熔斷電阻自動測試設備探究

1、15/15熔斷電阻自動測試設備研究陳仁厚，馬曉東，劉晞賢，戴剛（陜西華星電子工業(yè)有限公司（國營795廠），陜西 咸陽 712099）摘 要：為了解決熔斷電阻器測試過程中人工因素阻礙大、測試結果離散性大的問題，提出了一種熔斷電阻器自動測試設備的設計方案，通過采納智能化設計，讓設備自動地的測量待測電阻的阻值并加載所要求的測試電流，有效地解決了以上問題。與傳統(tǒng)測試設備相比，熔斷電阻自動測試設備具有測試精度高、重復性好、操作簡便、可靠性高等多種優(yōu)勢。關鍵詞：熔斷電阻，熔斷特性，自動測試，參考電壓，智能的Research of automatic test equipment for fusing re

2、sistanceChen Renhou,Ma Xiaodong,Liu Xixian,Dai Gang(Shanxi huaxing electronics industry Co.Ltd（State run No.795 factory）,Xianyang 712099,china)Abstract:To solve the problem of large discrete value caused by manual work in fusing resistance test process,a new design equipment is introduced.By using i

3、ntelligentized technology,The equipment can finish the fusing resistance test process automaticly.Compared with the traditional equipment，the fusing performance automatic test equipment has the characteristic of working accurately and reliably,easily to operate. Key words: Fusing resistance,Fusing p

4、erformance,Automatic test,reference voltage, intelligent0 引 言熔斷電阻器是用于電路過流愛護的重要器件。熔斷電阻的熔斷特性測試工作一般都采納傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源進行。依照我國相關的測試標準，在進行熔斷電阻的熔斷特性測試應當加上相應的額定熔斷電流，當測試電流達到50mA時開始計時，當測試電流下降到額定測試電流的1/50（或1/400，由標準確定）時停止計時，兩者之間的時刻差稱為熔斷時刻。由于操作者實際上無法精確地操作計時器，而每個熔斷電阻間不可幸免地存在的阻值差異，相同的測試電壓必定會導致實際測試電流與額定測試電流之間的偏差，盡管國家標準同意操

5、作者在2秒鐘內將測試電流調整到額定電流值，但關于一個通電后阻值不斷快速發(fā)生變化的熔斷電阻器，要作到這一點談何容易，因此實際操作中常常顧此失彼，導致測試結果分散性強，不同的操作人員對同一批產品往往會得出不同的測試結論，因此生產者希望能得到一種自動化的測試設備用于解決測試中出現(xiàn)的問題，那個地點介紹的一種智能化的熔斷電阻自動測試設備能夠專門好地滿足上述需要。1自動測試設備要緊技術特性設計依照熔斷電阻的測試要求，新設備應具備以下要緊技術參數(shù)：輸出電壓范圍：0.03-40V輸出電流范圍：0.01-23A輸出電壓分辨率1mV輸出電流分辨率1mA啟動時刻設置范圍：09秒熔斷測試時刻設置范圍：0255秒加電試

6、驗時刻設置范圍：099999秒輸出電壓精度：不大于1FSR輸出電流精度：不大于1FSR新設備應具有如下功能特性：（1）能自動進行熔斷電阻特性測試，自動推斷熔斷電阻的有無及通斷狀態(tài)，自動計時及顯示測試結果。（2）可自動精確測量被測熔斷電阻的阻值，依照實測電阻值的大小自動調整測試電流至額定電流值，幸免手工操作帶來的誤差。（3）可預先對各個型號的熔斷電阻測試參數(shù)如：型號、阻值大小、測試功率、測試電流及測試電壓、熔斷時刻范圍等進行設置，測試時只需選中待測電阻的型號，所有測試參數(shù)都將自動顯示在屏幕上，設備自動處于測試預備狀態(tài)。（4）采納全電子結構，幸免使用機械繼電器或波段開關，提高設備的可靠性。（5）采

7、納四端口方式連接負載（兩個輸出端口及兩個檢測端口），幸免大電流狀態(tài)下產生的測試誤差。（6）具有短路及過電流愛護功能，保證儀器不被意外損壞。（7）測試數(shù)據(jù)自動保存，需要時可方便地打印出來。（8）新的測試設備采納微機進行操縱，所有的操作均通過鼠標或鍵盤完成。2實施方案2.1硬件部分設計設備共由兩部分組成：測試儀器和個人計算機（PC），計算機通過串行口與測試儀器內嵌的單片機4，5（89C52）進行通信，由單片機進行數(shù)據(jù)傳送及采集并操縱測試儀器完成測試工作。由于機械式開關或繼電器觸點開合時有打火現(xiàn)象，不僅壽命短可靠性差，還容易對其它部分產生干擾，故使用固態(tài)繼電器5代替。另外由于開關電源的紋波難以操縱并

