|
1．引言 隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，人們使用的家用電器越來(lái)越多，品種和范圍也越來(lái)越廣，家用電器安全的重要性不言而喻。 而防觸電是所有安全標準中最基本也是最重要的要求，家電產(chǎn)品的接觸電流就是關(guān)于電器安全方面要求的內容之一，在中國強制認證(簡(jiǎn)稱(chēng)CCC認證)中也是產(chǎn)品安全型式認可試驗的主要測試項目，以及生產(chǎn)企業(yè)確認檢查的測試項目。450A接觸電流測試儀就是一款專(zhuān)業(yè)用于測量接觸電流的儀器。 2．定義 接觸電流：當人體或動(dòng)物接觸一個(gè)或多個(gè)裝置的或設備的可觸及零部件時(shí)，流過(guò)他們身體的電流。 模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )：模擬人接觸裝置時(shí)的一個(gè)等效阻抗網(wǎng)絡(luò )。 虛擬示波器：基于計算機的波形數據采集儀器。 3．模擬人體阻抗測試網(wǎng)絡(luò ) 產(chǎn)品的接觸電流信號波形是非正弦波，諧波頻率超過(guò)100Hz，見(jiàn)圖1所示。對于是非正弦的波形，測量其峰值電流相對人體阻抗更準確。 由于接觸電流是指當人接觸到產(chǎn)品時(shí)流過(guò)人體的電流，而人體可以看成是一個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò )由電阻電容通過(guò)一定的連接方式組成。等效來(lái)看接觸電流就是流過(guò)這個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò )的電流，這樣我們就可以模擬一個(gè)等效的測試環(huán)境來(lái)對接觸電流進(jìn)形測量。 在接觸電流的測試過(guò)程中，有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：等效的人體阻抗網(wǎng)絡(luò )和流過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò )電流的峰值。等效的人體阻抗網(wǎng)絡(luò )即模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )，在國際上通行的比較能模擬真實(shí)情況的有7種，如圖2為其中比較常用的5種模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )，測量流過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò )的電流也就是接觸電流。450A接觸電流測試儀是中國賽寶實(shí)驗室研制的一款測量流過(guò)模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )電流的測試儀器，它內部集成了以上5種用于測試的模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )與網(wǎng)絡(luò )之間可自由進(jìn)行切換，網(wǎng)絡(luò )的切換通過(guò)單片機進(jìn)行控制。 由于要對人體的阻抗進(jìn)行模擬，所以對模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)參數要求較高，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )設計時(shí)所使用的電阻為無(wú)感電阻且較高的熱穩定性，精度在1％以?xún)�，電容也使用品質(zhì)較好的而且精度為1％的。如圖2網(wǎng)絡(luò )1，45OA測試儀器中，設計該網(wǎng)絡(luò )用電阻采用的是國外進(jìn)口的無(wú)感高功率電阻，精度為1％，電容采用是PHILIP公司的，精度為1％。在450A內部的其他測試絡(luò )的設計上也選用同標準的元的件，達到較高的技術(shù)要求。 除了滿(mǎn)足元器件精度要求外，網(wǎng)絡(luò )的頻率特性在設計也是非常重要的，只有在一定的頻率范圍內滿(mǎn)足輸入輸出要求的網(wǎng)絡(luò )才算是合格的。由于在設計電路時(shí)，電路板走線(xiàn)的長(cháng)短和方向會(huì )對高頻信號產(chǎn)生影響，還有元器件的放置位置也會(huì )有影響，如果設計不當，當信號頻率去到幾百千赫茲甚至上兆赫茲時(shí)，信號將出現比較大的衰減。如圖2網(wǎng)絡(luò )1，在進(jìn)行設計時(shí)，通過(guò)向該網(wǎng)絡(luò )輸入不同頻率的信號，測量u2的輸出值來(lái)校驗網(wǎng)絡(luò )的特性。當頻率比較低的時(shí)候，還能滿(mǎn)足頻率特性參數要求，但U2端的輸出值是通過(guò)一個(gè)RC低通濾波器輸出的，隨著(zhù)輸入信號頻率的升高(頻率超過(guò)200kHz)，信號被快速的衰減，此電路設計不能達到測試網(wǎng)絡(luò )的特性參數要求。