專利名稱：一種電壁爐用暖風機性能測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電壁爐用暖風機性能測試裝置。
背景技術：
在歐美國家，由于冬季氣溫較低，人們通常都在家中設有取暖用的壁爐。 而傳統(tǒng)的壁爐都以木材來作為燃料，但隨著環(huán)境污染以及能源問題的逐漸凸顯， 傳統(tǒng)壁爐已逐漸正在為環(huán)保、節(jié)能、清潔的新型仿真電壁爐所取代。據(jù)不完全
統(tǒng)計，電壁爐在全球的年銷售額大約為50億美元，我國生產(chǎn)的電壁爐年銷售額 在1億多美元，出口約占80%，創(chuàng)利約3000萬美元，且隨著電壁爐的不斷推廣 使用，我國電壁爐出口市場的前景也被商家看好。
電壁爐主要由暖風機、火焰仿真和控制電路三部分組成，暖風機包括電熱 絲和貫流風機。為了保障產(chǎn)品質(zhì)量，歐美國家和地區(qū)對電壁爐產(chǎn)品整機和零部 件各個參數(shù)的檢測認證有著非常嚴格的規(guī)定。常見的有德國的GS/CE/ROHS 認證，美國的CSA/UL認證等。為達到質(zhì)量認證要求，電壁爐生產(chǎn)廠家在生產(chǎn) 過程中需要對暖風機進行嚴格的性能測試。主要測試每臺暖風機在額定工作電 壓下的風溫、風速、風量、風機效率、風機轉(zhuǎn)速、振動幅值、噪聲、風機功率 和發(fā)熱體功率等指標。但在目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家進行暖風機參數(shù)檢測的方法主 要是利用測溫儀，風速儀，轉(zhuǎn)速儀，功率計等各種手持式測量儀器對各個參數(shù) 分別單獨測量，人工記錄。而隨著產(chǎn)量的提高，這些傳統(tǒng)的測試方法耗時耗力、 操作復雜、工作效率低，已遠遠不能滿足現(xiàn)代電壁爐生產(chǎn)廠家對暖風機性能參 數(shù)的測試要求。而電壁爐用暖風機性能測試系統(tǒng)，目前國內(nèi)外電壁爐生產(chǎn)廠家未見使用,也沒有看到相關文獻報道。
實用新型內(nèi)容
為解決現(xiàn)有電壁爐用暖風機性能測試裝置所存在的上述技術問題，本實用 新型提供一種具有多項自動測試功能、適應性強，操作簡單、維護方便，且有 較高的可靠性和準確性的電壁爐用暖風機性能測試系統(tǒng)。
本實用新型解決上述技術問題的技術方案是包括主控計算機、單片機測 控模塊和傳感器組，所述傳感器組連接單片機測控模塊，所述單片機測控模塊 還與主控計算機相連接。
上述的電壁爐用暖風機性能測試系統(tǒng)中，所述傳感器組包括風機轉(zhuǎn)速傳感 器、風速傳感器、溫度傳感器、振幅傳感器、壓力傳感器、扭矩傳感器、功率 測量傳感器和噪聲測量傳感器。
上述的一種電壁爐用暖風機性能測試裝置，其所述的風速傳感器包括皮托 管1和微壓差傳感器，所述的皮托管的一端連接至暖風機的導風筒2出風口； 另一端包括全壓端3和靜壓端4，所述的微壓差傳感器包括正端和負端，并分別
連接皮托管的全壓端3和靜壓端4。
上述的電壁爐用暖風機性能測試系統(tǒng)中，所述功率測量傳感器的電路包括
分壓電阻R1和R2、采樣電阻R、 AD7755芯片，所述分壓電阻R1、 R2串聯(lián)， 分壓電阻R1的電壓送到AD7755芯片A2放大器的輸入端，采樣電阻R與負載 RL串接，采樣電阻R的電壓送到AD7755芯片Al放大器的輸入端。
本實用新型的技術效果在于采用主控計算機、單片機測控模塊和傳感器 組對電壁爐用暖風機的各種性能參數(shù)進行測試，實現(xiàn)了電壁爐用暖風機性能參 數(shù)測試自動化，有效的提高了性能測試工作的效率，使電壁爐產(chǎn)品的質(zhì)量得到 了有效的保障。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的風機轉(zhuǎn)速傳感器的檢測原理示意圖，其中上部分方波 圖為傳感器的輸出脈沖，下部分方波圖為時鐘脈沖；圖3為本實用新型的風速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖中所示5為暖風機 所吹出的氣流；圖4為本實用新型的振幅傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖中所示6為線圈，7 為金屬導體；圖5為本實用新型的扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖中所示8為信號線 圈，9為磁鋼，IO為信號齒輪，ll為彈性轉(zhuǎn)軸；圖6為本實用新型的扭矩傳感器的電路圖；圖7為本實用新型的噪聲傳感器的電路圖；圖8為本實用新型的功率測量傳感器電路示意圖；圖9為本實用新型的檢測過程的步驟流程圖。
