到的时间暂时保存的各客户端的数据缓冲区，等待客户端软件的读取，读取后测量服务器自动释放该读取区域。为了建立客户端软件和测量服务器软件之间的联系，还专门开发了一套测量服务器和各客户端之间的局域网络通讯指令集。

如图5所示，为本电阻自动测量装置的测量服务器响应客户端并进行测量通道切换的工作过程图：

首先启动测量服务器100；

然后判断是否已经连接数据库服务器101，若已经连接，则对测量服务器进行初始化设置102，若没有连接，则回到启动测量服务器状态，等待数据库服务器的连接；

考虑到客户端有多个，当测量服务器经过初始化设置后，接着检测是否有客户端连接103和客户端的解除105：

如果有客户端连接，则数据缓冲区计数器自动加一104，如果没有客户端连接，则回到初始化设置状态102；

如果有客户端的解除，则数据缓冲区计数器自动减一106，如果没有客户端连接，则回到初始化设置状态102；

同时，在判断客户端连接和解除状态的同时，测量服务器又对数据缓冲区中的计数器是否大于零进行判断107：

如果计数器数值大于零，则判断是否有等待扫描请求108，如果计数器数值不大于零，则不进行扫描，回到测量服务器的初始化状态102；

如果收到扫描请求，则进行扫描表设置109，如果未收到扫描请求，则回到上一步；

在收到扫描请求之后，接着进行测量扫描110和通道循环切换111；随后进入数据分解、计算和定位112；最后，进行等待数据读取的判断113，如果有数据读取，则进入下一步数据清除114，如果没有数据读取，则回到上一步等待数据读取。

电阻自动循环测量装置建成后，对测量速度进行了测试指标测试，得到如下结果：

条件1：只运行一台客户端，只对1个通道进行扫描。

每3秒一组数据，每组有1个通道数据

条件2：只运行一台客户端，同时对8个通道进行扫描。

每24秒一组数据，每组有8个通道数据，平均每通道3秒。

条件3：运行两台客户端，每个客户端都对8个通道进行扫描。

两个客户端每42秒一组数据，每组有8个通道数据，平均每通道5.2秒。

从上可知：系统在测量速度上明显看出比手工测试要快的多，至少快了10倍，同时对测试员来说只要一次连接就可以了，测试过程都可以通过计算机自动完成，并且系统在测试速度、精度、温度计算、曲线绘制、数据管理方面都是手工测试无法比拟的。

Claims (7)

1、一种电阻自动循环测试装置，其特征在于包括有：

被测电阻；

电阻测量箱，设置有至少两个可测量电阻值的测试通道；

设置在所述电阻测量箱中的自动循环测试电路，能够实现对所述测试通道的自动循环切换；

客户端，负责接收用户请求，并且进行相应的测试配置；

测量服务器，通过TCP/IP局域网络连接所述的客户端，响应来自所述客户端的测试请求；

RS232/RS485转换器，其RS485通讯端口与所述的电阻测量箱相连，组成RS485通讯网络，其RS232通讯端口与所述的测量服务器相连，用来实现通讯模式的转换；

数据采集仪，其输入端连接所述的电阻测量箱的电阻测试通道，并通过RS232通讯端口与测量服务器连接，所述数据采集仪的测量通道数量受测量服务器的控制，采集仪将数据传给测量服务器，由测量服务器进行数据的分配定位；

远程数据库服务器，负责存储系统中所述的测量服务器和各客户端的设置信息，并且保存测量过程中的数据；以及

网络集线器，通过TCP/IP局域网络分别连接所述客户端、测量服务器和远程数据库服务器，实现客户端、测量服务器和数据库服务器之间的内部网络通信。

2、根据权利要求1所述的电阻自动循环测试装置，其特征在于所述的自动循环测试电路包括有远程控制模块，以及与所述远程控制模块相电连的至少两个以上开关元件，所述的开关元件的输出端与所述数据采集仪的输入端相电连。

3、根据权利要求2所述的电阻自动循环测试装置，其特征在于所述的远程控制模块为型号是ADAM4068、工作电压为24VDC的继电器控制模块，所述继电器控制模块的数据通讯端连接到所述的转换器上。

4、根据权利要求3所述的电阻自动循环测试装置，其特征在于所述的开关元件为具有220V交流驱动电源回路的微型继电器，其中，所述继电器的线圈一端经所述继电器控制模块连接220V交流驱动电源，线圈另一端则直接连接220V交流驱动电源，所述继电器的动触点一端与所述的被测电阻相连，动触点的另一端连接到所述采集仪的输入端。

5、根据权利要求4所述的电阻自动循环测试装置，其特征在于所述的开关元件在驱动电源的公共回路上还连接有一与被测机组连锁保护的触点。

6、根据权利要求1所述的电阻自动循环测试装置，其特征在于所述的电阻测量箱为八路测试通道的电阻测量箱。

7、根据权利要求6所述的电阻自动循环测试装置，其特征在于所述的测试通道采用四线制连接法测量所述电阻值。

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