摘要：为了杜绝质量事故，以及由此导致的返工事件的发生，设计开发了一种监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具，其由电气控制盒、LED光检知单元和数据线组成。LED光检知单元最多有8个光敏三极管，每个光敏三极管能检测出绝缘耐压测试仪面板上对应的指示灯是否点亮，8个指示灯的检测结果，通过电气控制盒进行逻辑与运算，输出结果是数字量1或0。这个输出结果成为绝缘耐压测试仪是否具备开始工作的前提条件。从而实现了控制绝缘耐压测试仪在唯一且正确的设定情况下，才能开始工作。通过以上技术方案解决了生产过程中的质量问题，避免了人为失误，彻底消除了在错误的设定条件下，对产品进行测试的可能性；降低了对操作者的要求，无需具备经验和专业知识，便能轻松、准确地进行正确的操作；如果有异常发生时，可以通过蜂鸣器和指示灯及时提醒操作者快速处理，实现了生产现场的透明化管理，即看得见、听得见的管理，保证产品品质。

　　关键词：返工；防呆；光敏三极管；逻辑与；绝缘耐压测试仪

　　0引言

　　在制造业工厂，尤其是大型电子行业，保证电气产品或设备的安全性能是产品包装出厂前质量管理的重要一环，对其所生产的电气产品或设备进行安全规格测试是至关重要的。

　　电气设备在运行过程中，会产生电流，如果电流在设备内部流动，就会产生热量，导致设备温度升高，甚至引起设备着火。此外，电气设备还会产生电磁场，如果电磁场泄漏到设备外部，就会对人体产生危害。因此，为了保证电气设备的安全性能，必须对电气设备进行绝缘耐压测试。为方便绝缘耐压测试，人们制造出了专门的绝缘耐压测试仪[1]。

　　绝缘耐压的原理是利用绝缘材料的绝缘性能，将电气设备的各个部分隔离开来，防止电流在设备内部流动，从而达到保护设备的目的。

　　绝缘材料的绝缘性能是指材料在电场作用下不导电的能力。绝缘材料的绝缘性能与材料的种类、厚度、温度、湿度等因素有关。在电气设备中，常用的绝缘材料有橡胶、塑料、纸板、绝缘漆等。

　　绝缘耐压测试仪是一种用于检测缘介质的固定和变化耐压能力的设备，通常用于防止电器的强电场危害或电火花发生，根据不同的类型和用途会选择不同的绝缘耐压测试仪[2]。绝缘耐压测试仪有3个基本组件：发生源、保护电路和计量存储器。绝缘耐压测试仪的电源和电极接在发

　　生源上，发生源是一种能够产生强电场的电器，例如电动螺丝批，它可以在很短的时间内产生极高的电压，激发电流抵抗表面上的绝缘介质，从而对其进行考察。接下来，保护电路的作用是控制电流的流动，控制输出电压，可以将其限制在安全的电压水平，而不会对测试仪或被测设备产生危害。计量存储器可以记录耐压测试过程中产生的能量，并以此来评价绝缘介质的能量抵抗性能。

　　以上是绝缘耐压测试仪的工作原理。综上所述，绝缘耐压测试仪是用来判断、评估绝缘介质耐压能力的重要设备，可以有效防止电气设备及其他电子元器件受到强电场的危害。

　　绝缘耐压测试仪提前对电气设备进行测试，可以发挥关键作用，从根本上预防类似火灾这类灾害的发生；另外，可以为电气设备和使用者带来更高的安全和更高的可靠性，同时也可以大大节省维修和维护成本[3]。

　　某公司相关的绝缘耐压试验标准都是根据国标(GB 311.1-83)来制定的。耐压和绝缘标准是：输入电压为100 V/120 V的产品加载交流1200 V电压试验1 min,加载直流500 V的条件下测试值要大于10 MΩ试验。输入电压为220 V的产品加载交流1500 V电压试验1min,加载直流500 V的条件下测试值要大于10 MΩ。耐压试验可以在最大输出2.5 kV/5 kV、输出容量500 VA(AC专用）下进行电子设备和电子部件的耐压试验。此外，绝缘电阻试验具有2个测量范围：500 V/1 000 MΩ和1000 V/2 000 MΩ。还有切断电流一般设定为10 mA等。这些测试条件都是通过前面板的按键设定实现的。

