周立功致远电子功率计在电容功耗自动化测试中的应用
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周立功致远电子:现代家电之空调性能的测试摘要:越来越多的家电产品都采用了变频技术,本文来跟大家分享下变频家电测试的难点到底在哪里呢?全球气候变暖逐渐变成人们茶余饭后谈论的话题,不仅引起了大众的关注,工业界也行动起来,大力推进节能和使用替代能源。
如由节能法、能源之星等组成的功耗削减举措对家电产品的运行模式就提出了要求。
越来越多的家电产品都采用了变频技术,在节约能耗的同时亦令产品的波形信号发生了畸变。
而且由于变频的应用导致在家电运行过程中,频繁地改变工作状态,导致工作电流发生大范围变化,电流可从几十安降到几毫安。
那么,到底什么样的仪器才能满足对空调等变频家电的测试测量要求呢?这里我们以空调为例,来跟大家分享下变频家电的测试的难点到底在哪里呢?测试难点1、变频家电在节约能耗的同时亦令产品的波形信号容易发生畸变。
这些畸变的波形都是非正弦信号,如脉冲波、三角波、矩形波、梯形波和脉冲波等,含有丰富的高频谐波分量。
普通的功率计由于采样率与带宽限制,无法对高频成分进行准确测量,因此其测量值与真实值存在巨大差距。
2、一般的功率测量仪器在积分模式下只允许同一量程下进行功率测量,无法满足对变频家电功率的正确测量。
解决方案那应该如何解决这些测量难点呢?周立功致远电子站在您的角度,为您提供了具体可靠的解决方案。
图1 家用和办公电器测试图最新推出的PA300系列功率计具有以下特性:●最高500KS/s采样率,300KHz带宽;●标配同步测量谐波(高达50次)与总谐波失真(THD),符合IEC61000-4-7谐波测量标准;●在积分模式下能够自动切换量程,支持宽电流: 50μA~20A范围测量;●功率测量精度高达0.1%;●标配丰富的通信接口,USB Host、USB Device、GPIB、RS-232及以太网。
500KS/s采样率:根据奈奎斯特采样定律,仪器采样率要高于输入信号最高频率的两倍。
致远电子功率计具有500KS/s的采样率,能够测量畸变的波形中丰富的高次谐波。
周立功致远电子如何做到专业的电源模块热设计摘要:历史上是否真的有悬丝诊脉之事?病人的脉象能否通过丝线传导给医生呢?这个目前都是一个疑问。
但是,周立功致远电子通过“悬丝”测温是真有其事,下面就一步步的揭开它的庐山真面目。
电源模块属于灌胶模块类产品,基本都是由外壳、电路板、灌封胶(聚氨酯)组成。
电源模块由于是发热类器件,在研发过程中需要严格测试其内部元件的温升,来保证电源模块的使用寿命。
怎样才能测试到内部元件温度呢?那就需要用到“悬丝”测温了。
图1 悬丝诊脉测试温度都会想到红外测温、热电偶测温等,用于模块内部测温方案,只有采用埋热电偶的方式测试。
热电偶需要配合数据采集设备,一般分为两种,一种是简单的手持式采集,另外一种是台式数据采集设备。
一、手持式温度采集设备此类设备优点是便携、可方便移动。
缺点是测温点少、不可实时记录温度曲线。
图2 手持式温度采集设备二、台式温度采集设备台式数据采集类设备的优点是测温点数多、配合上位机软件可实时记录温度曲线,缺点是不便于携带,只可固定测试温度。
图3 台式温度采集设备由于电源模块内部需要测试的温度点较多,同时需要实时记录温度曲线,来分析电源模块的热平衡情况。
所以,台式温度采集设备比较适合电源模块的研发测试。
三、热电偶线材的准备进行温度测试,除了有采集设备外我们还需要热电偶。
市面上有两种来源,一种是购买成品热电偶,另外一种是购买线材自行制作的,并可重复性使用。
图4 成品热电偶线图5 热电偶线材我们有了热电偶线材,还需要制作热电偶。
主要工作就是焊接热电偶线材。
图6 焊接设备及焊接好的热电偶电源模块研发过程中测试电源模块内部温度需要将热电偶布到模块内部元器件表面,让后再进行灌胶,灌胶后的产品如图7。
布完点后,在按照设计要求测试高温温升性能,保证选择的元器件温度都在设计范围内。
最终,通过温度曲线再判断电源模块的热设计是否合理。
通过上诉描素,你现在应该了解“悬丝”测温的真相了吧。
功率计使用场景功率计是一种用于测量电路中功率的仪器。
它可以测量电路中的电压、电流和功率等参数,从而帮助工程师了解电路的性能和效率。
功率计广泛应用于电力、电子、通信、航空航天等领域,下面将介绍功率计的使用场景。
1. 电力行业在电力行业中,功率计被广泛应用于电力系统的监测和控制。
例如,电力公司可以使用功率计来测量电网中的电压、电流和功率等参数,以确保电网的稳定运行。
此外,功率计还可以用于测量发电机的输出功率和效率,以及变压器的损耗和效率等。