8、阻礙測試結果，故此采納傳統(tǒng)的模擬電源結構6，7。圖1 ：熔斷特性測試設備原理示意圖依照相關的國家標準1，熔斷電阻的阻值分布范圍從0.1到60多歐姆，所需的額定測試電流范圍從百余毫安到20多安培，從電壓及從電流方面考慮采納分檔電路加以實現(xiàn)。經計算可知，測試設備所需的測試電壓范圍約為0.2V-40V，考慮到變壓器的負載特性、測試電流分布及電網電壓波動情況，選取4抽頭45V/800W的電源變壓器，輸出較低電壓時用低電壓抽頭，輸出較高電壓時采納高電壓抽頭，保證電壓調整管3兩端的壓降可不能過高，幸免調整管發(fā)熱燒毀。同時采納四個大功率加裝散熱片的三級管并聯(lián)作為調整管使用，給每個管子留出足夠的功率余量。事實

9、證明，在不加裝風扇的情況下，設備也能夠長時刻穩(wěn)定地連續(xù)工作。為了保證上述指標的實現(xiàn)，設備采納兩級穩(wěn)壓方案，第二級穩(wěn)壓電路提供測試所需的穩(wěn)定電壓，其參考電壓來自由單片機操縱的16位D/A轉換器11（MAX851）及驅動器11，第一級穩(wěn)壓電路起一個緩沖作用，一是保證前級的電壓波動可不能阻礙到輸出級，二是保證晶體管泄漏電流可不能傳送到輸出端口（第一級穩(wěn)壓電路的泄漏電流在第二級穩(wěn)壓電路輸入端提早泄放掉了，而第二級穩(wěn)壓電路由于壓差低泄漏電流能夠忽略不計），但第一級穩(wěn)壓輸出值是浮動的，通過一定的措施，使其在任何情況下都保證第二級穩(wěn)壓電路的調整管有一個約3.5V的壓差（見圖1）。輸出電壓大小的指令由微機發(fā)出

10、給設備內置的單片機4,5接收，單片機再將相關的數(shù)據(jù)發(fā)送給D/A轉換器并打開對應的固態(tài)繼電器3（選取變壓器不同的輸出抽頭）。為了保證固態(tài)繼電器3可不能同時處于開啟狀態(tài)而燒毀，單片機先關閉打開的繼電器，延遲50毫秒后再打開另一個固態(tài)繼電器。由于該過程時刻專門短，因此在實際使用中無法察覺。采納負載端電壓取樣結構，保證在大電流狀態(tài)下被測熔斷電阻器能得到所需的電壓。參考電源由16位D/A轉換器11及其驅動器11、2.5V基準電壓源擔任10，以保證輸出電壓的靈活性和準確性。在輸出回路中串聯(lián)了一個采樣電阻R，用于測量輸出電流及過電流愛護，此電阻選用大功率周密線繞電阻，保證在極端情況下可不能因過熱導致阻值發(fā)生

11、變化阻礙測試結果。電流值在電阻R兩端采樣，經放大后送16位A/D轉換器10轉換為數(shù)字信號，由單片機讀取后送計算機處理；電壓值經R1、R2分壓后提?。ㄒ妶D1）送16位A/D轉換器10轉換為數(shù)字信號，由單片機讀取后送計算機處理。2.2操縱軟件設計計算機測試操縱軟件用VB6.08，9語言編寫；為了精確的定時及采樣需要，測試儀器內嵌的單片機執(zhí)行軟件用匯編語言4編寫。本設備采納微機操縱，由微機發(fā)出操縱指令，設備中的單片機接收后執(zhí)行相應的操作，同時單片機將采集到的電流及電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機。操縱程序依照電流的大小推斷熔斷電阻器的有無及通斷狀態(tài)，還可依照電壓電流比計算出熔斷電阻器的阻值。圖2：測試主界面自動

12、測試過程流程圖（見圖3）：當操作人員選定待測熔斷電阻器的型號后，相關的測試參數(shù)會出現(xiàn)在屏幕上，這時微機發(fā)出指令先輸出一個較低的電壓（保證短期內被測熔斷電阻可不能因發(fā)熱而導致阻值變化），然后依照回路中電流的大小推斷待斷熔斷電阻器是否差不多裝夾好，電流約等于0（5mA以下）的作無電阻推斷，電流時大時小作沒夾好推斷，電流穩(wěn)定后依照電流值及電壓值計算電阻值，若該阻值在該型號電阻誤差范圍內則依照額定電流大小及電阻值的大小輸出所需的穩(wěn)定電壓，同時開始計時，在規(guī)定時刻內電阻熔斷的（以回路電流下降到額定電流的1/50或1/400，由技術要求決定，在操作前設置）推斷為合格，否則為不合格，同時停止計時顯示測量結果

