深圳市美华安规仪器有限公司
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整合性产品安规和运行测试自动化
近年来因产品设计不良或测试流程不完整而导致的触电或火灾危险,迫使制造商必须主动或被动大量撤回自家制造的电器消费产品,类似的相关案例日益增加;根据美国国家卫生统计中心(NCES)的数据,仅美国在1995年就有230人丧生于消费产品相关的触电事故。我们利用这个比例换算成世界上实际使用电气产品的国家数目,因触电事故而导致伤亡的数字相当可观,也让我们深刻的体认并必须加以重视。配合测试设备功能的不断发展,我们认为,将综合性自动安规测试/性能测试视为生产线的一项标准测试的时机已经成熟。
性能测试和安规测试
产品的性能测试在研发阶段进行,用来证明它符合工程规格所规定的必要设计标准。这些产品所特有的测试包括机械方面和电力方面的特征。进行产品测试的另一目的在于确保不会出现人员安全或环境安全的问题。在欧盟范围内销售的电气产品,如果按设计使用50至1,000交流电压(VAC)或者75至1,500直流电压(VDC),应该能够符合《欧共体(EEC)低压指示(LVD)》的要求。该指示的第二条款规定:成员国应当采取一切适当措施以确保只有按严格的工程惯例制造出来的产品才能于市场销售,从而保证它在使用时不会给人员、家畜或财产带来危险。除了欧盟,还有保险商实验所(UL),加拿大标准协会(CSA),国际电工委员会(IEC)和英国标准协会(BSI)等采纳了安全标准。他们规定了产品安全测试的最低要求,规定了在产品开发阶段对样品进行型式测试,并对每一个产品进行生产在线的测试。
安规测试的型式测试
以 UL 的标准,接地测试通常称产「型式测试」,而接地连续性测试称产生产线「例行测试」。这二种测试都用来检查接地线路的导体连续性,并确保使用者避免触电的连接线设计。
接地测试是一种强电流检验,通常在产品额定电流的1.5倍或25A状态下进行测试,依哪一个较大而定。(如图1)。
图1:接地电阻测试
它通常在12交流电压(VAC)或者更低的电压下进行测试。电流流经接地线端和受测设备(DUT)固定的金属部件,测量接线端与不带电金属部件之间的电压降,然后计算出电阻值。
大多数的规格要求这种电阻不能超过0.1Ω再加上电源线的总电阻。充分的接地必需有足够低的阻抗,以便在发生故障时能够将电压限制到地,并且便于产动电路保护设备。
接地连续性测试通常是一种生产线例行测试,可以利用简单的仪器来进行测试,比如,测试灯/电池 - 蜂鸣器组合或电阻表,虽然说在进行比较复杂的测试时,还是建议使用稳定的测量仪器。这种测试的目的是确认接地导体是否具备连续性。在测试欧洲市场产品的接地安全电路和测试任何其它仪器(对于这种仪器来说,良好的接地系统至关重要)时,接地测试是一种比较好的选择。这种测试用强电流向接地线端施压,并使不合格接线端失效。接地连续性测试只检验是否具备安全接地线端。由于它是一种弱电流测试,并不具备检验这种接线端承受故障电流的能力。线路漏电测试大多数被划分为型式试验。(如图2)。
图2:线路泄漏电流测试
它测量产品运行时通过产品流经人体仿真阻抗的电流值(即泄漏电流),这种试验利用一种仪器,这种仪器能仿真等同于人体的阻抗,因而能提供非常准确的电击危险信息。通常输入到DUT的电压调整到供电最高额定电压的110% (或106%)。泄漏电压的测试是在所有可能出现的组合状态下进行的,这些组合包括不带电的开路和闭路导体,正常和相反电极及DUT上输入供电的开路和闭路接线端。因此,供电线路漏电测试也称作对地漏电试验或封闭漏电试验。介质耐压测试或高压测试通常分为型式试验和生产试验(如图3)。
图3:高压测试