　　很多需要设定的按钮，稍不注意就会设定错误，极易导致设定条件与要求不符的状况发生，导致错误。所以，保证按键设定正确非常重要。研究此技术方案的背景和理由是某公司曾经多次因绝缘耐压工具按钮设定错误，导致累计返工5000多台完成品，造成直接经济损失2000多万元。一方面，这个安规测试是关键岗位，这次质量事故不但打乱了公司正常生产和交付计划，必须花费人力、物力和时间进行返工，而且影响了公司声誉，提高了生产成本，降低了公司的利润。另一方面，由于安规测试岗位分布广泛，而且在今后生产过程中，这种不良发生的可能性极高，无法确保所生产出来的电气产品或设备的安全性，导致在日后使用电气产品时存在较大的安全隐患。

　　如何在绝缘、耐压测试之前避免人为设定的错误，就显得至关重要。根据生产现场的要求，克服现有技术的不足，提供了一种监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具，其提高了绝缘、耐压测试的可靠性，彻底消除绝缘耐压测试仪错误设定的可能性，保证测试开始的前提条件是正确的，才能真正地保证产品品质，杜绝质量事故以及由此导致的返工事件的发生。预期结果如下。

　　(1)借助设计开发的防呆工具，避免人为失误，彻底消除了在错误的设定条件下，对产品进行测试的可能性；

　　(2)操作者无需花费注意力，也不需要具备丰富的经验和专业知识，便能轻松、准确地进行正确的操作，因此，要求防呆工具操作简单、容易；

　　(3)如有异常发生时，可以通过蜂鸣器和指示灯及时提醒操作者快速处理，可以实现生产现场透明化管理，即看得见、听得见的管理。

　　1技术方案说明

　　为了解决上述存在的技术问题，本方案采用下述技术方案。

　　本方案涉及一种用来监测绝缘耐压测试仪的设定状态的工具。包括对绝缘耐压测试仪的面板LED灯的点灭状况进行监视的技术方法，并将监视结果进行模数转换和逻辑处理的技术方法，将处理结果作为控制继电器通断的技术方法，最后将继电器通断信号作为绝缘耐压是否具备测试开始的前提条件的技术方法。

　　(1)本方案设计开发的防呆工具包括电气控制盒，LED光检知单元和数据线，其中，电气控制盒包括外壳

　　和设在外壳内的控制电路。在所述外壳的前面板上设有电源开关、电源开关指示灯Power、准备好的状态指示灯Ready和控制测试仪工作的条件判断开关SW,均与该控制电路连接；在所述外壳的后面板上设有数据线接口和电源插座，也与该控制电路连接；所述控制电路包括逻辑回路U5、继电器K1和蜂鸣器SP1;所述条件判断开关SW的输出端与测试仪的开始测试的外控接口连接。

　　所述LED光检知单元包括双面PCB板和将该双面PCB板固定到绝缘耐压测试仪上的固定架；在所述双面PCB板的底面板上设有多组检知电路和上面板上设有多个LED指示灯，它们的位置和数量都与绝缘耐压测试仪面板上用来显示测试设定条件的指示灯的位置和数量一致；每组检知电路包括检知回路、信号放大回路、比较回路和输出回路；在工作时，通过检知回路的光敏三极管对测试仪的LED灯表示部的对应一个指示灯是否点亮进行检知，再经过信号放大回路的信号放大、比较回路的比较判断后，由输出回路输出的低或高电平，输出的电平信号去向有两路，其中一路与对应的那个LED指示灯连接，另一路通过数据线连向该电气控制盒的数据线接口[4];所述LED光检知单元通过其固定架安装到测试仪上后，其双面PCB板的底面板上的全部光敏三极管分别一一对应测试仪面板上用来显示测试设定条件的指示灯[5]。

　　(2)所述的监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具，其特征在于，所述固定架呈直角状，其包括用来安放双面PCB板的框架和将框架安装到测试仪靠向LED灯指示部的那一侧外壳上的安装板；所述安装板用螺丝或磁吸固定在测试仪的侧边。

　　(3)所述的监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具，其特征在于，所述光敏三极管型号为SFH3310[6],信号放大回路的信号放大器型号为LM324[7],比较回路的比较器型号为LM339[8]。

　　(4)所述的监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具，其特征在于，所述逻辑回路U5为CD4000系列集成电路[9]。

　　2设计制作

　　本文结合具体的实施方式设计、开发、制作了防呆工具，详细描述如下。

　　如图1所示，当前绝缘耐压测试仪都是兼备耐压测试仪和绝缘电阻计的，可连续进行耐压试验和绝缘电阻试验，测试仪的面板，主要包括用于显示设定条件的LED灯表示部、按钮部、仪表盘等。在测试时，根据测试的要求、条件，在操作面板上，要进行耐压试验程电压量程(RANGE 5 kV/2.5 kV)、绝缘电阻试验量程(1 000 V/500 V),以及测试模式（有4种，先进行AUTO ACW→再进行IR测试、先进行AUTO IR→再进行ACW测试、手动进行MANU.ACW测试、手动进行MANU.IR测试）的设定时，先要对按钮部的对应按钮进行选择，当选择对应的按钮之后，就会在LED灯表示部（即测试仪面板的亮灯指示区）的对应灯处点亮。

