殘余電壓測試裝置及其測試方法
【專利摘要】本發明涉及一種殘余電壓測試裝置及其測試方法，包括殼體(1)，殼體(1)內設有內部電源供給模塊(2)、MCU模塊(3)、按鍵輸入模塊(4)、變頻電源輸入模塊(5)、峰值電壓檢測模塊(6)和電壓輸出及斷開控制模塊(7)，內部電源供給模塊(2)、按鍵輸入模塊(4)的輸出端分別連接MCU模塊(3)，MCU模塊(3)連接峰值電壓檢測模塊(6)，峰值電壓檢測模塊(6)的輸入端連接變頻電源輸入模塊(5)，峰值電壓檢測模塊(6)的輸出端連接電壓輸出及斷開控制模塊(7)；本發明同現有技術相比，通過驗證和比對試驗，該測試裝置與高壓高阻抗探頭以及示波器的組合使用，可以非常有效地解決目前重復測試且精度不夠準確的問題。
【專利說明】殘余電壓測試裝置及其測試方法
[【技術領域】]
[0001]本發明涉及電子電氣設備檢測裝置【技術領域】，具體地說是一種殘余電壓測試裝置及其測試方法。
[【背景技術】]
[0002]針對醫療器械標準ffiC 60601-1:2005通用標準中第8.4.3章節ME EQUIPMENTintended to be connected to a power source by a plug& 第 8.4.4 章節 Internalcapacitive circuits (內部電容電路)，或醫療器械標準IEC 60601-1:1988中第15章電壓和(或)能量限制，以及60950的相關條款測試。
[0003]目前對于插頭放電測試，常規的方式是通過測試人員機械式拔插后，再連接示波器測量殘余電壓大小來實現測試目的。這種方式存在的不足之處有兩點:其一，插頭與示波器之間的連接時間通常大于一秒鐘；其二，無法有效保證在正弦波的峰值狀態斷開。
[0004]因有源醫療器械的特殊性以及復雜性，目前市面上暫無針對有源醫療器械的相關產品，從測試的角度來說，很多第三方實驗室以及國家性實驗室采用的方法還是人為的拔插，這樣的話會產生三個問題。I)測試重復性不好，誤差大；2)人為因素決定了測試的準確度；3)智能化水平不高。
[
【發明內容】
]
[0005]本發明的目的就是要解決上述的不足而提供一種殘余電壓測試裝置及其測試方法，通過驗證和比對試驗，該測試裝置與高壓高阻抗探頭以及示波器的組合使用，可以非常有效地解決目前重復測試且精度不夠準確的問題。
[0006]為實現上述目的設計一種殘余電壓測試裝置，包括殼體1，所述殼體I內設有內部電源供給模塊2、MCU模塊3、按鍵輸入模塊4、變頻電源輸入模塊5、峰值電壓檢測模塊6和電壓輸出及斷開控制模塊7，所述內部電源供給模塊2、按鍵輸入模塊4的輸出端分別連接MCU模塊3，所述MCU模塊3連接峰值電壓檢測模塊6，所述峰值電壓檢測模塊6的輸入端連接變頻電源輸入模塊5，所述峰值電壓檢測模塊6的輸出端連接電壓輸出及斷開控制模塊7，所述殼體I的正面設有L輸入端8、N輸入端9、使用狀態指示燈10、啟動按鍵11、停止按鍵12以及控制盒插座13，所述啟動按鍵11、停止按鍵12由線路連接按鍵輸入模塊4。
[0007]所述變頻電源輸入模塊5將正弦波轉換為直流脈沖輸入，并自動識別及切換50Hz與60Hz ;所述內部電源供給模塊2用于對殘余電壓測試裝置內部硬件進行供電；所述按鍵輸入模塊4用于啟動和停止該殘余電壓檢測裝置，所述啟動按鍵11使裝置的插座帶電，所述停止按鍵12使峰值斷電；所述電壓輸出及斷開控制模塊7使得按鍵輸入模塊4的停止按鍵12被按下后，MCU模塊3能夠通過峰值電壓檢測模塊6就近尋找到一個頻率周期中最近的波峰進行斷電；所述峰值電壓檢測模塊6用于讀取波峰或波谷的峰值位置。
