朱乃榕

摘? 要：該文詳細(xì)分析了IEC 60335-1（ED5.1）《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》關(guān)于輸入功率的測(cè)試要求。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，基于智能儀器開發(fā)一款測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)測(cè)試按摩器具的輸入功率，在軟件界面畫出功率變化曲線，便于直觀識(shí)別代表性期間，自動(dòng)判斷適用的測(cè)試方法并給出最終結(jié)果。

關(guān)鍵詞：按摩器具;輸入功率;代表性期間;可視化曲線

中圖分類號(hào)：TM33? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

IEC60335-1（ED4.1）《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》以及更早的版本中，要求在穩(wěn)態(tài)條件下測(cè)試輸入功率。按摩器具作為一種新型家電產(chǎn)品，配有電動(dòng)、電熱及聲光模塊，加之按摩模式多變，使輸入功率會(huì)不停地波動(dòng)變化，不具備穩(wěn)態(tài)條件。針對(duì)這種情況，一般的對(duì)策是將按摩器具輸入功率進(jìn)行一定時(shí)長(zhǎng)的積分，取平均值作為結(jié)果（積分均值法）。但考慮到仍有一些按摩器具輸入功率變化幅度大、大功率維持時(shí)間久的特點(diǎn)，使用積分均值法會(huì)低估真實(shí)結(jié)果，集中使用可能造成供電線路容量不足。在新修訂的IEC 60335-1（ED5.1）版本中，重新定義了輸入功率的測(cè)試方法（期間選擇法），主要通過(guò)識(shí)別代表性期間和計(jì)算大功率時(shí)間來(lái)判斷輸入功率，降低了積分均值法可能造成的低估影響。

1 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法介紹和測(cè)試難點(diǎn)

1.1 直接讀取法

按摩器具以不同模式運(yùn)行，輸入功率維持不變，對(duì)應(yīng)特征一，判定以實(shí)時(shí)值作為結(jié)果。

值得一提的是，由于大多數(shù)按摩器具安裝有電動(dòng)部件，電刷啟停使輸入功率始終存在波動(dòng)，能直接讀取的情況少之又少。

1.2 積分均值法

按摩器具以不同模式運(yùn)行，每秒測(cè)試一次輸入功率（單位為W）并計(jì)入數(shù)組P，單個(gè)模式總運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)20 s。

1.3 期間選擇法

按摩器具以不同模式運(yùn)行，每秒測(cè)試一次輸入功率（單位為W）并計(jì)入數(shù)組P，單個(gè)模式總運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)20 s。

根據(jù)表4，模式C輸入功率變化無(wú)規(guī)律，把1～20測(cè)試點(diǎn)看成一個(gè)代表性期間。算術(shù)平均值5.6 W，2倍算術(shù)平均值11.2 W，大于11.2 W的測(cè)試點(diǎn)有P（3）、P（4）、P（5）、P（6）。代表性期間時(shí)長(zhǎng)為20，大于10%代表性期間時(shí)長(zhǎng)為3，對(duì)應(yīng)特征四，按P（3）、P（4）、P（5）、P（6）數(shù)據(jù)從大到小降序排列后取第3大的數(shù)P（5）或P（4）為結(jié)果，判定輸入功率為16 W。

根據(jù)表5，模式D輸入功率變化具備一定規(guī)律，把7-10或11～14或15～18測(cè)試點(diǎn)看成一個(gè)代表性期間，也可以把7～18測(cè)試點(diǎn)看成一個(gè)代表性期間。以7～18測(cè)試點(diǎn)作為代表性期間，算術(shù)平均值12 W，2倍算術(shù)平均值24 W，大于24 W的測(cè)試點(diǎn)有P（9）、P（13）、P（17）。代表性期間時(shí)長(zhǎng)為12，大于10%代表性期間時(shí)長(zhǎng)為2，對(duì)應(yīng)特征四，按P（9）、P（13）、P（17） 數(shù)據(jù)從大到小降序排列后取第2大的數(shù)P（13）為結(jié)果，判定輸入功率為26 W。

由表2～表5得知，如果無(wú)視功率變化特征，一律采用積分均值法會(huì)低估測(cè)試結(jié)果，選擇不同測(cè)試方法的前提是準(zhǔn)確識(shí)別出代表性期間和判斷大功率持續(xù)時(shí)間。目前，國(guó)內(nèi)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)大多使用具備積分功能的電量?jī)x，只能整段周期積分，無(wú)法獲取其中某一段功率波動(dòng)情況，做不到識(shí)別代表性期間。如果以人工記錄或錄像監(jiān)控去滿足標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求也不存在操作性（原因是測(cè)試操作中記錄數(shù)據(jù)量太大、測(cè)試周期太久）。

2 數(shù)據(jù)可視化測(cè)試系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)IEC 60335-1（ED5.1）規(guī)定的輸入功率測(cè)試方法，筆者基于智能數(shù)字功率計(jì)，使用Visual Basic編程語(yǔ)言開發(fā)了一套數(shù)據(jù)可視化的按摩器具輸入功率測(cè)試系統(tǒng)（如圖1所示）。該系統(tǒng)在主控機(jī)上運(yùn)行，通過(guò)下達(dá)SCPI指令操控功率計(jì)，讀取實(shí)時(shí)功率并作圖，使不斷波動(dòng)的輸入功率以曲線形態(tài)呈現(xiàn)，達(dá)到數(shù)據(jù)可視化，便于直觀識(shí)別代表性期間，并能夠自動(dòng)判定適用的測(cè)試方法和計(jì)算結(jié)果。

