摘? 要：針對產(chǎn)品電老煉環(huán)節(jié)中損壞報廢或開路導(dǎo)致老煉失敗的問題進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)由短路導(dǎo)致的損壞報廢比約為3%，開路導(dǎo)致電老煉失敗時有發(fā)生，嚴(yán)重影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制。圍繞這一問題，開展無線電探測器電老煉全過程監(jiān)控和保護(hù)的研究，并進(jìn)行了監(jiān)控系統(tǒng)的承制與應(yīng)用工作。該系統(tǒng)已獲發(fā)明專利，是一款具有單套、多套產(chǎn)品實(shí)時監(jiān)控、聲光報警等集成多功能的無線電探測器電老煉監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對電老煉產(chǎn)品全狀態(tài)監(jiān)控保護(hù)。

關(guān)鍵詞：無線電;探測器;電老煉;斷電保護(hù);開路報警

中圖分類號：TP274? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）01-0035-05

Development and Application of Radio Detector Electric Aging Monitoring System

HU Zongxu

（General Technology Department，The 10th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，

Chengdu? 610036，China）

Abstract：In response to the problem of damage to the residential refining link，it has been investigated，and the damage caused by short-circuit failure is about 3%，and there is a failure of electric aging，which has occurred，seriously affecting product production efficiency and quality control. To solve this problem，the whole process monitoring and protection of radio detector electric aging are studied，and the monitoring system is designed and applied. The system has been patented. It has a multi-functional radio detector electric aging monitoring system，such as single set，multiple sets of product real-time monitoring，sound and light alarm. It can realize the full state monitoring and protection of electric aging products.

Keywords：radio;detector;electric aging;power off protection;open circuit alarm

0? 引? 言

無線電探測器近年來廣泛應(yīng)用于軍民領(lǐng)域，具有無線接收、發(fā)射、調(diào)制解調(diào)功能，可通過特殊算法實(shí)現(xiàn)特定距離探測的新型電子產(chǎn)品。

電老煉篩選試驗是指在一定時間內(nèi)對元器件或產(chǎn)品施加一定的應(yīng)力（通常是高于其正常使用的壓力），如電壓、電流、溫度等，目的是剔除一些有缺陷的元器件，減少或消除因元器件失效而帶來的損失，從而提高元器件或產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性。該篩選方法已在工業(yè)生產(chǎn)尤其是電子制造業(yè)、軍工和航空航天領(lǐng)域中被廣泛采用。

中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所是國內(nèi)唯一一家能夠研發(fā)和批量年產(chǎn)近7 000套軍民用對應(yīng)多種型號無線電探測器的單位，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范要求，無線電探測器在生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要電老煉篩選試驗，其目的是消除或減少產(chǎn)品質(zhì)量隱患。而電老煉過程中異常產(chǎn)品的保護(hù)、全過程監(jiān)控、掉電報警等措施對節(jié)約成本、提高效益，確保產(chǎn)品老煉篩選質(zhì)量尤為重要。通過市場調(diào)研及渠道信息檢索，目前尚無同類電老煉監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品或替代品。鑒于此，提出并進(jìn)行了“無線電探測器電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的研制與應(yīng)用”工作。

1? 電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的組成、工作原理及可靠性分析

1.1? 電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的組成

該系統(tǒng)由電源穩(wěn)壓控制、定時開關(guān)機(jī)控制、電流檢測、斷電保護(hù)控制、狀態(tài)指示等各部分電路組成，組成框圖如圖1所示。

