李 青

（山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030009）

0 引言

互感器校驗(yàn)儀主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室應(yīng)用的電壓互感器和電流互感器進(jìn)行技術(shù)性能檢定的一種儀器。而互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀是電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)檢定裝置，它操作簡單、重量輕、便于攜帶，能方便快捷的檢定相關(guān)數(shù)據(jù)。隨著行業(yè)的發(fā)展，互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀也要具有物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)痊F(xiàn)代儀器設(shè)備所應(yīng)具有的功能。不但是功能要提高，外觀也要與時(shí)俱進(jìn)，改變傳統(tǒng)模式。以前的現(xiàn)場(chǎng)儀器是根據(jù)所裝元件的多少采購現(xiàn)成的塑料密封箱，再根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)面板，這樣雖然方便快捷，但是因?yàn)樗徬潴w尺寸不完全合適，從而使產(chǎn)品整體不夠緊湊，儀器面板設(shè)計(jì)也受到限制。現(xiàn)在，根據(jù)市場(chǎng)要求，便攜式互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀應(yīng)：具有大屏幕顯示、提供友好的操作界面及豐富的測(cè)量信息；具有計(jì)算機(jī)接口、網(wǎng)口、藍(lán)牙、溫濕度采集等物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集所需的配置；外觀設(shè)計(jì)簡潔大方，體現(xiàn)人機(jī)交互，從整體提高儀器自動(dòng)化水平，減小人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 便攜式互感器校驗(yàn)儀外觀的改型設(shè)計(jì)構(gòu)思

便攜式互感器校驗(yàn)儀外觀的改型設(shè)計(jì)，首先考慮儀器機(jī)箱不外購，而是根據(jù)儀器內(nèi)容元件設(shè)計(jì)合適尺寸及外形。其次，因?yàn)閮x器要在變電場(chǎng)所使用，所以要滿足便攜、方便、耐磨、耐摔、防水、抗干擾及便于操作等要求。最后，儀器的外觀要體現(xiàn)出科技感，操作界面簡單、易懂，還要與箱內(nèi)元器件配合緊湊、互不干涉。

2 便攜式互感器校驗(yàn)儀的儀器箱設(shè)計(jì)

因?yàn)樽冸妶?chǎng)要求所用儀器機(jī)箱具有防水防塵、優(yōu)秀的抗沖擊性能、良好的耐腐蝕性能、抗紫外線耐老化性能、阻燃、低煙、無鹵素、完全絕緣、重量輕、易加工等特點(diǎn)，所以包裝箱一般選用塑料密封箱。設(shè)計(jì)箱子外形時(shí)，首先要考慮的是美觀時(shí)尚、方便合理，其次是箱子要盡可能輕便、小巧。

2.1 儀器箱外形及尺寸的確定

儀器儀表箱屬于儀器設(shè)備類，所以其外形還是要體現(xiàn)莊重、嚴(yán)肅的要求，確定采用長方體外形。然后，再根據(jù)箱內(nèi)所放元部件及面板上所裝元件確定箱子內(nèi)部尺寸。根據(jù)儀器操作合理性要求，確定箱蓋開啟后與下箱的角度呈120（圖1）。

2.2 儀器箱外部的美觀設(shè)計(jì)

儀器設(shè)備類產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)應(yīng)該既能滿足產(chǎn)品的使用功能，又能滿足用戶的審美和體驗(yàn)需求，同時(shí)還應(yīng)具有個(gè)性化的體現(xiàn)，通過細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)來體現(xiàn)產(chǎn)品的科技感（圖2）。

圖1 儀器箱開啟角度

箱子整體顏色采用穩(wěn)重大方的黑灰色，其中有黃色線條分割，同時(shí)以黃色線條為界，箱體有高低層次，同時(shí)在箱子一角有圓形的黃色凸起，在黃色凸起上絲印單位LOGO。箱體底部設(shè)有4 個(gè)橡膠支腳，箱子放置時(shí)更穩(wěn)定。

3 儀器的面板設(shè)計(jì)

