Изследване и разработване на интегриран тестер за електрическа безопасност и неговото приложение — LISUN LS9955 Многофункционална система за тестване за съответствие с изискванията за безопасност с пет функции

Резюме
Насочена към проблемните точки на традиционното дискретно оборудване за тестване на съответствието с безопасността за домакински уреди, осветителни тела, медицински електрически устройства, двигатели и други електрически продукти, като например множество станции, ниска ефективност на тестване, противоречиви данни и сложно координирано отстраняване на грешки на множество инструменти, тази статия предлага интегрирана схема за разработване на тестер за електрическа безопасност. LISUN LS9955 Автоматичен тестер за съответствие с изискванията за безопасност, като изследователски носител, системата интегрира пет основни тестови модула: Изпитване на променливо/постоянно напрежение, Изпитване на съпротивление на изолация (IR), Изпитване на ток на утечка (LLC), Изпитване на съпротивление на заземяване (GR) и Изпитване на мощност (POWER). Един единствен тестер за електрическа безопасност може да извърши всички тестове за съответствие за електрическа безопасност на едно място. Този документ разглежда концепцията за проектиране на интегрираната система, архитектурата на хардуерния модул и програмируемата софтуерна логика за управление, изброява ключовите технически параметри на цялата машина и демонстрира стойността на приложението на интегрирания тестер за електрическа безопасност при проверка в края на производствената линия, лабораторни научноизследователски и развойни дейности и сценарии за сертифициране от трети страни, като го сравнява с традиционните отделни схеми за тестване. Той предоставя референции за разработване на оборудване за тестване на електрическа безопасност и автоматична трансформация на производствените линии.

Въведение
С непрекъснатото усъвършенстване на вътрешната система за задължително сертифициране 3C и експортните стандарти за домакински електрически уреди, осветителни лампи, медицинско електрическо оборудване, задвижващи двигатели и други продукти, стандартите, включително GB 4706.1-2024, IEC 60335-1:2023, GB 7000-2023 и GB 9706.1-2020, поставят строги изисквания за пълно тестване на артикули, висока повторяемост и проследимост на данните за проверка на електрическата безопасност. Традиционният режим на тестване използва отделни инструменти, включително тестер за издръжливо напрежение, измервател на изолационно съпротивление, тестер за ток на утечка, тестер за заземяване и анализатор на мощност, което има четири очевидни недостатъка. Първо, множество инструменти заемат независими станции, което води до голяма площ и високи разходи за прехвърляне на производствените линии. Второ, честото ръчно превключване на кабелите между различните инструменти причинява големи грешки при човешката работа и дълъг цикъл на тестване. Трето, тестовите данни на всяко устройство се съхраняват независимо, което не може да бъде архивирано и проследено еднакво. Четвърто, разходите за калибриране и поддръжка на множество инструменти остават високи и е трудно да се осъществи контрол на свързването на различни устройства.

На този индустриален фон, интегрираният тестер за електрическа безопасност се превърна в основно направление в научноизследователската и развойна дейност на оборудването за тестване за съответствие с безопасността. Като зрял търговски интегриран тестер за електрическа безопасност, LISUN LS9955 Автоматичният тестер за съответствие с изискванията за безопасност интегрира пет основни функции за тестване на безопасност, поддържа двучестотен тест от 50/60Hz, програмируеми тестови последователности и дистанционно свързване с горния компютър, със звукова и визуална аларма за неуспешни резултати. Той може едновременно да отговори на изискванията за проверка на надеждността на научноизследователските и развойни лаборатории и на крайната проверка на масови производствени линии, като ефективно решава проблемите в индустрията, свързани с традиционните дискретни инструменти. Тази статия извършва задълбочен анализ на логиката за разработване на интегрирана система, техническите параметри и сценариите на приложение, базирани на този тестер за електрическа безопасност.

1 Проектиране на цялостна системна архитектура на интегриран тестер за електрическа безопасност
1.1 Идея за дизайн на интегриран хардуер
Интегрираният тестер за електрическа безопасност изоставя простия режим на снаждане на множество инструменти и използва двуядрена архитектура на управление, комбинираща FPGA и ARM главен контролер. Вътре са вградени пет независими подмодула за генериране и събиране на сигнали, които споделят LCD екран за взаимодействие човек-машина, захранващ контур, контур за безопасно разреждане и комуникационен интерфейс. Хардуерът е разделен на пет функционални модула:
• Генератор на променливо/постоянно напрежение: Широк диапазон на високо напрежение от 100V до 4000V с независима верига за превключване на променливо/постоянно напрежение. Реализира се отчитане на ток на утечка в реално време, за да се провери якостта на изолацията под високо напрежение.
• Устройство за измерване на изолационно съпротивление: DC тестово напрежение в диапазона от 100V до 1000V с високопрецизна верига за вземане на проби с високо съпротивление, която количествено определя дефекти като стареене и повреда на изолационната среда.
• Устройство за възбуждане и събиране на данни за ток на утечка: Симулира действително захранване от електропреносната мрежа с входно напрежение AC 10~300V, за да открие риск от утечка на ток върху корпуса на продукта при нормални работни условия.
• Устройство за тестване на заземяване: Висок променливотоков изходен ток (1~30A) за измерване на съпротивлението на защитната заземителна верига и проверка на надеждността на канала за разреждане на тока на повреда.
• Устройство за анализ на електрически параметри на захранването: Събира синхронно напрежение, ток, активна мощност и коефициент на мощност, реализирайки интегрирано откриване на електрическата безопасност и производителността на товара.