[0008]該殘余電壓測試裝置的測試方法，包括以下步驟，
[0009]I)將L輸入端、N輸入端通過兩根電源線連接到高壓高阻抗探頭兩端，所述高壓高阻抗探頭通過線路連接示波器的一端，所述示波器的另一端連接220V市電，打開示波器進行檢測；
[0010]2)將樣品的電源線插入控制盒插座中殘余電壓測試裝置的插座處，同時打開樣品的開關；
[0011]3)將0-300V用電接在控制盒插座中變頻電源插座處，并調節變頻電源，以達到樣品輸入的測試電壓要求；
[0012]4)設置示波器參數，將X、Y軸分別調整為100V/單位格和500ms/單位格；
[0013]5)按下啟動按鍵，啟動電源，此時使用狀態指示燈亮起，表示控制盒插座此時有電，提醒測試人員注意安全；
[0014]6)在任意檢測過程時刻按下STOP，此時無論交流電在波峰或波谷，都能從頂端電源呈指數型跌落；
[0015]7)通過調整示波器的暫停按鈕，調整到Is后，得到數值，并讀出結果，此測試結果表明插頭在峰值電壓情況下與網電源分離一秒鐘后所得放電數據，即完成一次測試，重復進行10次，即完成測試目的。
[0016]所述樣品包括工作電流區間在0-15A以及電壓范圍在0-300V交流額定輸入的用電設備。
[0017]所述MCU模塊包括PIC單片機，所述PIC單片機采用內部晶振、中斷功能，且其η秒級的時間運算，對市電的頻率的采樣運算可以覆蓋。
[0018]所述PIC單片機中的繼電器采用無觸點固態繼電器，所述無觸點固態繼電器用于保證1ms分斷速率，所述無觸點固態繼電器的最大輸出額定電流為20Α。
[0019]本發明同現有技術相比，該裝置待測設備正常通電，從交流電的峰值(波峰或波谷)及時斷電，等待Is后測試設備插頭兩極的殘余電壓是否超過60V?。且根據現行國內外有源醫療器械以及相關電子電氣類產品標準要求，殘余電壓測試需具備一只內阻不低于100ΜΩ的測試探頭以及一臺示波器，并要求在當前測試電壓峰值位置進行10次斷電處理。為了適應有源醫療器械相應的嚴苛標準，本發明所述的殘余電壓測試裝置為了做到讀數的準確性，根據IEC60601-1的標準分析，兩相線之間接入的干擾抑制電容器< 0.1 yF時，可豁免進行相線間測量，故根據放電系數等式τ =RC。其高壓高阻抗探頭的最小值必須大于10ΜΩ，為了更好的進行測量，本發明采用500ΜΩ的高壓高阻抗探頭，因考慮到數值讀取的實時性、減少讀數誤差，本裝置目前采用直接借助示波器讀取測試結果方式，以保證讀數的精準性。綜上:本發明通過驗證和比對試驗，該測試裝置與高壓高阻抗探頭以及示波器的組合使用，可以非常有效地解決目前重復測試且精度不夠準確的問題。此外，該款測試裝置無需測試人員人工干預插拔被測設備的插頭，只需通過裝置上“Run”和“Stop”按鈕來完成一系列的測試，即可通過示波器的讀數得到數據，簡單方便。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0020]圖1是本發明的原理框圖；
[0021]圖2是本發明使用時的連接示意圖；
[0022]圖3是本發明從波峰斷電的指數衰減圖；
[0023]圖4是本發明從波谷斷電的指數衰減圖；
[0024]圖中:1、殼體2、內部電源供給模塊3、MCU模塊4、按鍵輸入模塊5、變頻電源輸入模塊6、峰值電壓檢測模塊7、電壓輸出及斷開控制模塊8、L輸入端9、N輸入端10、使用狀態指示燈11、啟動按鍵12、停止按鍵13、控制盒插座14、高壓高阻抗探頭15、示波器。