由圖1可以看出，無線電探測器電老煉監(jiān)控系統(tǒng)啟動后，外部+8 V供電加到穩(wěn)壓控制電路和定時開關(guān)機(jī)控制電路，穩(wěn)壓控制電路一組輸出+5 V作為各電路的工作電壓，另一組輸出+3.5 V供各控制轉(zhuǎn)換開關(guān)使用。定時開關(guān)機(jī)控制電路可實(shí)現(xiàn)對電老煉產(chǎn)品+8 V供電的控制，從而控制產(chǎn)品的開機(jī)或停機(jī)。定時開機(jī)開啟+8 V經(jīng)延時控制電路延時約800 ms，再通過電流轉(zhuǎn)換控制電路經(jīng)斷電保護(hù)控制電路給電老煉產(chǎn)品上電，目的在于穩(wěn)壓輸出的兩組電壓優(yōu)先供給各控制電路以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時，通過延時后的+8 V減小了加電瞬間電流對被老煉產(chǎn)品的沖擊傷害和不必要的干擾。電流轉(zhuǎn)換控制電路負(fù)責(zé)使小電流轉(zhuǎn)換為大電流，使其多套產(chǎn)品同時工作最大能承受+8 V 300 A左右的大電流通路。斷電保護(hù)控制電路在沒有收到斷電指令時，對被老煉產(chǎn)品正常供電，在收到斷電指令時立即啟動電路功能，斷開對無線電探測器的老煉產(chǎn)品供電。被監(jiān)控保護(hù)的電老煉產(chǎn)品接通+8 V電源后，工作電流被電流檢測電路實(shí)時跟蹤和取樣，將跟蹤取樣信號經(jīng)空載轉(zhuǎn)換開關(guān)電路傳遞給信號比較判斷電路，判斷結(jié)果分四路輸出，分別代表四種狀態(tài)，即（1）電老煉產(chǎn)品正常狀態(tài)時，判斷結(jié)果發(fā)送給工作指示電路，驅(qū)動工作指示燈點(diǎn)亮;（2）電老煉產(chǎn)品開路或工作電流減小時，判斷結(jié)果發(fā)送給小電流啟動預(yù)處理電路，經(jīng)處理后傳遞給聲光報警電路完成聲音與旋轉(zhuǎn)警示燈的故障提醒;（3）電老煉產(chǎn)品短路或工作電流增大時，判斷結(jié)果發(fā)送給大電流啟動預(yù)處理電路，經(jīng)處理后分三路輸出，一路輸出斷電保護(hù)指令傳遞給斷電保護(hù)控制電路，啟動斷電保護(hù)功能，切斷電老煉產(chǎn)品的+8 V供電，另一路輸出到故障指示電路，驅(qū)動故障指示燈點(diǎn)亮作為故障提醒，還有一路輸出給聲光報警電路完成聲音與旋轉(zhuǎn)警示燈的故障提醒;（4）夾具有空缺位時，由于產(chǎn)品整批次電老煉通常為幾十上百套產(chǎn)品，每組夾具放置30套，如果某組夾具有空缺，啟動空載轉(zhuǎn)換開關(guān)控制電路，信號比較判斷電路得到空載信號后將判斷結(jié)果傳遞給空載指示電路，驅(qū)動空載指示燈點(diǎn)亮作為缺位提醒。

1.2? 電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控原理

該監(jiān)控系統(tǒng)通過對老煉產(chǎn)品的實(shí)時監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)大電流斷電保護(hù)及聲光報警，小電流或開路聲光報警，空載時啟動空載開關(guān)并做出相應(yīng)提示，從而達(dá)到產(chǎn)品全狀態(tài)監(jiān)控的目的。

1.2.1? 產(chǎn)品正常狀態(tài)

被老煉產(chǎn)品正常情況下，電流檢測器監(jiān)測到的取樣信號通過空載開關(guān)加到信號比較判斷電路，正常工作指示燈點(diǎn)亮。

1.2.2? 產(chǎn)品電流增大或短路狀態(tài)

被老煉產(chǎn)品電流增大或短路時，電流檢測器監(jiān)測到的取樣信號通過空載開關(guān)加到信號比較判斷電路，判斷結(jié)果傳送給大電流啟動預(yù)處理電路，經(jīng)處理后故障指示燈點(diǎn)亮，啟動大電流斷電保護(hù)電路，斷開對被老煉產(chǎn)品的供電，同時啟動聲光報警電路，實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)和聲光報警。

1.2.3? 產(chǎn)品電流減小或開路狀態(tài)

