Ricerca e sviluppo di un tester integrato per la sicurezza elettrica e sua applicazione — LISUN LS9955 Sistema multifunzione "tutto in uno" per il collaudo della conformità di sicurezza.

Astratto
Con l'obiettivo di affrontare i punti critici delle tradizionali apparecchiature di test di conformità di sicurezza discrete per elettrodomestici, apparecchi di illuminazione, dispositivi elettromedicali, motori e altri prodotti elettrici, come le molteplici stazioni, la bassa efficienza di test, i dati incoerenti e il complesso debug coordinato di più strumenti, questo documento propone uno schema di sviluppo integrato per un tester di sicurezza elettrica. LISUN LS9955 Il sistema, che funge da supporto per la ricerca, integra cinque moduli di test principali: test di tenuta alla tensione AC/DC, test di resistenza di isolamento (IR), test di corrente di dispersione (LLC), test di resistenza di terra (GR) e test di potenza (POWER). Un singolo tester di sicurezza elettrica Questo sistema è in grado di completare tutti i test di conformità per la sicurezza elettrica in un'unica operazione. Il presente documento illustra il concetto di progettazione del sistema integrato, l'architettura dei moduli hardware e la logica di controllo software programmabile, elenca i principali parametri tecnici della macchina completa e dimostra il valore applicativo del tester di sicurezza elettrica integrato in scenari di ispezione di fine linea, ricerca e sviluppo in laboratorio e certificazione di terze parti, confrontandolo con i tradizionali schemi di test separati. Fornisce inoltre riferimenti per lo sviluppo di apparecchiature di test di sicurezza elettrica e per l'automazione delle linee di produzione.

Introduzione
Con il continuo miglioramento del sistema di certificazione obbligatoria 3C nazionale e degli standard di esportazione per elettrodomestici, lampade, apparecchiature elettromedicali, motori e altri prodotti, gli standard GB 4706.1-2024, IEC 60335-1:2023, GB 7000-2023 e GB 9706.1-2020 impongono requisiti rigorosi per il collaudo completo degli articoli, l'elevata ripetibilità e la tracciabilità dei dati per l'ispezione della sicurezza elettrica. La modalità di collaudo tradizionale prevede l'utilizzo di strumenti separati, tra cui tester di tensione di tenuta, misuratore di resistenza di isolamento, tester di corrente di dispersione, tester di resistenza di terra e analizzatore di potenza, che presentano quattro evidenti svantaggi. In primo luogo, i diversi strumenti occupano postazioni indipendenti, con conseguente ingombro e costi di trasferimento elevati per le linee di produzione. In secondo luogo, i frequenti collegamenti manuali tra i diversi strumenti causano errori umani significativi e lunghi cicli di collaudo. In terzo luogo, i dati di collaudo di ciascun dispositivo vengono memorizzati in modo indipendente, il che impedisce un'archiviazione e una tracciabilità uniformi. In quarto luogo, i costi di calibrazione e manutenzione dei diversi strumenti rimangono elevati e il controllo integrato dei vari dispositivi risulta difficile da realizzare.

In questo contesto industriale, il tester integrato per la sicurezza elettrica è diventato la principale direzione di ricerca e sviluppo per le apparecchiature di test di conformità alla sicurezza. Come tester integrato per la sicurezza elettrica commerciale maturo, LISUN LS9955 Il tester automatico di conformità alla sicurezza integra cinque funzioni principali di test di sicurezza, supporta test a doppia frequenza di 50/60 Hz, sequenze di test programmabili e collegamento remoto a un computer di bordo, con allarme acustico e visivo in caso di risultati non conformi. È in grado di soddisfare simultaneamente le esigenze di verifica dell'affidabilità dei laboratori di ricerca e sviluppo e di ispezione a fine linea delle linee di produzione di massa, risolvendo efficacemente i problemi tipici degli strumenti tradizionali a componenti discreti. Questo articolo analizza in dettaglio la logica di sviluppo del sistema integrato, i parametri tecnici e gli scenari applicativi basati su questo tester di sicurezza elettrica.