[【具體實施方式】]
[0025]下面結合附圖對本發明作以下進一步說明:
[0026]如附圖所示，本發明包括:殼體I，殼體I內設有內部電源供給模塊2、MCU模塊3、按鍵輸入模塊4、變頻電源輸入模塊5、峰值電壓檢測模塊6和電壓輸出及斷開控制模塊7，內部電源供給模塊2、按鍵輸入模塊4的輸出端分別連接MCU模塊3，MCU模塊3連接峰值電壓檢測模塊6，峰值電壓檢測模塊6的輸入端連接變頻電源輸入模塊5，峰值電壓檢測模塊6的輸出端連接電壓輸出及斷開控制模塊7，殼體I的正面設有L輸入端8、N輸入端9、使用狀態指示燈10、啟動按鍵11、停止按鍵12以及控制盒插座13，啟動按鍵11、停止按鍵12由線路連接按鍵輸入模塊4。其中，變頻電源輸入模塊5將正弦波轉換為直流脈沖輸入，并自動識別及切換50Hz與60Hz ;內部電源供給模塊2用于對殘余電壓測試裝置內部硬件進行供電；按鍵輸入模塊4用于啟動和停止該殘余電壓檢測裝置，啟動按鍵11使裝置的插座帶電，停止按鍵12使峰值斷電；電壓輸出及斷開控制模塊7使得按鍵輸入模塊4的停止按鍵12被按下后，MCU模塊3能夠通過峰值電壓檢測模塊6就近尋找到一個頻率周期中最近的波峰進行斷電；峰值電壓檢測模塊6用于讀取波峰或波谷的峰值位置。
[0027]該殘余電壓測試裝置的測試方法，包括以下步驟，
[0028]I)將L輸入端、N輸入端通過兩根電源線連接到高壓高阻抗探頭兩端，高壓高阻抗探頭通過線路連接示波器的一端，示波器的另一端連接220V市電，打開示波器進行檢測；
[0029]2)將樣品的電源線插入控制盒插座中殘余電壓測試裝置的插座處，同時打開樣品的開關；
[0030]3)將0-300V用電接在控制盒插座中變頻電源插座處，并調節變頻電源，以達到樣品輸入的測試電壓要求；
[0031]4)設置示波器參數，將X、Y軸分別調整為100V/單位格和500ms/單位格；
[0032]5)按下啟動按鍵，啟動電源，此時使用狀態指示燈亮起，表示控制盒插座此時有電，提醒測試人員注意安全；
[0033]6)在任意檢測過程時刻按下STOP，此時無論交流電在波峰或波谷，都能從頂端電源呈指數型跌落；
[0034]7)通過調整示波器的暫停按鈕，調整到Is后，得到數值，并讀出結果，此測試結果表明插頭在峰值電壓情況下與網電源分離一秒鐘后所得放電數據，即完成一次測試，重復進行10次，即完成測試目的。
[0035]其中，樣品包括工作電流區間在0-15A以及電壓范圍在0-300V交流額定輸入的用電設備。MCU模塊包括PIC單片機，PIC單片機采用內部晶振、中斷功能，且其η秒級的時間運算，對市電的頻率的采樣運算可以覆蓋，該PIC單片機中的繼電器采用無觸點固態繼電器，無觸點固態繼電器用于保證1ms分斷速率，無觸點固態繼電器的最大輸出額定電流為20Α。
[0036]本發明涉及一套設備插頭殘余電壓放電測試方法裝置，可針對應用于單相有源醫療器械以及相關電子與電氣消費品等，包括家用電器、檢測設備、電源適配器等。該款測試裝置無需測試人員人工干預插拔被測設備的插頭，只需通過裝置上“Run”和“Stop”的按鈕來完成一系列的測試，即可通過示波器的讀數得到數據，簡單方便。
[0037]該殘余電壓測試裝置的設計能夠有效滿足工作電流區間在0-15以及電壓范圍在0-300V交流額定輸入的用電設備。同時，該裝置的輸出插座采用國標以及多用途插座，可兼容不同國家插頭。波形采樣技術上，通過內部PIC單片機運算，有效保證波峰、波谷分斷能力。