被老煉產(chǎn)品電流減小或開路時，電流檢測器監(jiān)測到的取樣信號通過空載開關(guān)加到信號比較判斷電路，判斷結(jié)果傳送給小電流啟動預(yù)處理電路，經(jīng)處理后啟動聲光報警電路，從而實(shí)現(xiàn)電流減小或開路時聲光報警功能。

1.3? 關(guān)鍵器件可靠性分析

電流感應(yīng)器決定了電老煉產(chǎn)品的檢測精度和穩(wěn)定度，電磁繼電器決定了電老煉產(chǎn)品斷電保護(hù)的及時性和有效性，二者對該系統(tǒng)的整體性能起著至關(guān)重要的作用，如圖2所示。

1.3.1? 檢測精度及散熱分析

檢測器選用高功率、低阻抗、熱穩(wěn)定好的電流感應(yīng)器。廠家所提供的電流感應(yīng)器的熱穩(wěn)定性曲線圖顯示，工作溫度在25 ℃及以下時檢測精度最佳。為了減小工作及環(huán)境溫度對電流檢測器精度的影響，結(jié)合采用220 V交流風(fēng)扇全工作周期風(fēng)冷散熱及鋁合金機(jī)箱散熱，使機(jī)箱內(nèi)部溫度穩(wěn)定在10 ℃～20 ℃范圍，確保電流檢測器實(shí)時檢測精度，從而有效控制了因系統(tǒng)連續(xù)工作的溫度變化及環(huán)境溫度變化對檢測精度影響。

1.3.2? 斷電保護(hù)動作時間分析

選用小型高靈敏度電磁繼電器，電流超限時能夠及時有效地實(shí)施斷電保護(hù)，可靠性得到有效保證。廠家提供的繼電器資料顯示，斷電保護(hù)繼電器的斷電保護(hù)動作時間≤5 ms。

2? 關(guān)鍵技術(shù)及解決措施

2.1? 大電流斷電保護(hù)技術(shù)

電流超限斷電保護(hù)的同時實(shí)施聲光報警和故障指示燈點(diǎn)亮，還需要將保護(hù)和報警維持足夠長的時間，這是其中的技術(shù)難點(diǎn)。在檢測電路中，電流檢測器監(jiān)測到被老煉產(chǎn)品電流增大或短路時，取樣信號通過空載開關(guān)加到信號比較判斷電路，判斷結(jié)果傳送給大電流啟動預(yù)處理電路，經(jīng)過處理后啟動大電流斷電保護(hù)電路，斷開對被老煉產(chǎn)品的供電，而由于被老煉產(chǎn)品已經(jīng)被實(shí)施斷電，電流檢測器已經(jīng)無法監(jiān)測到任何取樣信號通過空載開關(guān)，無任何信號傳送給信號比較判斷電路，判斷結(jié)果最終導(dǎo)致大電流斷電保護(hù)電路失效、聲光報警電路失效、故障指示燈無法點(diǎn)亮，產(chǎn)品又被重新加上電繼續(xù)工作，致使產(chǎn)品未能得到有效保護(hù)。

由于被監(jiān)控的產(chǎn)品工作電流小，分別為500 mA和1 A左右，需要同時監(jiān)控多套產(chǎn)品，并且是每套產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)獨(dú)立監(jiān)控，在設(shè)計保護(hù)電路時為了突破技術(shù)難點(diǎn)，采用了可控硅閥門控制技術(shù)，使其每套產(chǎn)品能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)控制和提示，多套產(chǎn)品電老煉時，只要其中任意一個產(chǎn)品出現(xiàn)異常即可實(shí)施斷電報警，不會影響到其他正常產(chǎn)品的電老煉。通過這項具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)明專利技術(shù)（發(fā)明專利號：201910453874.5），實(shí)現(xiàn)了故障指示燈長亮，長時間斷開對被老煉產(chǎn)品的供電，同時長時間維持聲光報警，直到故障排除或人工報警復(fù)位，從而攻克了上述因電路失效而導(dǎo)致產(chǎn)品保護(hù)失效的技術(shù)難題。

2.2? 空載識別技術(shù)