1. Progettazione dell'architettura di sistema complessiva del tester integrato per la sicurezza elettrica.
1.1 Idea di progettazione hardware integrata
Il tester di sicurezza elettrica integrato abbandona la semplice modalità di giunzione di più strumenti e adotta un'architettura di controllo dual-core che combina FPGA e controller principale ARM. Al suo interno sono integrati cinque sottomoduli indipendenti per la generazione e l'acquisizione del segnale, che condividono un set di schermo LCD per l'interazione uomo-macchina, circuito di alimentazione, circuito di scarica di sicurezza e interfaccia di comunicazione. L'hardware è suddiviso in cinque unità funzionali:
• Unità di generazione di tensione di tenuta AC/DC: Uscita ad alta tensione ad ampio intervallo da 100V a 4000V con circuito di commutazione AC/DC indipendente. Acquisizione in tempo reale della corrente di dispersione di rottura per verificare la resistenza dell'isolamento ad alta tensione.
• Unità di misura della resistenza di isolamento: la tensione di prova in corrente continua varia da 100 V a 1000 V con un circuito di campionamento ad alta resistenza ad alta precisione, che quantifica difetti come l'invecchiamento e il danneggiamento del mezzo isolante.
• Unità di eccitazione e acquisizione della corrente di dispersione: simula l'alimentazione effettiva della rete elettrica con un ingresso CA da 10 a 300 V per rilevare il rischio di dispersione elettrica sull'involucro del prodotto in condizioni di normale funzionamento.
• Unità di test di continuità di terra: elevata corrente di uscita CA (1~30 A) per misurare la resistenza del circuito di messa a terra di protezione e verificare l'affidabilità del canale di scarica della corrente di guasto.
• Unità di analisi dei parametri elettrici di potenza: rileva simultaneamente tensione, corrente, potenza attiva e fattore di potenza, realizzando un rilevamento integrato della sicurezza elettrica e delle prestazioni del carico.

L'intera macchina è dotata di una barriera di sicurezza elettrica e di un circuito di scarica rapida. La carica residua ad alta tensione viene rilasciata automaticamente dopo ogni test per evitare potenziali rischi per la sicurezza derivanti dal funzionamento ad alta tensione. Un bus di acquisizione del segnale unificato elimina la deviazione di campionamento sincrona tra strumenti separati e la precisione di misurazione complessiva è superiore a quella ottenuta con la combinazione di apparecchiature discrete.

1.2 Progettazione di un sistema di controllo software programmabile
Questo tester di sicurezza elettrica è dotato di un sistema di test programmabile integrato, che supporta la memorizzazione di 50 gruppi di programmi. Ogni programma può essere modificato con 8 fasi di test consecutive e gli utenti possono combinare liberamente le sequenze di test di tensione di tenuta, resistenza di isolamento, corrente di dispersione, resistenza di terra e potenza per adattarsi alle procedure di test standard di vari prodotti. Le principali funzioni del software sono elencate di seguito:
• Valutazione della soglia personalizzabile: i valori limite PASS/FAIL possono essere preimpostati dagli utenti e, qualora i risultati del test superino i limiti, si attiveranno automaticamente allarmi acustici e visivi con messaggio a schermo rosso.
• Visualizzazione sincrona su un unico schermo: i parametri impostati in tempo reale, i dati misurati e i risultati della valutazione vengono visualizzati su un unico schermo LCD senza dover passare da uno strumento all'altro.
• Interfaccia di controllo remoto: le porte di comunicazione riservate possono connettersi ai sistemi MES di fabbrica e al software di test del computer di controllo per realizzare test automatici senza presidio.
• Durata del test adattiva: il tempo di test è regolabile da 0 a 999.9 secondi, soddisfacendo i requisiti delle ispezioni di fabbrica a breve termine e dei test di invecchiamento per l'affidabilità a lungo termine.
• Commutazione di frequenza adattiva: commutatore di frequenza di alimentazione integrato a 50Hz/60Hz per adattarsi ai test di certificazione del prodotto per i mercati nazionali ed esteri.

