家用电子电器应用测试

2022-07-12浏览次数:78

家用电子电器应用测试


BSH Home Appliances Holding, Nanjing, China
By Leslie Wang, Support Engineer, Dewesoft China


现下越来越多的家用电器内置微型计算机。普通家用电器现在能够做一些复杂的工作。全球著名的家用电器制造商 BSH 需要一个新的测试系统来测量电压、电流、功率、温度等等,以验证使用功能是否符合家庭电器的设计。
Dewesoft 的解决方案-一个定制的SIRIUS 数采系统,灵活强大的DSI适配器和强大的 Dewesoft x 数据采集软件。 使用一个简单有效的测试配置帮助客户获得测试结果。


案例研究

随着微型计算机的使用,越来越多的家用电器可更精确的控制,这意味着家用电器可执行更复杂的工作。现代家用电器制造商需要更先进的测量设备来测试和验证。
本案例中,被测设备是一个多功能电磁锅-能够焙烧,烘烤,煮,炖,蒸,油炸,和真空蒸煮-所有功能集成在一个有记忆功能的设备芯片里,预设定时器,和50个预设程序为各种菜肴。这个炊具甚至还附带了一个移动应用程序,添加了购物清单、准备视频和定期添加新菜谱等功能。


这个案例中的客户,是世界著名的中国家用电器制造商-博西家用电器集团,成立于1967年,是斯图加特罗伯特·博世有限公司集团和西门子集团的合资企业。博世自2015年1月以来一直为博世集团独家所有。在其超过50年的历史,博世从一个德国出口商发展成为世界领先的家电制造商之一。
自1994年进入中国市场以来,经过几十年的快速发展,中国已成为集团在全球最重要的市场之一。BSH 中国总部设在南京,拥有5家分公司,在滁州、无锡和南京设有3个生产基地,并在南京设有一个研发中心。
中国生产的白色家电产品种类繁多,包括冰箱、冰柜、洗衣机、干衣机、热水器、炊具等家用小电器。此外,公司还从欧洲的 BSH 生产基地进口洗碗机和烤箱等电器。

家庭电器测试问题和应用

这是个通用测试,测试质量和安全(电气安全)的案例。客户要求验证其家用电器(例如电热水壶或电饭煲)的加热过程和复杂的工作流程是否与设计一致。需要测量多个信号,如电压、电流和温度,但需要使用尽可能少的通道。
在此之前,客户使用传统的万用表和测功机进行测量和测试,现在他们选择 Dewesoft SIRIUS数采系统 ——灵活的 USB 和 EtherCAT 总线数据采集系统——以及 Dewesoft X3软件和电力分析模块,一个用于电力分析和电能质量分析的高级模块。
此外,通过欧洲总部,客户已经了解 Dewesoft 并已经在使用Dewesoft定制产品TEST-BOX-HV-10A。博世在中国希望使用与集团总部相同的产品和相同的具体定制系统。
TEST-BOX-HV-10A允许测量电压和电流,同时可以向测试家庭电器供电。这个定制模块加上灵活的DSI 适配器可以帮助客户执行测试并获得所需的结果。

解决方案-设置和配置

使用Dewesoft SIRIUS 数采模块,定制模块,热电偶传感器 和测试对象设备-多功能灶具,在客户的实验室进行测试。
测试硬件设置包括 SIRIUS 和测试盒高压

硬件:

▶  数据采集系统: SIRIUSi-2xHV-2xLV-Ban-2xLV-2xLV +
▶  电流和电压适配器盒: TEST-BOX-HV-10A
▶  K型热电偶传感器适配器: DSI-TH-K

软件:

▶  Dewesoft X3数据采集软件与电源模块选项

本案例中,使用大电流通道隔离的 SIRIUS 数采集系统,包括2个高压通道,2个 LV (低压)香蕉头通道,2个 LV DSUB9通道,2个 LV + 通道附加数字计数器/编码器输入。
SIRIUS数据采集系统
(SIRIUSi-2xHV-2xLV-Ban-2xLV-2xLV)