2.1 關(guān)鍵控件參數(shù)設(shè)置

主控機(jī)與功率計(jì)使用RS-232轉(zhuǎn)USB串口方式通信。

系統(tǒng)MSComm串口控件設(shè)置如下：波特率：115200、校驗(yàn)位：無(wú);數(shù)據(jù)位：8;停止位：1。

系統(tǒng)依靠Timer定時(shí)器控件完成功率讀取和作圖功能，定時(shí)器設(shè)置如下（簡(jiǎn)要）：

Private Sub Form_Load（）

Timer.Interval=X? ? ‘X為測(cè)試間隔，單位ms。如果100 ms讀取一次功率，則X=100

Timer.Enabled=True

End Sub

Private Sub Timer（）

If N < （F + 1） Then? ? ‘N為當(dāng)前測(cè)試次數(shù)，F(xiàn)為測(cè)試總次數(shù)。假設(shè)測(cè)試間隔0.1 s，總時(shí)長(zhǎng)5 min，則測(cè)試總次數(shù)F為3 000。N從1開始，每隔0.1 s讀取一次功率，直到第3 000次結(jié)束

MSComm.Output="MEASURE：POWER：ACTIVE？" 'MEASURE：POWER：ACTIVE？為SCPI指令，意為詢問(wèn)當(dāng)前輸入功率

Picture.Line （N-1，P（N-1））-（N，P（N））? ? ‘從上次測(cè)量點(diǎn)位畫線到該次測(cè)量點(diǎn)位，N為測(cè)試次數(shù)代表橫軸，P數(shù)組為測(cè)試數(shù)據(jù)代表縱軸。P（N）為該次測(cè)量功率值，在前一條MSComm.Output詢問(wèn)指令發(fā)出后由MSComm.CommEvent事件響應(yīng)立即得到回復(fù)，讀取功率

End If

N=N+1? ? ‘讀取功率和畫線后，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次測(cè)量

End Sub

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行流程和數(shù)據(jù)處理算法

系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程大致如下：

測(cè)試前，設(shè)置系統(tǒng)測(cè)試間隔和總時(shí)長(zhǎng)。測(cè)試間隔一般設(shè)置為100 ms，測(cè)試總時(shí)長(zhǎng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及產(chǎn)品自聲明。

啟動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)每100 ms間隔讀取一次按摩器具輸入功率并存入數(shù)組，同時(shí)畫出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)曲線。隨著測(cè)試周期完結(jié)，整個(gè)周期內(nèi)的輸入功率波動(dòng)曲線完整呈現(xiàn)。

選擇出代表性期間，使用左/右邊界線移動(dòng)卡位到代表性期間，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)左/右邊界線所在點(diǎn)位的時(shí)刻，計(jì)算2點(diǎn)時(shí)刻間所有數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，并統(tǒng)計(jì)大于2倍算術(shù)平均值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與4個(gè)特征相匹配，對(duì)應(yīng)到特征后就使用相應(yīng)測(cè)試方法，顯示計(jì)算結(jié)果。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理算法與IEC 60335-1（ED5.1）規(guī)定完全一致，如圖2所示。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)能夠顯示實(shí)時(shí)輸入功率、剩余測(cè)試周期、最大輸入功率等。曲線動(dòng)態(tài)作畫使無(wú)論數(shù)據(jù)變化多么劇烈都不會(huì)超出軟件邊界，在測(cè)試周期完結(jié)后系統(tǒng)會(huì)將所有數(shù)據(jù)存入TXT文件放在指定文件夾內(nèi)方便查閱和比對(duì)。

在使用左/右邊界線移動(dòng)卡位到代表性期間時(shí)，邊界線的時(shí)刻點(diǎn)位、對(duì)應(yīng)功率、代表性期間的點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)、期間均值、推薦取值測(cè)試方法、測(cè)試結(jié)果等都由系統(tǒng)自動(dòng)給出，僅需操作2根光標(biāo)左右移動(dòng)即可（如圖3所示）。

數(shù)字功率計(jì)通過(guò)計(jì)量，測(cè)試精度高。數(shù)據(jù)處理算法嚴(yán)格按照IEC 60335-1（ED5.1）規(guī)定，測(cè)試過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)不作任何修改，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗(yàn)的復(fù)現(xiàn)性。經(jīng)驗(yàn)證，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)不存在遺漏、延遲、錯(cuò)位等現(xiàn)象，證實(shí)系統(tǒng)可靠性遠(yuǎn)高于人工。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者研發(fā)的按摩器具輸入功率測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)讀取功率并作圖，將龐大的數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)換為可視化曲線，有利于直觀識(shí)別代表性期間，能夠自動(dòng)判定計(jì)算，極大地降低了測(cè)試難度，提高測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]趙爽，李峰，岳京松，等.家電產(chǎn)品輸入功率標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法研究[J].家電科技，2014（11）：36-38.

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