[0038]該殘余電壓測試裝置硬件設計采用無觸點固態繼電器，有效保證1ms分斷速率，高于目前市面上其它類型繼電器40ms以上的斷電時間，以期達到理想的峰值抓取的準確性；同時所采用的固態繼電器最大輸出額定電流為20A，可有效滿足絕大多數實驗室被測設備的額定負載范圍，達到保證測試的可靠性與安全性的考慮。PIC單片機采用內部晶振、中斷功能、低功耗，且其η秒級的時間運算，對市電的頻率的采樣運算完全可以覆蓋。
[0039]本發明所述的殘余電壓測試裝置，其塊狀原理圖包括:內部電源供給模塊、MCU模塊、按鍵輸入模塊、變頻電源輸入模塊、峰值電壓檢測模塊以及電壓輸出及斷開檢測模塊。該殘余電壓測試裝置主要模塊電路硬件簡介:峰值電壓檢測模塊是因被檢測的樣品需在不同的電壓下進行檢測，所以本殘余電壓測試裝置采用變頻電源輸入，將正弦波轉換為直流脈沖輸入，并自動可以識別并切換50Hz與60Hz，讀取到峰值(波峰或波谷)位置。內部電源供給模塊主要是對于殘余電壓測試裝置內部硬件進行供電使用，采用220V交流輸入經過內部交直流轉換、濾波和三端穩壓后分別輸出直流15V、12V和5V供各模塊供電使用。按鍵輸入模塊主要是啟動和停止該殘余電壓檢測裝置，啟動(RUN)使裝置的插座帶電，停止(STOP)峰值斷電，準備檢測。電壓輸出及斷開模塊，主要作用是當按鍵輸入模塊的STOP按鍵被按下后，MCU通過峰值電壓采樣模塊就近尋找到一個頻率周期中最近的波峰進行斷電。
[0040]測試時，通過兩根標準電源線將220V?的接在市電處(給測試裝置供電)，將
0-300V?接在變頻電源插座處，調節實驗室的變頻電源達到樣品輸入的測試電壓要求，然后將測試裝置的L、N上的2個鱷魚夾分別連接到高壓高阻抗探頭兩端連接示波器，打開示波器進行檢測。將樣品的電源線，插入殘余電壓測試裝置的插座處，同時打開樣品的開關。設置示波器參數，將X，Y軸分別調整為100V/單位格和500ms/單位格。按下RUN按鈕，啟動電源，此時IN USE的紅燈亮起，意在提醒測試人員控制盒插座此時已經帶電，需注意安全。在任意檢測過程時刻按下STOP，此時無論交流電在波峰或是波谷都能從頂端電源呈指數型跌落。通過調整示波器的暫停按鈕，調整到Is后，得到數值，并讀出結果，此測試結果表明插頭在峰值電壓情況下與網電源分離一秒鐘后所得放電數據，即完成一次測試，重復進行10次，即完成該項目測試目的。
[0041]該裝置待測設備正常通電，從交流電的峰值(波峰或波谷)及時斷電，等待Is后測試設備插頭兩極的殘余電壓是否超過60V?。如單純依靠手動插拔，即使通過示波器的實時監控，也很難精確地從波峰以及波谷(根號2倍的有效值)使插頭與電網分離，如此會造成測試結果并非在最惡劣條件下獲得，從而需要十次拔插以從概率分布方式假設在峰值情況下取得最大值的條件。該標準條款考量插頭被拔出后Is后的目的是避免人體無意識觸摸到插頭金屬部分時，應不會因內部電路放電而造成觸電或電麻的現象發生。根據現行國內外有源醫療器械以及相關電子電氣類產品標準要求，殘余電壓測試需具備一只內阻不低于100ΜΩ的測試探頭以及一臺示波器，且要求在當前測試電壓峰值位置進行10次斷電處理。