2 Parametri tecnici fondamentali di LISUN LS9955 Tester di sicurezza elettrica
In qualità di tester integrato per la sicurezza elettrica, LS9955 copre simultaneamente cinque test di conformità alla sicurezza. Il campo di misura, la precisione e le specifiche di uscita di ciascun modulo sono riportate nella Tabella 1:
Tabella 1 Parametri tecnici a piena funzionalità di LISUN LS9955 Tester integrato per la sicurezza elettrica

Come illustrato nella tabella precedente, tutti gli indicatori di questo tester integrato per la sicurezza elettrica soddisfano pienamente i requisiti limite delle principali norme di sicurezza nazionali e internazionali, tra cui GB 4706 e IEC 60335. Il suo campo di misura copre le esigenze di test di piccoli adattatori, elettrodomestici ad alta potenza e apparecchi di illuminazione. Rispetto agli strumenti separati, il sistema integrato adotta un riferimento di calibrazione unificato, garantendo una maggiore coerenza complessiva delle misurazioni ed eliminando gli errori sistematici tra i diversi dispositivi.

3 vantaggi principali del tester di sicurezza elettrica integrato rispetto alle tradizionali apparecchiature separate.
3.1 Efficienza della linea di produzione notevolmente migliorata
Il collaudo discreto tradizionale richiede da 4 a 5 volte la sostituzione manuale del cablaggio e la commutazione degli strumenti, e il tempo di collaudo per un singolo prodotto raggiunge i 60~90 secondi. Adottando LISUN LS9955 Tester di sicurezza elettrica integrato: tutti e cinque i test possono essere completati con un unico cablaggio e le sequenze programmabili vengono eseguite automaticamente in sequenza. Il tempo di test per un singolo prodotto si riduce a 20-35 secondi, aumentando la capacità produttiva giornaliera della linea di produzione di oltre il 50%. Un minor numero di operazioni manuali riduce i rischi di errori di valutazione causati da cablaggi errati.

3.2 Costi, funzionamento e manutenzione semplificati delle apparecchiature
La soluzione tradizionale richiede l'acquisto di cinque strumenti separati, tra cui un tester di tensione di tenuta, un tester di isolamento, un tester di corrente di dispersione, un tester di resistenza di terra e un analizzatore di potenza, con conseguenti elevati costi di approvvigionamento, calibrazione e manutenzione dei pezzi di ricambio. Un unico tester di sicurezza elettrica integrato sostituisce cinque strumenti separati, riducendo l'ingombro a terra del 70% e le spese annuali di calibrazione del 60%, semplificando significativamente la gestione delle apparecchiature sulle linee di produzione.

3.3 Dati di prova integrati e tracciabili
Tutti i dati di test del sistema integrato vengono memorizzati in modo uniforme nell'unità di memoria locale e possono essere caricati in modo sincrono sui sistemi MES di fabbrica tramite comunicazione remota. I dati relativi a tensione di tenuta, resistenza di isolamento, corrente di dispersione, resistenza di terra e potenza di ciascun prodotto testato sono associati a un numero di serie univoco, soddisfacendo i requisiti di tracciabilità dei dati delle certificazioni CCC e CE. Al contrario, i dati degli strumenti discreti vengono memorizzati separatamente, con il rischio di perdita o manomissione durante la compilazione manuale, non essendo quindi conformi ai moderni sistemi di controllo qualità.

