一種溫控開關壽命測試儀的設計方案

　　摘要

　　近年來，精美、實用、方便、快捷的電熱水壺開始走進千家萬戶，中國已成為世界最大電熱水壺市場。但據最新資料顯示：

　　電熱水壺的損壞或者不能正常工作，絕大部分是由于溫控部件損壞所造成的，因此本文提出了一種溫控開關的壽命測試儀的設計方案，該方案能夠估計溫控部件的壽命、進而能通過改進溫控開關從而達到延長電熱水壺壽命的目的。

　　本方案所設計的測試儀器主要用于水壺溫控開關壽命測試，裝好測試樣品，測試儀能自動完成溫控開關的壽命測試，測試階段不需要人工參與，測試結束或者途中發生故障都能發出聲光指示。經驗證該儀器能實現自動化的工作，大大減少測試人員工作負擔，提高測試效率。

　　0 引言

　　近年來，精美、實用、方便、快捷的電熱水壺開始走進千家萬戶。電熱水壺行業經過十余年發展，目前國內擁有量達幾千萬臺，中國已成為世界最大電熱水壺市場，且發展前景廣闊，估計僅是廣東地區，每年電熱水壺產量就超過了3000 萬臺。但最新抽查顯示：市場上有約30% 的電熱水壺不合格，使得購買水壺的消費者權益難以保障。行業進入門檻低、規模企業少、作坊式企業的質量意識差是導致電熱水壺質量低劣的最直接原因。為規范電熱水壺市場，保障消費者的權益，我國《電水壺性能要求及試驗方法》安全標準已于2009 年5 月開始實施。

　　電熱水壺產品質量不合格，90% 以上都是由電熱水壺的開關失效造成，電熱水壺開關壽命較短，容易失效，使用一段時間后無法煮開水的現象。本文研究目的在于研發并設計一臺電熱水壺的測試儀，用于測試電熱水壺開關壽命，即電熱水壺開關接通的次數。該測試儀不需要人員參與，只要裝好測試樣品開關，測試完成或者發生故障都能發出聲光指示，全自動化的工作，大大減少測試人員工作負擔，提高效率。本文研究的測試儀具有一定的創新性、實用性和工程性，并在廉江迪艾斯電器廠投入使用，效果良好，具有一定的經濟效應和現實意義。

　　1 溫控開關結構及易出現問題部分

　　溫控開關結構圖 如圖1 所示，主要是是采用碟形的雙金屬片 作為溫度傳感部件，如圖2 所示，溫控開關的工作原理為：當溫度升高時，碟形片將產生相應的變形，而當溫度達到碟形片產生變形的值時，碟形片的突跳依靠其它器件的機械傳動，使觸頭迅速動作以接通或切斷電流。動作溫度范圍：30℃ -300℃。

　　溫控開關易出現的問題有3 點：首先，當溫控開關的雙金屬碟片本身跳變的溫度過高，電熱水壺的蒸汽無法使雙金屬碟片達到跳變的溫度，造成溫控開關無法切斷電流，電熱水壺的水一直在沸騰無法停止造成危險；其次雙金屬片屬于機械加工的配件，跳變和復位是有機械壽命的，材料問題或者加工問題對雙金屬片壽命有直接影響，假設以1 個水壺1 天正常使用5 次為例，一年則接近2000 次，要保證水壺正常買賣使用5 年以上，則須保證溫控開關或者雙金屬片壽命在10000 次以上；最后溫控開關的小彈簧與雙金屬片一樣，也是機械加工的配件，其壽命也直接影響著溫控開關乃至電熱水壺的壽命。因此研究和設計溫控開關壽命測試儀實質上是測試雙金屬片和跳變小彈簧的壽命測試儀，在實際的生產測試中，選擇抽檢的方式進行測試。

　　2 溫控開關測試儀的技術方案

　　該測試儀器的總體系統圖 如圖3 所示，并可分為3 部分：

　　電路部分、機械部分和安裝底座部分。

　　第一、電路板部分：該部分以單片機（MCU）為智能控制的核心，通過DS18B20 溫度傳感器采集測試水壺的水溫，傳到MCU 作為處理，并在LED 或者數碼管中顯示，測試遇到故障或者測試完成會發出相應聲光指示。電路原理圖如圖4 所示。

　　第二、機械部分：電磁鐵開合部分，來控制開關接通和斷開，測試水壺，提供真實的AC220V 電壓和1500W 的功率加載在開關的觸點上。機械結構圖如圖5 所示。

　　第三、底座部分：固定測試儀的電路板、電磁鐵、溫控開關和開關電源。

　　第四、軟件部分，采用C 語音對底層的MCU 進行程序開發，程序流程圖如圖6 所示。