Цялата машина е оборудвана с електрическа предпазна бариера и контур за бързо разреждане. Остатъчният заряд с високо напрежение се освобождава автоматично след всеки тест, за да се избегнат потенциални рискове за безопасността при работа с високо напрежение. Унифицирана шина за събиране на сигнали елиминира синхронното отклонение при вземане на проби между отделните инструменти, а общата точност на измерване е по-висока от тази на комбинацията от дискретно оборудване.

1.2 Проектиране на програмируема софтуерна система за управление
Този тестер за електрическа безопасност е оборудван с вградена програмируема система за тестване, която поддържа съхранение на 50 групи програми. Всяка програма може да бъде редактирана с 8 непрекъснати стъпки на тестване, а потребителите могат свободно да комбинират последователности за тестване на издържащо напрежение, съпротивление на изолацията, ток на утечка, съпротивление на земята и захранване, за да се адаптират към стандартните процедури за тестване на различни продукти. Основните функции на софтуера са изброени, както следва:
• Персонализируема оценка на прага: Граничните стойности за PASS/FAIL могат да бъдат предварително зададени от потребителите, а звуковите и визуалните аларми с червен екран ще се задействат автоматично, след като резултатите от теста надхвърлят границите.
• Синхронно показване на един екран: Зададените параметри в реално време, измерените данни и резултатите от оценката се показват на един LCD екран, без да е необходимо да се превключва между различни инструменти.
• Интерфейс за дистанционно управление: Резервираните комуникационни портове могат да се свързват с фабрични MES системи и софтуер за компютърно тестване, за да се реализира автоматично тестване без надзор.
• Адаптивна продължителност на теста: Времето за тестване може да се регулира от 0 до 999.9 секунди, отговаряйки на изискванията за краткосрочна фабрична проверка и дългосрочен тест за надеждност и стареене.
• Адаптивно превключване на честотата: Вграден превключвател на захранващата честота 50Hz/60Hz за адаптиране към тестове за сертифициране на продукти за вътрешния и чуждестранния пазар.

2 Основни технически параметри на LISUN LS9955 Електрически тестер за безопасност
Като интегриран тестер за електрическа безопасност, LS9955 обхваща пет теста за съответствие с безопасността едновременно. Измервателният диапазон, точността и изходните спецификации на всеки модул са показани в Таблица 1:
Таблица 1 Пълнофункционални технически параметри на LISUN LS9955 Интегриран тестер за електрическа безопасност

Както е показано в таблицата по-горе, всички индикатори на този интегриран тестер за електрическа безопасност напълно отговарят на граничните изисквания на основните национални и международни стандарти за безопасност, включително GB 4706 и IEC 60335. Неговият обхват на измерване покрива изискванията за тестване на малки адаптери към мощни домакински уреди и осветително оборудване. В сравнение с отделните инструменти, интегрираната схема използва унифицирана калибровъчна референтна стойност, с по-висока обща последователност на измерванията и елиминиране на систематични грешки между множество устройства.

3 основни предимства на интегрирания тестер за електрическа безопасност в сравнение с традиционното дискретно оборудване
3.1 Значително подобрена ефективност на производствената линия
Традиционното дискретно тестване изисква 4 до 5 пъти ръчна подмяна на окабеляване и превключване на инструмента, а времето за тестване на един продукт достига 60~90 секунди. Чрез приемането LISUN LS9955 Вграден тестер за електрическа безопасност, всичките пет теста могат да бъдат завършени с еднократно окабеляване, а програмируемите последователности се изпълняват автоматично на свой ред. Времето за тестване на един продукт е намалено до 20~35 секунди, което увеличава дневния производствен капацитет на производствената линия с повече от 50%. По-малкото ръчни операции намаляват рисковете от погрешна преценка, причинени от грешки при окабеляването.

3.2 Опростени разходи за оборудване и експлоатация и поддръжка
Дискретното решение изисква закупуването на пет отделни инструмента, включително тестер за издръжливо напрежение, тестер за изолация, тестер за ток на утечка, тестер за съпротивление на заземяване и анализатор на мощност, което води до високи разходи за снабдяване, калибриране и поддръжка на резервни части. Един единствен интегриран тестер за електрическа безопасност замества пет дискретни инструмента, намалявайки заеманата площ със 70% и годишните разходи за калибриране с 60%, което значително намалява трудността при управление на оборудването на производствените линии.