3.4 Progettazione integrata della protezione di sicurezza
La macchina completa integra una barriera di sicurezza elettrica, una scarica rapida ad alta tensione e protezioni multistrato contro sovracorrente e sovratensione. L'alta tensione residua viene scaricata automaticamente dopo ogni test. La presenza di più sorgenti di alta tensione in apparecchiature separate comporta rischi sovrapposti per la sicurezza elettrica, mentre il tester di sicurezza elettrica integrato adotta un circuito di sicurezza unificato per ridurre gli incidenti da scossa elettrica nei laboratori e nelle linee di produzione.

4 scenari applicativi del tester integrato per la sicurezza elettrica
4.1 Ispezione di fine linea nella produzione di massa di elettrodomestici e prodotti per l'illuminazione
L'ispezione di fine linea per condizionatori d'aria domestici, ferri da stiro elettrici, lampade a LED, elettrodomestici da cucina e da bagno richiede la verifica simultanea di isolamento, messa a terra, dispersioni e parametri di alimentazione. LISUN LS9955 Il tester di sicurezza elettrica può essere impiegato su linee di produzione automatiche, abbinato a dispositivi di cablaggio automatici, per eseguire test di conformità di sicurezza completi su tutti i prodotti in serie, con allarmi acustici e visivi per scartare automaticamente i prodotti non conformi.

4.2 Verifica dell'affidabilità nei laboratori di ricerca e sviluppo
La fase di ricerca e sviluppo del prodotto richiede ripetuti test di invecchiamento ad alta tensione, test di isolamento a lungo termine e cicli di potenza sotto carico. Le sequenze di test programmabili consentono di impostare più cicli di test e di registrare automaticamente i dati dei test a lungo termine, sostituendo il monitoraggio manuale di diversi strumenti separati e abbreviando il ciclo di verifica della conformità di sicurezza dei nuovi prodotti.

4.3 Prove per apparecchiature elettromedicali
In conformità con lo standard di sicurezza elettromedicale GB 9706.1, l'apparecchiatura realizza misurazioni di corrente ad alta precisione e a bassa dispersione, soddisfacendo i rigorosi requisiti di limite di dispersione dei monitor per pazienti, dei dispositivi per fisioterapia e di altre apparecchiature mediche, e fornendo dati di prova conformi per l'ispezione di registrazione dei dispositivi medici.

4.4 Istituti di prova e certificazione di terze parti
Un unico strumento è in grado di eseguire i test di sicurezza di base per diverse categorie di prodotti, riducendo il numero di strumenti configurati nei laboratori, consentendo un rapido pre-test dei campioni dei clienti e migliorando la capacità di accoglienza degli ordini da parte dei laboratori di certificazione.

5 Conclusione e prospettiva
rappresentato da LISUN LS9955, integrato tester di sicurezza elettrica Realizza un'integrazione completa di cinque funzioni di test, tra cui tensione di tenuta AC/DC, resistenza di isolamento, corrente di dispersione, resistenza di terra e test di potenza, tramite moduli hardware integrati e un controllo software coordinato e programmabile. Risolve le carenze dei tradizionali schemi di test di sicurezza discreti in termini di efficienza dei test, costi delle apparecchiature, gestione dei dati e sicurezza operativa, adattandosi pienamente alle esigenze di test di sicurezza dell'intero ciclo di vita di elettrodomestici, illuminazione, dispositivi medici, motori e altri prodotti elettrici.

In futuro, la ricerca e sviluppo nel campo dei tester per la sicurezza elettrica si orienterà verso livelli di intelligenza superiori: verranno aggiunti algoritmi di identificazione dei difetti basati sull'IA per localizzare automaticamente i punti critici, come guasti all'isolamento e messa a terra inadeguata; verrà ampliato il caricamento wireless dei dati IoT; verranno integrati moduli di test paralleli multicanale per un ulteriore adattamento agli impianti di produzione intelligenti e automatizzati. Integrazione, automazione e digitalizzazione diventeranno i principali trend di ricerca e sviluppo nel settore dei tester per la sicurezza elettrica, offrendo un supporto tecnico più efficiente e preciso per il controllo qualità e la sicurezza dei prodotti elettrici.