箱子尺寸確定以后，根據(jù)下箱尺寸確定面板外形尺寸。面板的設(shè)計(jì)是體現(xiàn)儀器整體外觀品質(zhì)的重要部分。儀器面板是人與儀器儀表傳遞信息的中介，它的設(shè)計(jì)除了要體現(xiàn)個(gè)性化的設(shè)計(jì)理念，更重要的是便于使用者方操作。在面板設(shè)計(jì)中，儀器的功能區(qū)劃分要合理便捷，在滿足功能的情況下，元器件的選擇也要體現(xiàn)實(shí)用、時(shí)尚、大氣等設(shè)計(jì)理念。首先就是要分區(qū)合理，例如：測(cè)量用接線柱分為一區(qū)，在面板的左側(cè)；而通信接口及藍(lán)牙等在另外一區(qū)，在面板的右側(cè)；8 英寸（即對(duì)角線長26.667 cm）的液晶顯示屏在面板中部，略微抬起傾斜，便于操作者查看及操縱；面板的右下角采用金屬電源開關(guān)鍵，非常方便；在電源開關(guān)上沿圓周有4 個(gè)電量顯示窗口，窗口由短變長，分別顯示25%、50%、75%、100%電量，直接明了（圖3）。

4 箱內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)儀器箱內(nèi)所放元器件的多少及位置設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)件，使各元件能方便安裝，同時(shí)要避免與面板上所裝元件干涉，而且結(jié)構(gòu)件本身重量要控制的同時(shí)還要保證強(qiáng)度。首先排列元器件（圖4）。

根據(jù)箱內(nèi)所放元件的尺寸與面板所放元件做模擬圖，避免上下干涉（圖5）。

圖2 箱體外形一角

圖3 面板設(shè)計(jì)

圖4 箱內(nèi)元器件排列示意

圖5 防干涉模擬

確定了元件最終所放位置后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)（圖6）。因?yàn)閮x器是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備，不可避免要被經(jīng)常搬動(dòng)，所以采用強(qiáng)度更高的金屬件。在確保強(qiáng)度的同時(shí)，為了使設(shè)備更輕，則選用2 mm 鋁材。同時(shí)，因?yàn)樵O(shè)備在變電場(chǎng)所使用、有耐腐蝕的要求，所以結(jié)構(gòu)件表面做了陽極化防腐處理。

圖6 儀器結(jié)構(gòu)底板

5 產(chǎn)品的加工

因?yàn)閮x器的面板和機(jī)箱是自主設(shè)計(jì)的，在初始階段計(jì)劃小批量生產(chǎn)，根據(jù)市場(chǎng)反饋可進(jìn)行適度修改。經(jīng)過調(diào)研，決定采用手板復(fù)膜的方式加工。手板是驗(yàn)證產(chǎn)品可行性的第一步，是找出設(shè)計(jì)產(chǎn)品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式，從而對(duì)缺陷進(jìn)行針對(duì)性的改善。手板采用CNC 方式（CNC 指數(shù)控機(jī)床由數(shù)控加工語言進(jìn)行編程控制的一種加工方式）。CNC 在機(jī)械加工業(yè)用處廣泛，技術(shù)相對(duì)成熟，效果以及精度也非常好。儀器樣品CNC 加工一般用ABS 材料。樣機(jī)做出后，經(jīng)過一些細(xì)微的改動(dòng)已經(jīng)進(jìn)入復(fù)模階段。

復(fù)模是利用快速成型技術(shù)和新材料發(fā)展而產(chǎn)生的一種模具快速制造技術(shù)，目前硅膠模具應(yīng)用最為廣泛。因其速度快、成本低極大地降低了產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用、周期和風(fēng)險(xiǎn)。而且，手板復(fù)膜也適合小批量生產(chǎn)。

6 結(jié)論

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，互感器及電測(cè)量用儀器、裝備市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求不僅是功能的滿足，外觀及操控性能也是吸引用戶的關(guān)鍵因素。產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的改型升級(jí)打破了一貫采用的采購現(xiàn)成機(jī)箱，面板根據(jù)機(jī)箱尺寸設(shè)計(jì)，機(jī)箱尺寸與儀器所裝元器件尺寸不匹配等局限因素，而是采用先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計(jì)理念，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的面板及機(jī)箱，使人機(jī)交互性能更好、儀器外觀更有辨識(shí)度，產(chǎn)品更具有競(jìng)爭(zhēng)力。