此時(shí)要對元件的安裝位置及參數進(jìn)行調整，并采用其它元件進(jìn)行補償，以滿(mǎn)足該測試網(wǎng)絡(luò )的頻率特性要求，見(jiàn)表1。在設計其它網(wǎng)絡(luò )時(shí)也要根據情況進(jìn)行調整。 網(wǎng)絡(luò )切換的設計上使用單片機進(jìn)行控制切換，單片機通過(guò)串口與上位機主控程序進(jìn)行交互，在主控程序中通過(guò)按鍵或鼠標進(jìn)行控制選擇。 4．接觸電流的測量 流過(guò)以上模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )的電流稱(chēng)為接觸電流。接觸電流的波形為非正弦波(如圖1)，標準要求測量的接觸電流值為最大的峰值電流，所以使用一般的有效值電流表無(wú)法進(jìn)行準確測量。為了較為準確的測量接觸電流的峰值，在設計上采用波形測量法測量接觸電流波形的電壓峰值，再通過(guò)計算得出接觸電流(Id)值。 注：表1是IEC60990-1999標準或GB12113標準附錄中�！邦l率”項為輸入正旋波信號的頻率“輸入阻抗”為輸入網(wǎng)絡(luò )信號的有效值，單位為毫伏，“轉換阻抗”為測試端U2的電壓值，單位為毫伏。網(wǎng)絡(luò )特性滿(mǎn)足上表要求的合格。其他的模擬人體阻抗網(wǎng)絡(luò )要求也如此，具體可參考該儀器的說(shuō)明。 在采用波形測量法獲取波形的峰值，先可通過(guò)將整個(gè)波形數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后換算得出波形最大的峰值，再利用公式計算出接觸電流的峰值，圖2網(wǎng)絡(luò )1的接觸電流峰值Id=U2峰值／500。為了能實(shí)時(shí)采集接觸電流的波形數據，并方便的處理采集的數據，450A采用PC加虛擬示波器的方案。在這個(gè)方案中，波形數據被實(shí)時(shí)的采集，加上PC在數據處理上的優(yōu)勢，實(shí)時(shí)采集的數據被迅速轉換成測量需要的數據。通過(guò)在PC上執行的主控程序，將硬件控制和數據處理顯示集中到一起，由外部進(jìn)行統一的控。圖3為450A的功能方框圖接觸電流的波形數據首先通過(guò)虛擬示波器進(jìn)行采集，虛擬示波器硬件數據采集模塊通過(guò)USB接口和 PC相連，將實(shí)時(shí)采集的數據通過(guò)USB接口傳送給PC，PC端通過(guò)虛擬示波器的USB底層驅動(dòng)程序與外部硬件模塊進(jìn)行通信。PC端數據處理軟件借助PC快速的數據處理能力，將數據進(jìn)行處理，得出峰值，并還原實(shí)時(shí)的波形。 由于虛擬示波器只能提供波形數據，并不能直接計算出接觸電流的值，在PC端用VB編寫(xiě)了主控制程序進(jìn)行接觸電流的換算，主控程序通過(guò)虛擬示波器PC端動(dòng)態(tài)連接庫函數對其進(jìn)行操作。 虛擬示波器PC端提供了用作二次開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)連接庫，通過(guò)該動(dòng)態(tài)庫訪(fǎng)問(wèn)虛擬示波器，獲取采集的實(shí)時(shí)數據。在VB開(kāi)發(fā)主控程序中加入該動(dòng)態(tài)連接庫，調用動(dòng)態(tài)連接庫中的函數操作示波器。在程序設計中用到的函數是OpenDSO(打開(kāi)示波器)，ShutDSO(關(guān)閉示波器)，StartDSO(開(kāi)始采集數據)， StopDSO(停止采集數據)，ReadDSOData(數據讀取)等。 在VB中通過(guò)數據讀取函數ReadDSOData將數據讀人到一個(gè)數組中，通過(guò)數據比較的方式查找出其中的最大值，這個(gè)最大值即接觸電流波形電壓峰值，在根據不同的網(wǎng)絡(luò )代用不同的計算公式技術(shù)接觸電流值，在圖2網(wǎng)絡(luò )1中，接觸電流峰值Id=U2峰值／500。通過(guò)VB中的CSng()函數將該數據轉化成字符，在一個(gè)Label框中顯示出來(lái)。在VB中調用 Line函數，將數據還原成波形。以下為主控程序中的部分源代碼； 5.結束語(yǔ) 隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的飛速方展、在測試儀器的設計上越來(lái)越向高精度、高智能方向發(fā)展。同時(shí)測試的產(chǎn)品對測試儀器的要求也越來(lái)越高，為了滿(mǎn)足不斷提升的要求，這款接觸電流測試儀器450A也就應運而生，不過(guò)隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，再先進(jìn)的測試儀器也有不足的地方，這就有待于我們進(jìn)行更進(jìn)一步的改進(jìn)和提升，以滿(mǎn)足產(chǎn)品測試的要求。 |