　　如图1所示，当前，绝缘耐压测试仪的外壳基本一样，其面板主要包括用于显示设定条件的LED灯表示部、按钮部、仪表盘等。通常，LED灯表示部有8个用来显示测试设定条件的指示灯（如ACW、2.5 kV、5 kV、IR、500 V、1 000 V、AUTO TEST、PROTECTION)和3个用来显示测试结果指示灯(ACW FAIL、IR FAIL、PASS);另外，在测试仪面板上还设有开始测试的外控接口。

　　本案为一种监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具，对绝缘耐压测试仪的面板LED灯的点灭状况进行监视，并将监视结果进行模数转换和逻辑处理后，将处理结果作为继电器通断的控制信号，最后将继电器通断信号作为绝缘耐压是否具备测试开始的前提条件。因此，本案的防呆工具，如图2所示，其包括电气控制盒，LED光检知单元和数据线；LED光检知单元是专门监测LED灯表示部上的用来显示测试设定条件的指示灯（有8个），如图2中的LED指示灯所示。

　　如图3~4所示，所述电气控制盒包括外壳和设在外壳内的控制电路；在所述外壳的前面板上设有电源开关、电源开关指示灯Power、准备好的状态指示灯Ready和控制测试仪工作的条件判断开关SW,它们与该控制电路连接；在所述外壳的后面板上设有数据线接口和电源插座，它们也与该控制电路连接；所述控制电路包括逻辑回路U5、继电器K1和蜂鸣器SP1;所述条件判断开关SW的输出端与测试仪的开始测试的外控接口连接[10]。

　　如图6~8所示，所述LED光检知单元2包括双面PCB板和将该双面PCB板固定到绝缘耐压测试仪上的固定架；在所述双面PCB板的底面板(Bottom面）上设有8组检知电路和上面板(Top面）上设有8个LED指示灯，它们的位置和数量都与绝缘耐压测试仪面板上用来显示测试设定条件的指示灯的位置和数量一致；每组检知电路包括检知回路、信号放大回路、比较回路和输出回路，通过检知回路的光敏三极管（在本实施例中，指Q1~Q8)对测试仪的LED灯表示部的对应一个指示灯是否点亮进行检知，再经过信号放大回路的信号放大、比较回路的比较判断后，由输出回路输出的低或高电平[11],输出的电平信号去向有两路，其中一路与对应的那个LED指示灯连接，另一路通过数据线3（在本实施例中，在双面PCB板的上面板上设有供数据线一端插入的数据线插槽）连向该电气控制盒1的数据线接口；所述LED光检知单元通过其固定架安装到测试仪上后，其双面PCB板的底面板上的全部光敏三极管（在本实施例中，指Q1~Q8)分别一一对应测试仪面板上用来显示测试设定条件里的指示灯[12]。

　　3现场实施

　　本案的防呆工具在使用时，先将防呆工具的LED光检知单元2和电气控制盒1用数据线3连接好（如图3所示），以及将电气控制盒前面板上的条件判断开关SW与测试仪的开始试的外控接口连接，LED检知单元的固定架可以用磁吸、螺丝固定等方式安装到测试仪上。在本实施例中，如图3所示，所述固定架呈直角状，其包括用来安放双面PCB板的框架和将框架安装到测试仪靠向LED灯指示部的那一侧外壳上的安装板；所述安装板用螺丝或磁吸固定在测试仪的侧边，在安装时，可以将原拧进到测试仪这侧边上的螺丝拧出来后，用这螺丝将安装板固定，这样就不用另外开螺丝孔来拧螺丝。

　　在本实施例中，所述逻辑回路U5为CD4000系列集成电路，比如用型号CD4068的集成电路[13]。

　　在本实施例中，所述光敏三极管Q1型号为SFH3310,信号放大回路的信号放大器型号为LM324,比较回路的比较器型号为LM339[14]。

　　接下来，在电气控制盒1的后面板的电源插座上外接电源插头，再把前面板上的电源开关向上拨动打到ON的状态，此时，电源开关指示灯Power点亮，就可以使用防呆工具了。

　　现在以测试仪的“2.5 kV/500 V/AUTO TEST”这3个条件为例来阐述工作原理（它们分别对应检知电路的第2、5和7组的检知回路），如表1阴影区域所示。

