基于LabVIEW的温度继电器测试系统设计

 温度继电器是一种温度敏感元件，它的输出状态完全由所需控制温度高低决定。温度继电器的关键工序是温度特性(升温时的动作温度和降温时的回复温度)的检测。目前，对温度继电器的测量还采用手工测试，测试人员要不停地调整温度，当温度达到要求时，需要手工记录下每个数据，操作步骤十分繁琐，工作量也非常大。为了简化测试工作，提高工作效率及提高测试数据的可靠性，本文介绍的是一种利用KEITHLEY2700数据采集仪器，并在LabVIEW虚拟仪器平台上开发的温度继电器测试系统。

1 检测原理及系统的组成

1.1 检测原理

温度继电器的温度特性检测，实质上是判断温度继电电器是断开还是闭合那瞬间的温度是否符合技术指标。对温度继电器检测方法有3种分别是试块测定法、空气测定法和液体测定法。对温度继电器的检测无论采用3种方法中的哪一种，都需要对温度继电器进行温度特性的状态判定(升温断开或降温闭合)和温度监测。通常空气测定法与液体测定法检测值较为接近，而与试块测定法相比就会有大约3～5℃差值。行业中通常采用试块法测定和空气测定法。另外产品检测中的升温和降温速度对检测结果影响较大，必须按照标准规定选择升降速度。本系统采用空气测定法。

1)温度特性判定

传统的检测方法中，通常采用发光二级管来判定温度继电器是断开或者闭合，即二极管亮则温度继电器是闭合的，否则温度继电器是断开的。在断开或者闭合时人工手动记录动作时的温度。本系统通过，KEITHLEY2700数据采集仪器循环扫描40个通道的阻值，如果阻值为0，则判定此时温度继电器为闭合;如果阻值为∞，则判定温度继电器为断开。自动将KEITHLEY2700对应通道的温度继电器动作或回复时的温度记录存储到excel中。

2)温度监测

试块法通常采用水银温度计监测，空气测定法和液体测定法通常采用温度传感器监测温度。本系统采用PT100铂电阻传感器，利用KEITHLEY2700循环扫描PT100阻值，通过下面公式换算出温度，实现对实时温度的检测。

在实际测试过程中需要对公式进行修正，才能更接近真实的温度值。在本系统中，经过计量校正后PT100温度误差小于0.1 ℃。

1.2 系统组成

图1给出了系统的组成框图，该温度继电器测试系统主要由计算机、KEITHLEY2700、高低温测试箱和温度继电器测试电路组成。

1)温度继电器测试电路

该电路将温度继电器与7700开关模块相连，从而实现计算机通过LahvIEW控制KEITHLEY2700采集温度继电器开闭点的温度。在扫描操作时，单个7700提供20路双刀信号通道或10路4线信号通道。该电路将通道1接Pt100热敏电阻用于采集温箱的温度，通道2至通道n为待测温度继电器通道。理论上KEITHLEY2700可以一次扫描40个通道，即一次可测39个温度继电器(通道1用于测温度)。由于条件限制，本方案的温度继电器采集板只用到KEITHLEY2700前10个通道，即1通道测温度、2通道至10通道用于温度继电器测试。

2)数据传输

LabVIEW和KEITHLEY 2700通过GPIB接口进行通信。通过NI488将USB转换串口，使计算机和KEITHLEY2700互联通信。

2 测试系统软件设计

本系统是在LabVIEW平台上开发的温度继电器自动化测试系统，该系统设计了直观的操作界面，能够自动采集并记录数据。其工作流程图如图2所示。

该方案的LahVIEW操作界面如图3所示。

1)设备连接

首先将数据采集卡7700插入KEITHLEY2700中，每台KEITHLEY2700最多可以支持两块(共40通道)采集卡。将电路板连接在7700数据采集卡的插槽中。使用GPIB数据线连接计算机与KEITHLEY2700设备。在测试过程中需要将KEITHLEY2700的GPIB地址与本软件的ADDR：06要一致。KEITHLEY2700的LahVIEW驱动程序如图4所示。

2)实时温度

Pt100贴片热敏电阻接在数据采集卡7700的通道1上，LabVIEW控制KEITHLEY2700循环扫描通道1的电阻值，利用公式

，即可算出实时的温度。在实际测量过程中由于导线存在阻值，存在误差需要对公式进行修正。LabVIEW程序图如图5所示。

3)升温断开

温度继电器在升温过程中未断开时的阻值为0，断开后其阻值为∞。在LabVIEW中对KEITHLEY2700扫描的阻值进行判断。如果通道n其阻值大于10，则温度继电器断开记录当前温度(温度值为第一次断开时的温度值)。当所有通道的阻值都大于10时，程序自动停止。要在LabVIEW中实现循环判断阻值，使用循环嵌套加反馈方式能够很好的简化编程。LabV IEW程序图如图6所示。

4)降温闭合

如果通道n其阻值小于10，则温度继电器断开记录当前温度(温度值为第一次闭合时的温度值)。当所有通道的阻值都小于10时，程序自动停止。次编程与升温断开相似。

5)数据处理

测试到的数据都保存在设置好的电子表格中。打开这些文件可以清楚地看到所测量的数据。在excel中可调用宏，即可判断温度继电器是否合格。

3 实际测试与数据分析

本系统测试利用2700自动扫描各个通道的阻值来判断温度继电器是断开或闭合。一个2700可以插2个7700即可以测试40个通道。以80个某型号(30±5℃)温度继电器为例，每次测20个需测4次，如表1给出其中一次测量的数据。这些数据将保存到excel中。

从表中可以看出通道8和通道16超标，需要剔除出来做进一步的验证。其他通道都符合测试技术要求可判为合格。需要说明的是通道8超标，主要误差来自于高低温箱升温过程中各个部位不均匀，因此在测试过程中，温箱的温度需要缓慢的升降以降低误差。

4 结束语

温度继电器在很多行业中都非常实用，传统的手工测试，人工记录已经满足不了更高的生产效率。该系统可以很好地解决这一问题，可以满足正常的测量需求，达到了自动化测试的目的。该系统也具备一定的扩展性，例如可以连接多个KEITHLEY2700，实现一次测量更多的温度继电器，大大提高测试的效率。