此外,还使用了另一个定制产品 TEST-BOX-HV-10A。它是一个带有10A 电流分流器的测试箱,可以将电流信号转换成低电压信号进行测量。

定制 TEST-BOX-HV-10A


这个 TEST-BOX 提供了一个香蕉头电缆。对于电压连接到SIRIUS 高压放大器通道,电流连接到 SIRIUS LV-BAN 放大器通道。这包含一个开机开关,一个供电插座,以及一个10A设备保险丝。Dewesoft DSI 适配器将任何带有 DSUB9连接器的模拟输入放大器转换成一个通用模拟输入,可接受应变计、 IEPE/ICP、 LVDT、 RTD、电流信号类型转化为电压信号,最高可达 ± 200V
此案例中使用一个热电偶。
适配器由 TEDS 传感器芯片自动识别,所有设置在 Dewesoft x DAQ 软件内自动配置。

TEST-BOX-HV-10A 的接线



测量和测试连接图

测量

测试多功能灶具,连接SIRIUS 数据采集系统和 TEST-BOX-HV-10A。通过TEST-BOX-HV-10A 插座给测试电器供电,如上图所示。用被测电饭煲加热清水,其他应用(例如电热水壶)亦是如此。TEST-BOX 测量电压电流,热电偶测量温度。系统生成可视化功率和温度曲线,并计算功耗(能效)、电压和电流。
外部电源供电TEST-BOX-HV-10A,TEST-BOX供电被测电饭煲。
高电压信号通过高压(高压)放大器直接连接到SIRIUS 数采系统的高压通道。电流信号通过10A 电流分流器转换成低电压信号,并连接到 SIRIUS LV-BAN通道。
同时,SIRIUS 可以用 DSI-TH-K 热电偶适配器采集电水壶或电饭煲内水中的温度。
电源的不稳定会影响最终的功率计算和测试结果,应使用稳压电源,以尽量减少由于这种原因导致的测试故障。
越来越多的现代家用电器使用微型计算机,这类家用产品的功能也变得越来越复杂。
例如,这个案例中的电饭煲,根据客户的设计,电饭煲在所有的加热过程并不总是保持电饭煲的电力处于高位。事实上,当温度达到一定程度时,电力就会下降,然后上下波动——互换,直到锅里的水达到沸点。
这是一个复杂的过程,制造商需要对其进行控制,记录电耗和温度曲线,并对结果进行分析。


测量结果及分析

采用 Dewesoft x 功率分析模块进行功率参数的计算。几乎所有的家用电器都是基于单相电力系统。

Dewesoft x 软件中的单相接线图设置


测量和显示测量结果,只需配置一个单相电源,并 在Dewesoft x 软件里计算结果。

电源和温度曲线显示了电炉的整个工作过程。在蓝色的框里用绿色标注了炊具加热功能,而在棕色的框里标注了保暖功能。


放大蓝框加热部分,我们看到在加热开始时,功率值是保持加热的功率。当水温超过100摄氏度时,电饭煲的功率值开始在加热功率和低功率之间变化。

加热部分放大


然后放大棕色框区域,显示保温功能状态,结果表明,处于保温功能下,炊具正在做功,工作功率在4W 到11W 之间。

保温功能区域放大

通过记录这样的数据曲线,客户可根据产品设计、功率等级、流程时间、工作时间等进行验证,最终获得支持产品改进方向的依据。


总结

测试体现了 Dewesoft 数据采集系统的灵活性和易用性,以及 SIRIUS DAQ 系统定制前端和定制产品 TEST-BOX-HV-10A 的强大功能。
与用户以前使用的数据采集设备相比,Dewesoft SIRIUS DAQ 设备尺寸更小,更灵活,而且所包含的 Dewesoft DAQ 软件更容易使用。Dewesoft 解决方案在一个时间轴中测量所有信号,从而简化了客户对数据的分析。
客户还受益于 Dewesoft 的灵活性,以防未来需要更多的渠道,便于扩展。BSH 中国已在使用其他 Dewesoft 数采系统,而且 BSH 在欧洲的总部正在使用 Dewesoft,测试数据可以很容易地共享和比较。
更重要的是,Dewesoft 软件许可的灵活性允许客户在任何计算机上读取和分析记录的数据文件,而不需要任何额外的软件许可。
帮助促进家用电器的发展和提高其质量的市场潜力巨大。Dewesoft 可提供更多几乎所有客户需求的测试方案,例如,家电工作噪音,真空吸尘器的振动,或高速搅拌机的转速。