具體實施方式
參見圖1，整個系統(tǒng)由管理計算機系統(tǒng)、單片機測控模塊和傳感器組構(gòu)成。 傳感器組包括風機轉(zhuǎn)速傳感器、風速傳感器、溫度傳感器、振幅傳感器、壓力 傳感器、扭矩傳感器、功率測量和噪聲測量傳感器。傳感器組將性能測試所需 轉(zhuǎn)速、風速、溫度、壓力、扭矩及噪聲等各項參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸給單片 機測控模塊，單片機測控模塊以AT89S52單片機為核心，主要包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換電 路、信號放大電路、電流一電壓變換電路、串行通信電路，看門狗電路和電源 電路。完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理，通過串行口將數(shù)據(jù)送入上位計算機處理。風機轉(zhuǎn)速傳感器采用美國蒙娜多的ROS-5P光電轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速，在貫 流風機葉片上疊加反光紙，在風機轉(zhuǎn)動時，在傳感器輸出端產(chǎn)生一路與轉(zhuǎn)速相 關的脈沖，由單片機對其進行計算處理，實現(xiàn)對風機轉(zhuǎn)速的信號采集。參見圖2，在測量風機轉(zhuǎn)速時，在轉(zhuǎn)速傳感器輸出的相鄰兩個轉(zhuǎn)速脈沖信號的間隔時間T內(nèi)，用定時器在對單片機內(nèi)部固定的時鐘脈沖頻率力進行計數(shù)，并由此計算轉(zhuǎn)速，在T時間內(nèi)計數(shù)值為^，則轉(zhuǎn)速 "=60/r—) = 60/(w2xr0) = (60x/0)/m2 (1-1)式中"為風機轉(zhuǎn)速，單位為rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)；2"為傳感器輸出脈沖周期，單位為s;^為在T時間內(nèi)計數(shù)值，單位為個；^為內(nèi)部時鐘周期，單位為S; ^為內(nèi)部時鐘頻率，單位為Hz。 參見圖3，風速傳感器采用皮托管和美國BESTACE微壓差傳感器，型號為761-10-44A，在風機出風口處安裝了一個平穩(wěn)氣流的圓筒不銹鋼管。皮托管伸入 導風筒，通過電機帶動導風筒的左右移動，實現(xiàn)出風口任意位置的多點風速測 量。皮托管的靜壓端和全壓端連接微型差壓變送器，將壓差信號轉(zhuǎn)化為4 20mA 的標準電流信號，轉(zhuǎn)化為0—5V電壓信號，信號傳入單片機檢測系統(tǒng)。皮托管是測定流體運動速度的常用儀器，直端為全壓端(也稱總壓端),支路端 為靜壓端,皮托管的內(nèi)部有二層,外層和里層互不相通，里層的氣流通過里層密封 管道從全壓端輸出，外層氣流通過外層管道從靜壓端輸出。全壓P ^就是皮托管全壓端壓力，通過皮托管全壓端接微差壓傳感器的正端， 傳感器的負端置于大氣中而測得的值。靜壓Pn是皮托管低壓端壓力，可通過皮托管靜壓端接微差壓傳感器的負端，傳感器的正端置于大氣中而測得的值<根據(jù)上述測量結(jié)果，可算得風速r-《」^，其中，平均風速(單位m/s)《一皮托管校準系數(shù)(通常取0.99 1.01) P動一氣體動壓(單位Pa)，可用微差壓傳感器測得，且戶動=尸全一戶 靜，戶全，P靜表示氣體全壓和靜壓。P—氣體密度(單位Kg/m3)且h :':地、d ， P，表示當?shù)卮髿鈮海? (1 +0.003 67,)巧示準尸標準表示一個標準大氣壓，^表示所測氣體溫度，單位為"C。風機輸出功率是用皮托管為傳感器測量風壓(包括全壓、靜壓和動壓，通過 多點測量求平均值的方法求出)，由公式計算所得。風機輸出功率Ne二P全Q/1000，單位為KW，風機效率r)=P全Q/(1000N)， 其中，風量Q=風速x風機出風口斷面面積,單位m3 。暖風機效率測量是通過檢測電動機的輸出功率(即風機的輸入功率)和風機 的輸出功率后再進行計算所得。風機輸入功率N=Fn/9550,其中F為電機與風 機之間扭矩，n為電機轉(zhuǎn)速。溫度傳感器采用美國達拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字式溫度傳感器測量大 氣溫度。