2. 电子行业在电子行业中,功率计被广泛应用于电子设备的测试和调试。
例如,电子工程师可以使用功率计来测量电路板上各个元件的功率消耗,以确定电路的效率和稳定性。
此外,功率计还可以用于测试电源的输出功率和效率,以及电池的容量和寿命等。
3. 通信行业在通信行业中,功率计被广泛应用于无线电设备的测试和调试。
例如,通信工程师可以使用功率计来测量无线电发射机的输出功率和频率,以确保无线电信号的质量和稳定性。
此外,功率计还可以用于测试天线的增益和方向性,以及无线电设备的功耗和效率等。
4. 航空航天行业在航空航天行业中,功率计被广泛应用于航空器和航天器的测试和调试。
例如,航空工程师可以使用功率计来测量飞机发动机的输出功率和效率,以确保飞机的性能和安全。
此外,功率计还可以用于测试航天器的电力系统和通信系统等。
5. 实验室和教育在实验室和教育领域中,功率计被广泛应用于科学研究和教学实验。
例如,物理学家可以使用功率计来测量光源的亮度和能量,以研究光学现象。
此外,功率计还可以用于教学实验,例如测量电路中的功率和效率等。
功率计是一种非常重要的仪器,它在各个领域都有广泛的应用。
无论是在电力、电子、通信、航空航天还是实验室和教育领域,功率计都可以帮助工程师和科学家了解电路的性能和效率,从而提高工作效率和科研水平。
周立功致远电子:电磁炉等大电流设备的测量解决方案概述“全电气化”在不知不觉中已经融入进了我们的生活,像厨房用具、热水器及其他家用设备均通过电力来驱动。
随着市场需求的增长,IH(感应加热)电磁炉以其更加安全的性能逐步取代了燃气灶具。
IH电磁炉利用大电流产生强大的热电能并转化成热能。
这样的大电流设备的测试测量又对测量仪器提出了怎样的要求呢?测试要求:1、是否支持宽电流范围直接输入的功能?2、测量项的精度是否可靠?可否实现监测和记录所有测试项目的数据,以便了解设备的工作状态?随着家用设备的逐步改善,测量仪器的研制也是紧跟其后,周立功致远电子的PA310功率计的设计完全考虑到了现代家电的变化趋势,可以为您在测量IH电磁炉这样的大电流设备时提供合适的解决方案。
图1 IH电磁炉测试图解决方案流经IH电磁炉的大电流可以直接输入到PA310,无需电流传感器或其他设备即可测量电压、电流、功率、谐波失真(THD)以及其他参数。
●直接输入大电流:20Arms;单分流器设计的功率计往往精度低,并且温漂非常大。
PA310功率计采用了双分流器技术,电流可以直接输入量程从5mA-20A,无需电流传感器便可直接连接IH电磁炉与功率计。
●高精度功耗测量:0.1%;功率计的功率测量精度可达0.1%,由于双分流器技术的应用,可以保持分流电阻的温度稳态变化,降低温漂,可以实现从小电流到大电流测量时都能保证0.1%的功率测量精度。
●最多可同时显示4个测量项,并且支持同步测量谐波(最高可达50次)和总谐波失真。
且标配有专门的PAM上位机分析软件,监测和记录所有测试项目的数据。
图2 PAM软件测量PA310功率计独特的设计,不仅可以进行大电流设备直接测量,而且在大电流测量时仍能保证高达0.1%的基本精度,值得信赖!。
周立功发布最新力作《ZLG72128编程指南》2019年4月2日,由周立功教授主导撰写的新书《ZLG72128编程指南》正式完结。
本编程指南旨在为用户提供编程指导,书中列举了大量的程序范例,使用户可以尽可能充分的理解ZLG72128的各种功能以及相应API的使用方法,快速上手,设计并开发出稳定可靠的应用程序。
一、ZLG72128的诞生在嵌入式系统中,数码管和键盘使用得十分广泛,特别是一些需要简单人机交互的应用场合:仪器仪表、工业控制器、条形显示器、控制面板等。
在传统设计中,往往使用MCU 的I/O口直接驱动数码管和键盘,这种设计有着明显的缺点:十分耗费系统的I/O资源(数码管和键盘都很耗费I/O口)和CPU资源(数码管和按键扫描均需占用CPU资源)。
为了解决传统设计中的缺陷,广州立功科技股份有限公司(/,后文简称ZLG)研发设计了一款专用芯片:ZLG72128。
该专用芯片可以同时管理32只按键和12个数码管(或96个LED,每个数码管实质由8个LED组成,共计96个LED)。
主控MCU与ZLG72128之间采用标准I2C接口通信,最少仅需2根线。
由此可见,使用该专用芯片可以极大的节省主控MCU的I/O资源。
同时,数码管显示和键盘扫描完全由该专用芯片管理,这也会减轻主控MCU的CPU负担以及软件工程师的编程负担(无需开发数码管扫描和按键扫描相关的程序)。
为便于更好的适应行业需求,除了基础的数码管显示和键盘管理功能外,ZLG72128还提供了丰富的扩展功能:对于数码管显示,为丰富显示效果,还支持闪烁、移位、段控制等功能;对于键盘管理,还提供了功能键、长按、连击计数等功能。