電老煉過程中，常常會有老煉夾具不滿載情況出現(xiàn)。在無產(chǎn)品有空缺狀態(tài)下，空缺位對應(yīng)的電流感應(yīng)器無正常信號取樣被視為電流減小或開路，通過信號比較判斷電路，判斷結(jié)果傳送給小電流啟動預(yù)處理電路，啟動聲光報警電路。

為了滿足使用需求而設(shè)計，將產(chǎn)品正常工作的電流取樣采用虛擬模式，采取空載開關(guān)點(diǎn)對點(diǎn)控制，使其在空載狀態(tài)下信號判斷電路依然能夠得到正常結(jié)果，同時將正常工作的指示燈切換到空載指示燈使其點(diǎn)亮，提示夾具中某個位置為空載狀態(tài)。

2.3? 定時開機(jī)、定時關(guān)機(jī)、開機(jī)延時上電技術(shù)

根據(jù)實(shí)際需要，生產(chǎn)現(xiàn)場提出了對產(chǎn)品的老煉定時開機(jī)、關(guān)機(jī)以及電老煉過程中的定時端點(diǎn)控制需求為了滿足上述定時開關(guān)機(jī)需求，電路設(shè)計采用了小電流轉(zhuǎn)換為大電流控制技術(shù)，以及開機(jī)啟動后延時對老煉產(chǎn)品上電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了定時開機(jī)關(guān)機(jī)功能，解決了開機(jī)大電流對產(chǎn)品沖擊的問題。

如圖3所示，S2為交流220 V通斷開關(guān)，控制系統(tǒng)內(nèi)部交流供電狀態(tài);S1為控制+8 V電源總開關(guān)，開啟后一路送給穩(wěn)壓控制電路供電，另一路加到大電流通路K3輸入端，等候定時指令對N1進(jìn)行狀態(tài)控制，N1的導(dǎo)通與截止決定了K2小電流轉(zhuǎn)換開關(guān)和K3大電流開關(guān)的動作，從而實(shí)現(xiàn)了定時開關(guān)機(jī)功能、小電流轉(zhuǎn)換為大電流功能，K3開關(guān)觸點(diǎn)承受的最大電流約300 A。

由于多套產(chǎn)品同時電老煉工作時，每組夾具滿載總電流為30 A左右，多組夾具滿載電源總電流限流設(shè)置超過100 A，在開機(jī)瞬間啟動電流大，對老煉產(chǎn)品形成浪涌沖擊，極易造成產(chǎn)品損壞。

為了避免上述現(xiàn)象對老煉產(chǎn)品的浪涌沖擊，采用開機(jī)啟動后對老煉產(chǎn)品延時上電控制技術(shù)，解決了開機(jī)大電流對產(chǎn)品沖擊的問題。

如圖4所示，+8 V供電加到K1輸入端，等待約800 ms的延時指令來打通N2，使其與K1接通，輸出+8 V供電給斷電保護(hù)控制電路最后加到被電老煉產(chǎn)品，完成+8 V供電回路?；芈分型ㄟ^上電延時和三次開關(guān)轉(zhuǎn)換，確保電老煉產(chǎn)品的安全和監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3? 技術(shù)指標(biāo)要求及實(shí)際達(dá)到的水平

根據(jù)生產(chǎn)無線電探測器對應(yīng)型號的實(shí)際工作需要，特設(shè)定對電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)、缺位提示、型號轉(zhuǎn)換等功能技術(shù)指標(biāo)要求，如表1所示。

4? 電老煉監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前后對比

應(yīng)用電老煉監(jiān)控系統(tǒng)前，無線電探測器產(chǎn)品從加電工作開始直至48小時全過程電老煉結(jié)束，無任何監(jiān)控保護(hù)措施，如圖5所示。每批次幾十上百套產(chǎn)品同時電老煉均由一臺+8 V電源并聯(lián)供電，電源輸出總電流達(dá)100 A以上，由于并聯(lián)的某套產(chǎn)品未加上電或者電老煉中途斷電導(dǎo)致老煉失敗并不知曉，再或者由于某套產(chǎn)品短路使得電流集中流向該產(chǎn)品而導(dǎo)致產(chǎn)品毀壞報廢，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本控制。