DS18B20的測量范圍為一55。C + 125。C，最高分辨可達0.0625°C。 DS18B20可以直接讀出被測溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外 部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。參見圖4，振幅傳感器采用湖南航空天瑞儀表電器有限責任公司的TR81系 列傳感器為非接觸式電渦流位移傳感器，是基于高頻磁場在金屬表面的"渦流部釋放； 反之，如果有金屬導材料接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導體的表面產(chǎn)生電渦流場，該電渦流場也會產(chǎn)生一個方向與Hl相反的交變磁場H2。由于H2的反 作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這個阻抗可描述為Z = F(>, o,d,r,I，w) (1-2) 式中U—均質(zhì)金屬導體的磁導； o_電導率；d—線圈與金屬導體的距離； I一線圈激勵電流強度； O)—圓頻率；如果使得li、 o、 r、 I、"恒定，那么阻抗Z成為距離S的單值函數(shù)。由麥 克斯韋公式，可求得Z—S為一非線性函數(shù)，表現(xiàn)為一S型曲線，且在一定范圍 內(nèi)可近似為一線性函數(shù)。在測試時，通過在暖風機上表面安裝可移動的電渦流傳感器，實現(xiàn)實時地 多點測量暖風機的振動振幅。采用傳感器電子線路的信號處理功能，將線圈阻 抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電流的變化。輸 出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù) 這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量，本實用新型所采用的傳 感器輸入信號為0-100um，對應的輸出信號為4-20mA，再通過電流/電壓變換器，將其輸出信號變換為0-5V，并通過單片機和A/D轉(zhuǎn)換芯片，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量， 由單片機對其進行處理。壓力傳感器選用Motorola的MAX5010氣壓傳感器，輸出與大氣壓相對應 的模擬電壓；靜壓、全壓測量采用JYB壓力變送器(精度O. 5級)直接將風筒內(nèi) 的壓力信號轉(zhuǎn)換為4 20mA的標準電流信號。轉(zhuǎn)化為0—5V電壓信號，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換MCP3208的通道5、 6轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，信號傳入單片機檢測系統(tǒng)。參見圖5、圖6，在電機與風機轉(zhuǎn)軸之間安裝磁電式相位差型扭矩傳感器。 在彈性轉(zhuǎn)軸11兩端安裝有兩個信號齒輪10，在兩齒輪的上方各裝有一組信號線 圈8。在信號線圈內(nèi)均裝有磁鋼9，與兩個信號齒輪10組成磁電信號發(fā)生器。 當被測軸11轉(zhuǎn)動時，傳感器產(chǎn)生正弦波電動勢，若彈性轉(zhuǎn)軸11沒有受到扭矩 的作用，兩個正弦電動勢應同相位。受到轉(zhuǎn)矩作用時，放置傳感器相距為L的 兩截面的相對轉(zhuǎn)角為e，即為兩正弦電動勢的相位差,經(jīng)OP07比較器過零比較整 形，得出兩個方波，再將它們經(jīng)74LS32或門后,輸出脈沖波送入AT89S52的定 時/計數(shù)器Tl。由單片機測量出相位差脈沖的寬度，發(fā)送至上位機、計算出扭 矩值。參見圖7，功率測量傳感器采用ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的電能計量 集成芯片AD7755測量，正常工作時AD7755得功率后再經(jīng)數(shù)字/頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換成脈沖輸出,第22腳CF輸出頻率反映瞬時有功功率的大小。單片機系統(tǒng)計CF 兩脈沖時間間隔即可計算得到負載所消耗的功率。AD7755是通過采樣負載回路 電流和電壓得到系統(tǒng)的瞬時功率。