这种测试在确认受测设备(DUT)的绝缘性,并利用超过正常运用时所使用的电压来确保其绝缘强度,也就是带电导体与可接触非带电导体之间施加一高电势时出现的绝缘性。一般而言,测试的电压是DUT使用电压的两倍加上1,000V的总数。大多数测试要求使用交流电(AC),但也可以按AC电压的1.414倍进行直流电(DC)测试。测试的时间通常为1至60秒,并且在测试期间不能出现介质故障或崩溃(Breakdown)
功能测试
虽然产品安全测试有助于确保产品安全,但也不能确保产品将会正常运转。例如以一个在火线与中线之间有短路的产品。由于为了测试常常把火线与中线连在一起,因而这种设备能够通过高压通电测验。然而一旦把DUT连接到市电上面,短路的状态会使输入线路的断路器或保险丝断开。
为了在产品正式出厂前确认可能的故障情况,大多数制造商在最后安规测试结束后进行功能测试以检验产品的功能。这些测试的目的是检验产品在经过高压等安规测试后是否还能发挥它的预期功能。这些测试还可监控DUT的输出电压和电流,这样就可以找出所有问题。这些参数不是作为安规测试的一部分来进行测量,而是将它们的限值作为产品的规格考虑。
DUT工作时进行的测试
电流牵引测试是DUT在运行时最常见的测试。它测量输入DUT的电流以确定它的运行是否超出了保险丝的额定值。
另一种常规测试─即漏电测试,测试从DUT外壳泄漏到地面的电流,不要把它同线路泄漏混为一谈。这种简单的测试不使用特定的人体仿真阻抗装置,也不会使DUT的电源输入装置进入故障状态。这种测试只是确定在接地安全线路损坏的情况下泄漏到外壳的电流。
除了这些测试以外,制造商还可以记录在DUT运转时的功率和功率因素测量结果。
自动测试的情况
根据DUT的复杂程度,同一个进行产品安规测试的操作员也可以在装配操作的最后阶段进行运转测试。产品通过安规测试之后,可以接通供电电源,进行功能测试。
一般的状况,操作员同时进行安规测试和运转测试并凭视力来进行监控的时间有限。由于生产线高速运转并且存在很多让人分心的情况,因此有可能没发觉产品存在的某个问题;此外,必须经由手动记录这么多的信息会导致产量降低。 这一切情况使手动进行的测试在很多制造场合下都存在疑问。
现在,许多欧洲规范(EN)《产品安全标准》要求消费产品的制造商将必须将产品所有的测试结果编印成书;而加入国际标准化组织(ISO)制造商们也要求必须编集成文件。
单键测试---完成整合性安规和功能运行测试
以上种种繁复的测试,现在已经有系统可以提供在单键执行测试下完成安规和运行测试(例如华仪电子全新开发的ATS-9170 & ATS -9120),只要一个测试治具盒连接到被测物(DUT)的接线端,就可以完成一次性的测试,这样可以节省大量的测试时间。
自动化系统可以监控电压,电流,瓦特,功率因素,泄漏电流的最大和最小读数。如果要进行更连贯的测试,可在该系统预先设置测试的时间。如果有任何一个仪表已经超出限制,系统就会自动显示故障信号。
透过多个测试组合,可以让操作员测试多组设定值的产品。将所有数据储存在一个档案里,记录所有的合格(PASS)/故障(FAIL)数据以及操作员名字、日期、时间、产品号码及序号。这些信息能够以详细的概要形式或图表格式进行查看,或以ASCⅡ的格式存储,并且可以转换成各种不同的数据格式,方便数据交换,如电子数据表,文字处理程序或数据库程序等。
由于每一类产品的测试程序可以从数据库里下载,因此,自动化将有效提升生产线速率。利用条形码来标识产品的制造商也可以从同条形码相连的计算机文件里下载测试程序。
结论
透过产品安规和运行测试自动化,可以有效提高产品测试的可靠性和效率。测试操作员在保持与生产线同步时遗漏测试的可能性也变小。在自动仪表监控是否超出预设限制上,操作员在进行测试时不用观察几个仪表上的读数,每一个型号和序号都可以和测试结果一起记录,产品之间的测试可以确保其连贯性,相关的测试数据更可以做为产品设计人员与品管部门的参考信息.
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