3.3 Интегрирани и проследими данни от тестове
Всички тестови данни на интегрираната система се съхраняват унифицирано в локалното устройство за съхранение и могат да бъдат качени синхронно във фабричните MES системи чрез дистанционна комуникация. Данните за издържащото напрежение, съпротивлението на изолацията, тока на утечка, съпротивлението на земята и мощността на всеки тестван продукт са свързани с уникален сериен номер на продукта, което отговаря на изискванията за проследимост на данните на CCC и CE сертификатите. За разлика от това, данните от отделни инструменти се съхраняват отделно, податливи на загуба или подправяне по време на ръчно обобщаване, което не отговаря на съвременните системи за контрол на качеството.

3.4 Проектиране на интегрирана защита за безопасност
Цялата машина интегрира електрическа защитна бариера, бързо разреждане при високо напрежение, многослойна защита от претоварване по ток и пренапрежение. Остатъчното високо напрежение се разрежда автоматично след всеки тест. Множество източници на високо напрежение в дискретно оборудване носят припокриващи се рискове за безопасността от високо напрежение, докато интегрираният тестер за електрическа безопасност използва унифициран предпазен контур за намаляване на инцидентите с токов удар в лаборатории и производствени линии.

4 сценария на приложение на интегриран тестер за електрическа безопасност
4.1 Крайна инспекция на домакински уреди и осветителни тела в масово производство
Крайната проверка на битови климатици, електрически ютии, LED лампи, кухненски и бански уреди изисква едновременна проверка на изолацията, заземяването, течовете и параметрите на захранването. LISUN LS9955 Тестерът за електрическа безопасност може да се използва на автоматични производствени линии, съчетан с автоматични електрически инсталации, за да се извърши пълно тестване за съответствие с изискванията за безопасност на артикулите на партиди, със звукови и визуални аларми за автоматично сортиране на неквалифицирани продукти.

4.2 Проверка на надеждността в научноизследователски и развойни лаборатории
Етапът на научноизследователска и развойна дейност на продукта изисква многократни тестове за стареене под високо напрежение, дългосрочна изолация и цикли на натоварване. Програмируемите тестови последователности могат да задават множество циклични тестове и автоматично да записват дългосрочни тестови данни, замествайки ръчното наблюдение на множество отделни инструменти и съкращавайки цикъла на проверка на съответствието с изискванията за безопасност на новите продукти.

4.3 Тестване на медицинско електрическо оборудване
В съответствие със стандарта за медицинска електрическа безопасност GB 9706.1, оборудването осъществява високопрецизно измерване на нисък ток на утечка, отговаряйки на строгите изисквания за граница на утечка на монитори за пациенти, физиотерапевтични устройства и друго медицинско оборудване, и предоставяйки съвместими тестови данни за проверка за регистрация на медицински изделия.

4.4 Институции за тестване и сертифициране от трети страни
Един-единствен инструмент обхваща основни елементи за тестване на безопасност за множество категории продукти, намалявайки количеството инструменти, конфигурирани в лабораториите, позволявайки бързо предварително тестване на пробите на клиентите и подобрявайки капацитета за приемане на поръчки от сертифициращите лаборатории.

5 Заключение и перспектива
Представен от LISUN LS9955, интегриран тестер за електрическа безопасност Реализира цялостна интеграция на пет тестови функции, включително AC/DC издържащо напрежение, съпротивление на изолацията, ток на утечка, съпротивление на земята и тест за захранване, чрез интегрирани хардуерни модули и програмируемо координирано софтуерно управление. Решава недостатъците на традиционните дискретни схеми за тестване на безопасност по отношение на ефективността на тестването, цената на оборудването, управлението на данните и безопасността на работа, като се адаптира напълно към изискванията за тестване на безопасност през целия жизнен цикъл на домакински уреди, осветление, медицински изделия, двигатели и други електрически продукти.

В бъдеще научноизследователската и развойна дейност в областта на тестери за електрическа безопасност ще се развива в посока на по-висока интелигентност: ще бъдат добавени алгоритми за идентифициране на дефекти с изкуствен интелект, за да се локализират автоматично точки на повреда, като например пробив на изолацията и лошо заземяване; ще се разшири безжичното качване на данни от IoT; ще бъдат интегрирани многоканални паралелни модули за тестване, за да се адаптират допълнително към безпилотни интелигентни производствени фабрики. Интеграцията, автоматизацията и дигитализацията ще се превърнат в основните тенденции в научноизследователската и развойна дейност на тестери за електрическа безопасност, осигурявайки по-ефективна и точна техническа поддръжка за контрол на качеството на безопасността на електрическите продукти.