應(yīng)用電老煉監(jiān)控系統(tǒng)后，無線電探測器產(chǎn)品從加電工作開始直至48小時全過程電老煉結(jié)束，由電老煉監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時全狀態(tài)監(jiān)控保護(hù)被電老煉產(chǎn)品，如圖6所示。有效杜絕了多套產(chǎn)品電源并聯(lián)供電、產(chǎn)品短路、開路等帶來的諸多問題，從而有效提升了產(chǎn)品電老煉可靠性并且降低了毀壞報廢率。

5? 電老煉監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)價值

該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價值主要體現(xiàn)在無線電探測器產(chǎn)品的損壞報廢成本控制、生產(chǎn)過程的人工成本控制兩大方面。產(chǎn)品成本上每年可節(jié)約207萬元，人工成本上每年可節(jié)約18萬元，兩項成本加起來共計為225萬元。

5.1? 節(jié)約產(chǎn)品成本

按年生產(chǎn)任務(wù)6 900套計算，每調(diào)試一批電老煉產(chǎn)品25套～30套，損壞剔除1套～2套，如表2所示。年平均損壞報廢比約為3%，每年約有207套產(chǎn)品損壞報廢，每套售價1萬元，每年可減少直接經(jīng)濟(jì)損失207萬元（年產(chǎn)品損失=6 900×3%×10 000=207萬元）。

5.2? 節(jié)約人工成本

每調(diào)試一批滾動電老煉產(chǎn)品25套～30套，每批次連續(xù)48小時加電工作，由3人輪流值守監(jiān)測產(chǎn)品電老煉工作全過程狀態(tài)。按每人每月5 000元工資計算，每年可減少工資開支18萬元。按上述數(shù)據(jù)計算，每年直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)225萬元。

6? 電老煉監(jiān)控系統(tǒng)有形無形效益

6.1? 產(chǎn)品質(zhì)量更有保證

該系統(tǒng)投入使用后，對產(chǎn)品實(shí)行100%全時電老煉監(jiān)控，有效控制了產(chǎn)品電老煉過程零損壞率，如表3所示。有效控制了產(chǎn)品電老煉時供電插頭插座接觸不良引起的老煉失敗，從而對產(chǎn)品質(zhì)量可靠性、交付進(jìn)度更有保障。

6.2? 推廣應(yīng)用

該電老煉監(jiān)控系統(tǒng)研制完成后的實(shí)物圖如圖7所示，外觀大方、結(jié)構(gòu)合理、操作方便、功能齊全，是采用已獲得發(fā)明專利的先進(jìn)技術(shù)的控制系統(tǒng)。可根據(jù)個性化需求量身定制，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能全面、產(chǎn)品型號數(shù)量不受限的監(jiān)控保護(hù)，適合軍民領(lǐng)域推廣應(yīng)用。還可根據(jù)使用需求，量身定制遠(yuǎn)程定時啟動引爆控制、遠(yuǎn)程定時關(guān)機(jī)控制、遠(yuǎn)程影像監(jiān)控控制等功能。適合特定行業(yè)推廣使用。

7? 結(jié)? 論

通過對無線電探測器電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)研究，突破了從單套監(jiān)控到多套產(chǎn)品同時實(shí)時監(jiān)控、分別獨(dú)立保護(hù)、斷電控制和聲光報警功能的多項關(guān)鍵技術(shù)，完成了“無線電探測器多套電老煉監(jiān)控系統(tǒng)的研制與應(yīng)用”。該系統(tǒng)對監(jiān)測電老煉過程中的異常產(chǎn)品具有早發(fā)現(xiàn)、早保護(hù)、早預(yù)警、早剔除、早處理的良好效果，有效杜絕了由于器件本身或裝配原因引起電流增大甚至短路，引起印制板燒毀進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品報廢的弊端，對成本控制、增效降費(fèi)起到關(guān)鍵作用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。

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作者簡介：胡宗旭（1970.08—），男，漢族，四川成都人，技師，研究方向：射頻與探測技術(shù)。