　　首先，在绝缘耐压测试仪的面板上按下2.5 kV、500 V、AUTO TEST这3个按钮，此时，测试仪面板上的2.5 kV、500 V、AUTO TEST这3个指示灯点亮，不过，由于测试仪面板的LED灯表示部已被防呆工具的LED光检知单元2的双面PCB板遮挡住，所以看不到灯的点亮情况[15]。

　　接着，LED光检知单元2开始工作，对测试仪面板的LED灯表示部90的指示灯进行检知，这时，分别对准2.5 kV、500V、AUTO TEST这3个指示灯的第2、5、7组检知电路的光敏三极管Q2、Q5、Q7分别检测到对应的3个指示灯点亮后，再分别经对应的第2、5、7组检知电路的信号放大后，第2组检知电路的比较回路的U1A-1端输出电压值和指示灯是否点亮的设定阈值SETV进行比较后得出结果[16],同样地，第5、7组检知电路也输出结果；这些输出结果，一方面，分别点亮第2、5、7组检知电路的指示灯(LED2、LED5和LED7),使操作人员能及时观察到LED光检知单元的灯的亮灭情况[17],这样相当于，测试仪面板上的LED灯表示部的灯亮灭情况由LED光检知单元的上面板的对应LED指示灯22体现出来[18];另一方面，经数据线3输出到电气控制盒1内，使这3个输出结果在控制电路10的逻辑回路U5中进行逻辑与／非运算[19],结果作为继电器K1闭合/断开的动作条件，于是，当OUT2、OUT5、OUT7都输出高电平时，继电器得电，K1闭合，使电气控制盒上的Ready灯点亮、蜂鸣器SP1不响的同时，条件判断开关SW闭合，这时，按下测试仪的“开始”按钮，即两个串联的开关都处于闭合状态，才可以进行测试[20];否则，当2.5 kV、500 V、AUTO TEST这3个指示灯中的一个或以上灯不亮时，OUT2、OUT5、OUT7不能同时输出高电平，它们经控制电路10的逻辑回路U5中进行逻辑与／非运算后，继电器不得电，K1不动作，保持断开状态[21],于是，电气控制盒上的Ready灯不亮、蜂鸣器会响的同时，条件判断开关SW断开，这时，即使按下测试仪的“开始”按钮，由于两个串联的开关只要有一个处于断开状态，就不能进行测试，从而通过蜂鸣器和指示灯及时提醒操作者快速处理。

　　4结束语

　　绝缘耐压测试仪设定状态防呆工具在实际应用中能够有效地防止按键误设定的发生，杜绝了包括操作员无意识状态下导致的不良，为仪器的正常工作，生产顺利进行提供保障。是一个思巧妙，效果良好，成本低廉，柔性设定，易于推广的工具。与现有技术相比，本方案的有益效果说明如下。

　　本方案通过光敏三极管对测试仪面板上的指示灯是否点亮进行检知，再经过信号放大、比较，输出指示灯亮或灭的结果，作为绝缘耐压是否具备测试开始的前提条件的判断；与此同时，指示灯的亮灭状况通过光敏三极管来检测，把每一个光敏三极管的检测结果综合起来，再通过逻辑电路对测试结果进行综合判定，综合判定的结果再作为测试开始的必要条件，从而实现了只有在唯一的设定正确的情况下，测试才能进行，这样就可以提高绝缘、耐压测试的可靠性，彻底消除绝缘耐压测试仪错误设定的可能性，保证测试开始的前提条件是唯一的和正确的，真正地保证产品品质，杜绝质量事故以及由此导致的返工事件的发生[22]。

　　通过技术方案解决了生产过程中的重大问题：(1)借助本方案的防呆工具，避免人为失误，彻底消除了在错误的设定条件下，对产品进行测试的可能性；(2)操作者无须花费注意力，也不需要具备丰富的经验和专业知识，便能轻松、准确地进行正确的操作，因此，本方案操作简单、容易；(3)如有异常发生时，可以通过蜂鸣器和指示灯及时提醒操作者快速处理，可以实现生产现场透明化管理，即看得见、听得见的管理。

　　在电子制造业生产中，绝缘耐压测试仪是一个应用广泛的安规测试仪器。为解决各位工程技术人员在设备使用和维护中遇到的同样为解决问题推荐采用本文设计的工具。从现场实施情况可以看出，该工具能够克服现有技术的不足，完全实现了设计开发的需求。所设计的监测绝缘耐压测试仪设定状态的防呆工具不但提高了绝缘、耐压测试的可靠性，而且彻底消除绝缘耐压测试仪错误设定的可能性，保证测试开始的前提条件是唯一的和正确的，真正地保证产品品质，杜绝质量事故以及由此导致的返工事件的发生。

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