電流支路串聯(lián)采樣電阻R (電阻小，微歐級 (uQ))，電壓支路并聯(lián)分壓電阻R1、 R2 (電阻大，兆歐級(MQ))，忽略電壓支路分流電流和電流支路電阻壓降對測量的影響。得電壓^="， F2 = /ff x二、，將Fy、 ^輸入專用芯片AD7755，由芯片完成P=kVlxV2 ( K = (Rl+R2)/RxRl)得功率后再經(jīng)數(shù)字/頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖輸出。單片機系統(tǒng)測量脈沖個數(shù)或兩 脈沖的時間間隔即可計算得到負載所消耗的功率。參見圖8，噪聲測量傳感器采用高靈敏度、無指向性駐極體傳聲器，將噪聲 轉(zhuǎn)換成電信號。傳聲器頻率特性在50 14000Hz范圍內(nèi)不均勻度小于1.5dB，三 級放大電路由運放LM324構(gòu)成，調(diào)整相關外圍元件參數(shù)，使其幅頻特性與A計 權(quán)曲線相近。Dl、 Cl、 Rl組成峰值檢波網(wǎng)絡，其輸出直流電平反映了噪聲聲壓 的大小。參見圖9，測試流程開始后，首先根據(jù)所要測試的暖風機來選擇相應的型號， 然后由溫度、風速、振動等傳感器實現(xiàn)風溫等各種相應參數(shù)的實時采集，傳感 器將各種物理信號轉(zhuǎn)化為電路模擬信號，并將采集到的各種代表相應性能參數(shù) 的模擬信號傳輸給單片機測控模塊，單片機測控模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號并傳輸給計算機，計算機將所接收的各種信號轉(zhuǎn)化為相應的性能數(shù)值并在顯 示器上進行顯示，同時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更易對比的曲線圖來與標準曲線圖擬合比 對，并判斷各項性能參數(shù)是否在標定范圍內(nèi)，再將數(shù)據(jù)進行儲存。得到檢測結(jié) 果后，即可暫停檢測工作，換下一個暖風機繼續(xù)檢測。 一批檢測完畢后，即可 停止檢測工作。如要繼續(xù)檢測其他型號批次，可重新選擇暖風機型號繼續(xù)進行 性能檢測工作。
權(quán)利要求1、一種電壁爐用暖風機性能測試裝置，其特征在于包括主控計算機、單片機測控模塊和傳感器組，所述傳感器組連接單片機測控模塊，所述單片機測控模塊還與主控計算機相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壁爐用暖風機性能測試裝置，其特征在于-所述傳感器組包括風機轉(zhuǎn)速傳感器、風速傳感器、溫度傳感器、振幅傳感器、 壓力傳感器、扭矩傳感器、功率測量傳感器和噪聲測量傳感器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電壁爐用暖風機性能測試裝置，其特征在于 所述的風速傳感器包括皮托管(1)和微壓差傳感器，所述的皮托管的一端連接 至曖風機的導風筒(2)出風口；另一端包括全壓端(3)和靜壓端(4)，所述的微壓差傳感器包括正端和負端，并分別連接皮托管的全壓端(3)和靜壓端(4)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電壁爐用暖風機性能測試裝置，其特征在于所述功率測量傳感器的電路包括分壓電阻R1和R2、采樣電阻R、 AD7755芯片， 所述分壓電阻R1、 R2串聯(lián)，分壓電阻R1的電壓送到AD7755芯片A2放大器 的輸入端，采樣電阻R與負載RL串接，采樣電阻R的電壓送到AD7755芯片 Al放大器的輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種電壁爐用暖風機性能測試裝置，包括主控計算機、單片機測控模塊和傳感器組，所述傳感器組連接單片機測控模塊，所述單片機測控模塊還與主控計算機相連接，所述傳感器組包括風機轉(zhuǎn)速傳感器、風速傳感器、溫度傳感器、振幅傳感器、壓力傳感器、扭矩傳感器、功率測量傳感器和噪聲測量傳感器。本實用新型具有多項自動測試功能，適應性強，操作簡單。降低了人為因素的影響，提高測量的精度，測試更為快捷、準確。
文檔編號G01M99/00GK201402219SQ200920063940
公開日2010年2月10日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者輝 劉, 勇 唐, 龐佑霞, 朱宗銘, 亮 梁, 焰 許, 謝明華 申請人:長沙學院