二、存在的问题诚然,市面上已经有一些与ZLG72128功能类似的专用芯片,但这些芯片实质很难快速应用到实际项目中。
这是因为,一个好的产品,不仅仅是一系列硬件的堆叠,还需要优质软件的密切配合。
而这正是市场所缺少的,使用某个芯片前往往需要花费大量的精力阅读数据手册,了解底层细节(寄存器),再针对特定的系统(自有系统、Linux、FreeRTOS……)编程,即使芯片厂商提供了一些Demo资料,由于可移植性的问题,往往也还是需要花费大量的时间移植、测试、验证。
周立功致远电子功率计在电容功耗自动化测试中的应用摘要:时代的节能步伐不断前进,电容的功耗测试逐渐兴起。
致远电子PA310功率计助力某大型电容生产企业攻克五大难题,完成电容功耗自动化测试。
周立功致远电子华南地区的重要合作伙伴——某大型电容生产企业,接到欧美客户要求将每个薄膜电容的功耗作为产品的测试指标之一。
由于该电容企业之前没遇到这种要求,所以没有合适的测试系统,而且市场上也没有成熟的测试方案。
为此,该电容企业联合周立功致远电子采用新一代PA300系列高精度数字功率计对现有系统进行了改造升级,过程中我们共同攻克了五大难题。
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-1 电容自动化测试系统
1. 自动化测试I/O通信问题
针对大规模的电容测试,自动化测试是测试方案的首要条件。
该电容企业现有的测试系统是数字I/O通信,而市场上的功率测试仪器并不支持数字I/O通信,这成了测试方案的第一大难题。
针对此,周立功致远电子为该电容企业做了定制化设计,更改后PA310全面兼容测试系统的数字I/O通信,具有1个输入I/O口、1个输出I/O口。
当被测电容通过流水线到达测量位置时,位置检测夹具发出一个脉冲给功率计的输入I/O,触发PA310进行功率测量,功率计将测量值与预先设置好的功率参考值对比判断被测电容是否合格,电容合格则通过,不合格则发出一个脉冲,使执行器将电容移到不合格箱子里,实现完美的自动化测试。
2. 功率因数角φ将近90°
待测电容的功率因数角φ=arcos((0.0028/5.8)/3.14*180)=89.97°。
因为电容功率是根据这个偏差φ进行运算的,因此测试仪器需要具有0.01°的相位角分辨率,才能准确测量电容的功率。
而且在仪器本身的模拟通道中,电压、电流产生不同的相移△φ也会影响功率因数角φ的测量。
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-2 功率因数角
PA310 高精度数字功率计内部采用了100MHz同步采样时钟,保证了相位角接近90°时,依然能达到0.01°的分辨率。
并通过标准源和数学建模运算,使硬件上电压电流通道的相位差为零,同时对各个量程的相位校准,使在每个量程测试的功率值完全一致,从而消除PA310本身相移的影响,精准测量待测电容的功率因数角。
3. 电容电流低于30mA
待测电容的电流,电容内部电感L、电阻R 等寄生参数的影响,使低于30mA电流会有轻微的震荡。
另外,由于电流本身的值小,经过外部连接线,又会耦合外部的噪声,影响电流的测试。
微小电流测量,正是PA310功率计发挥作用的场合,它采用高精度模拟电路,从硬件上保证信号的调理与采集,最大限度降低原始信号的失真度;并采用全新双分流技术,使PA310在50uA到20A范围具有0.1%的测试精度。
所以,PA310能够完全准确地测量低于30mA的电容电流。
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-3 PA310数字功率计测试结果
4. 每0.4s测试一个电容
测试系统的测试速度大概是100 个/分钟,也就是0.6s 测试一个电容。
实际上,在这整个过程中有1/3 的时间是用于电容通电后的稳定,余下2/3 的时间才能进行电流采集。
而电流采集的时间还需考虑电容通电结束时的不稳定情况,真正对一个电容的测试时间根本不足0.4s。
新一代PA310数字功率计采用了高效的FPGA+DSP设计架构,利用FPGA 的高速逻辑控制及DSP 的强大数据处理能力,高效精确的进行数据采集运算,快速对测试信号做出响应,保证在不足0.4s情况下,也能准确测量每一个电容的电流。
5. 测试现场存在大量高频干扰
电容企业生产线上有大量的机电执行机构,存在着大量的工频高次谐波。
对测试设备会造成很大的干扰,存在测试的不稳定因素。
PA310高精度数字功率计采用了工业四级的设计标准,能够屏蔽测试中的高频干扰,并经过EMI/EMC电磁兼容实验室的层层检测,保证在各种严劣的测试环境中依然高精度稳定工作。