[0042]本發明并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種殘余電壓測試裝置，其特征在于:包括殼體(I)，所述殼體(I)內設有內部電源供給模塊(2)、MCU模塊(3)、按鍵輸入模塊(4)、變頻電源輸入模塊(5)、峰值電壓檢測模塊(6)和電壓輸出及斷開控制模塊(7)，所述內部電源供給模塊(2)、按鍵輸入模塊(4)的輸出端分別連接MCU模塊(3)，所述MCU模塊(3)連接峰值電壓檢測模塊(6)，所述峰值電壓檢測模塊￠)的輸入端連接變頻電源輸入模塊(5)，所述峰值電壓檢測模塊￠)的輸出端連接電壓輸出及斷開控制模塊(7)，所述殼體(I)的正面設有L輸入端(8)、N輸入端(9)、使用狀態指示燈(10)、啟動按鍵(11)、停止按鍵(12)以及控制盒插座(13)，所述啟動按鍵(11)、停止按鍵(12)由線路連接按鍵輸入模塊(4)。
2.如權利要求1所述的殘余電壓測試裝置，其特征在于:所述變頻電源輸入模塊(5)將正弦波轉換為直流脈沖輸入，并自動識別及切換50Hz與60Hz ;所述內部電源供給模塊(2)用于對殘余電壓測試裝置內部硬件進行供電；所述按鍵輸入模塊(4)用于啟動和停止該殘余電壓檢測裝置，所述啟動按鍵(11)使裝置的插座帶電，所述停止按鍵(12)使峰值斷電；所述電壓輸出及斷開控制模塊(7)使得按鍵輸入模塊(4)的停止按鍵(12)被按下后，MCU模塊(3)能夠通過峰值電壓檢測模塊(6)就近尋找到一個頻率周期中最近的波峰進行斷電；所述峰值電壓檢測模塊(6)用于讀取波峰或波谷的峰值位置。
3.一種如權利要求1所述殘余電壓測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟， 1)將L輸入端、N輸入端通過兩根電源線連接到高壓高阻抗探頭兩端，所述高壓高阻抗探頭通過線路連接示波器的一端，所述示波器的另一端連接220V市電，打開示波器進行檢測； 2)將樣品的電源線插入控制盒插座中殘余電壓測試裝置的插座處，同時打開樣品的開關; 3)將0-300V用電接在控制盒插座中變頻電源插座處，并調節變頻電源，以達到樣品輸入的測試電壓要求； 4)設置示波器參數，將X、Y軸分別調整為100V/單位格和500ms/單位格； 5)按下啟動按鍵，啟動電源，此時使用狀態指示燈亮起，表示控制盒插座此時有電，提醒測試人員注意安全； 6)在任意檢測過程時刻按下STOP，此時無論交流電在波峰或波谷，都能從頂端電源呈指數型跌落； 7)通過調整示波器的暫停按鈕，調整到Is后，得到數值，并讀出結果，此測試結果表明插頭在峰值電壓情況下與網電源分離一秒鐘后所得放電數據，即完成一次測試，重復進行10次，即完成測試目的。
4.如權利要求3所述的測試方法，其特征在于:所述樣品包括工作電流區間在0-15A以及電壓范圍在0-300V交流額定輸入的用電設備。
5.如權利要求4所述的測試方法，其特征在于:所述MCU模塊包括PIC單片機，所述PIC單片機采用內部晶振、中斷功能，且其η秒級的時間運算，對市電的頻率的采樣運算可以覆至ΠΠ O
6.如權利要求5所述的測試方法，其特征在于:所述PIC單片機中的繼電器采用無觸點固態繼電器，所述無觸點固態繼電器用于保證1ms分斷速率，所述無觸點固態繼電器的最大輸出額定電流為20Α。
【文檔編號】G01R19/00GK104502665SQ201410766916
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優先權日:2014年12月11日
【發明者】尹勇, 孫大光, 孟志敏, 趙揚 申請人:通標標準技術服務(上海)有限公司