13、并自動保存，設備自動回到測電阻值的低電壓狀態(tài)。由于回路的輸出端接有電壓取樣電阻，流過該電阻的電流會迭加在回路總電流中，實測時由操縱軟件通過下式將該電流從總電流中扣除：式中I為實際流過被測電阻的電流，I0為回路總電流，V0為輸出電壓，R1、R2、R4為采樣分壓電阻。設備標定：本設備在使用前必須進行標定，從圖3能夠看出，本設備的輸出電壓為：式中V0為輸出電壓，VF為D/A轉換器輸出的參考電壓，其大小在0-2.5伏之間由程序操縱，R4為3.9K歐，R3為240歐（見圖3）。由上式能夠得出輸出電壓在0-40.625V之間可調。圖3：測試程序框圖 x=COUNT(a/b) b=PRODUCT(o) 16

14、位D/A轉換器接收的數(shù)據(jù)范圍為0-65535，對應于0-40.625V之間輸出電壓，電壓分辨率及每輸入數(shù)對應的電壓值為40.625/65535=0.62mV，原則上能夠簡單地通過調整D/A轉換器的輸入數(shù)調整輸出電壓值。但考慮到元器件及電路的非線性因素，設備必須標定后才能使用，標定原理如下：見圖4，輸入一個期望得到的目標電壓，設備按照N = V0/0.62mV的結果向16位D/A轉換器輸入數(shù)據(jù)N，16位A/D轉換器在R1、R2交點處采集（見圖1）輸出電壓并轉換為數(shù)字信號M，與此同時用標準電壓表及電流表在設備輸出端（加適當?shù)呢撦d）測量實際的電壓及電流值，并將實際電壓及電流值填入圖4所示的空格內，按

15、電壓值從小到大重復上述操作過程，操縱軟件將自動保存上述Ni、Mi、V0i所有數(shù)據(jù)并建立內部數(shù)據(jù)庫。當設備需要輸出與某標定點相同的電壓V0i時，直接向D/A轉換器發(fā)送對應的數(shù)據(jù)Ni就能夠了；當需要輸出介于兩個標定點V0i與V0j之間的電壓V0k時，按照線性插值公式可得：由上式可得出：計算機通過單片機向16位D/A轉換器11發(fā)送數(shù)據(jù)Nk，設備輸出端就會輸出所需的電壓V0k。由此可見，實際參考電壓輸入數(shù)及輸出電壓值是在上述數(shù)據(jù)庫的基礎上通過查表及插值計算得出的，標定點越多，設備就越精確。當因元器件參數(shù)發(fā)生變化導致設備無法正常使用時，用戶只需依照講明書要求對設備參數(shù)重新進行標定就行了，標定過程十分簡單

16、，一般情況下不需要對硬件進行更換或調整。為了方便操作，在程序中設置有熔斷電阻參數(shù)預置模塊，如此可大大簡化操作過程，這些預置參數(shù)還能夠隨時更改或刪除。圖4：設備參數(shù)標定界面2.3實際使用情況 上述設備的電壓分辨率為0.62mV，電流分辨率為0.5mA。認真標定后全量程的精確度優(yōu)于1%，可在滿負荷下長時刻正常工作，人為因素阻礙得以消除，測量結果準確，重復性好。表1：RF10-0.2-1.0W熔斷電阻器測試結果對比表使用傳統(tǒng)方法測量使用本設備測量序號熔斷時刻狀 態(tài)序號熔斷時刻狀 態(tài)113.4秒合格117.4秒合格27.2秒合格215.6秒合格316.8秒合格312.9秒合格420.7秒合格414.4

17、秒合格59.5秒合格517.2秒合格614.6秒合格616.5秒合格719.3秒合格713.0秒合格85.8秒不合格815.6秒合格注：1、以上樣品為同批次產品。2、多次的重復性實驗均得到類似結果，傳統(tǒng)方式測量結果參數(shù)分散性強，容易出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。3 結論使用自動熔斷參數(shù)測試設備，可有效地幸免傳統(tǒng)的手工測量所存在的種種弊端，大大減輕了工作人員的勞動強度，提高了工作效率，同時消除了人為誤差，使測量結果更準確，消除了同批產品的測量結果因人而異的狀況。參 考 文 獻：1.SJ2865-88低功率非線繞固定電阻器RF10型涂覆型熔斷電阻器評定水平EM.北京：電子工業(yè)部，19882.電子工程師系列叢書（

18、一）集成電路手冊大全M，北京：電子工業(yè)出版社，20033.電子工程師系列叢書（二）電子元器件手冊大全M，北京：電子工業(yè)出版社，20034.孫涵芳、徐愛卿編著，MCS-51/96系列單片機原理及應用M，北京：北京航空航天大學出版社，19885.陳粵初、竇振中、吳悌遠、劉偉民編著，單片機應用系統(tǒng)設計與實踐M，北京：北京航空航天大學出版社，19916.中國人民解放軍總參通信部編著，電子器件與電路M，北京：解放軍出版社，19837.藍鴻翔、陳瑞濤編著，電子線路基礎（下冊）M，北京：高等教育出版社，19828.劉炳文、許蔓舒編著，Visual Basic程序設計教程M，北京：清華大學出版社，20009.范逸之、陳立元、孫德萱、程正孚編著，利用Visual Basic實現(xiàn)串并行通信技術M，北京：清華