[发明专利]一种基于FPGA的批量热保护器并行检测方法

说明书

技术领域

本发明属于信号检测领域，具体涉及一种用于热保护器批量检测的专用检测方法，更具体涉及一种基于FPGA的批量热保护器并行检测方法。

背景技术

热保护器又称温度开关或温度继电器，是一种由双金属片制成的热保护元件，广泛应用于电机、家用电器等多种发热电器的保护回路中。分为触点常闭和常开两种，其中常闭型生产量较大，应用较广。当温度升高至动作温度值时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开/闭合触点，实现切断/接通电路，从而起到热保护作用。当温度降到复位温度时，触点自动闭合/断开，恢复正常工作状态。热保护器的结构有多种形式，常见的有两种，一种结构为双金属片与触点相连，直接通过电流，受热后动作切断电路，如图1（a）、图1（b）所示。第二种结构为双金属片不与触点相连，不直接通过电流，双金属片在受热后产生突跳，带动触点动作，如图1（c）、图1（d）所示。其中第二种结构的热保护器生产量较大，应用较广。

热保护器在到达动作温度时若不能迅速动作，发生较长时间抖动，导致动作时间超过允许动作时间，这样的产品称为动作闪动（抖动）品。同样，在复位时不能迅速复位，复位时发生较长时间抖动，导致复位时间超过允许复位时间，这样的产品称为复位闪动（抖动）品。热保护器的生产厂家在热保护器出厂时要进行检测，检测其温度特性，动作与复位特性等，并进行分类。温度特性包括动作温度、复位温度，动作与复位特性包括不动作、不复位、动作闪动、复位闪动。对于第二种结构的热保护器，还有复位不同步的现象，这是工艺和结构的原因导致触点与触片之间的距离过小造成的。当热保护器要复位时，双金属片还没有回跳，触点先接触触片导致电路导通，而后双金属片再回跳，由于其机械作用力，会导致触点发生微弱的抖动。图2（a）为正常动作的情形，图2（b）为正常复位的情形，图2（c）为复位不同步的情形。这样的不同步产品由于很难检测到双金属片回跳时由于其机械作用力导致的触点微弱抖动，往往被检测为提前复位的产品，导致误检。

热保护器的全国年总产量在10亿只左右，每个热保护器生产厂家日产量也在几万、几十万甚至上百万。热保护器的性能检测主要采用手工测试法，其存在的最大问题是无法按照国家标准的要求检测产品。再加上不同生产厂家，不同型号、规格的热保护器，其特性往往有所不同，尤其是闪动的特性，这成为了热保护器大批量检测的瓶颈。研发能够准确、可靠地检测出闪动特性、复位不同步特性，并可设定检测标准的检测系统是非常有意义和市场前景的。

热保护器的检测方法一般为电路检测方法。将批量热保护器接入检测电路，热保护器固定于特制的夹具上置入烘箱，烘箱按照一定的温度曲线进行升温、降温，在此过程中检测热保护器的开关状态，并进行判断。

热保护器生产厂家人工批量检测方法为：将批量热保护器固定于特制的夹具上置入烘箱,通过耐高温导线与低压电源、电阻、发光二极管连接。烘箱内放置水银温度计或热电偶温度传感器，工人根据发光二极管的通断状态，读取温度值并记录。若发光二极管有闪烁，则判定热保护器有闪动。只能检测出有明显闪动的产品，对于微闪动产品完全无法检测。人工检测方法精度不高且人为因素影响较大，试验人员在这段时间内要不断监视热保护器状态，精神高度紧张，劳动强度大。

目前，一些国内的热保护器生产厂家引进或研发了一些自动化的批量检测设备。这些检测设备中的微控制器一般由单片机系统构成，数据采集部分通过扩展单片机总线或者增加单片机数量来实现，并配有上位机用于监控、显示、打印等。单片机负责控温、检测被测热保护器的通断状态并读取温度值。这种单片机循环扫描检测热保护器通断状态的检测方法，要求对全部产品扫描一遍的时间要小于一个触点允许的抖动时间，否则就会产生漏检，而对于不同的厂家，不同型号、规格的热保护器，其允许的抖动时间不同。对于复位不同步的产品，其闪动时间可能只有10us或者更小，一般的单片机系统基本上检测不出来。这样的检测方法不易提高一次批量检测的数量，且要求微控制器的处理速度足够快、抗干扰能力强。这必然导致系统造价昂贵，可靠性降低。

也有一些较为先进的自动化检测设备，采用通用的数据采集卡进行数据采集，这样的数据采集卡能够实现并行数据采集。但受到采集通道数的限制，并且需要主控计算机进行数据分析、存储，使得主控计算机的运算量大，对速度要求高。这样的设备往往造价昂贵，并且热保护器的检测只需检测开关量状态，而通用的数据采集卡一般有模拟量采集，用这样的数据采集卡进行数据采集也是一种资源浪费。