便携式互感器现场校验仪的外观改型升级设计

李 青

（山西省机电设计研究院，山西太原 030009）

0 引言

互感器校验仪主要是对现场或实验室应用的电压互感器和电流互感器进行技术性能检定的一种仪器。而互感器现场校验仪是电力系统广泛应用的现场检定装置，它操作简单、重量轻、便于携带，能方便快捷的检定相关数据。随着行业的发展，互感器现场校验仪也要具有物联网数据采集传输等现代仪器设备所应具有的功能。不但是功能要提高，外观也要与时俱进，改变传统模式。以前的现场仪器是根据所装元件的多少采购现成的塑料密封箱，再根据功能要求设计面板，这样虽然方便快捷，但是因为所购箱体尺寸不完全合适，从而使产品整体不够紧凑，仪器面板设计也受到限制。现在，根据市场要求，便携式互感器现场校验仪应：具有大屏幕显示、提供友好的操作界面及丰富的测量信息；具有计算机接口、网口、蓝牙、温湿度采集等物联网数据采集所需的配置；外观设计简洁大方，体现人机交互，从整体提高仪器自动化水平，减小人工劳动强度。

1 便携式互感器校验仪外观的改型设计构思

便携式互感器校验仪外观的改型设计，首先考虑仪器机箱不外购，而是根据仪器内容元件设计合适尺寸及外形。其次，因为仪器要在变电场所使用，所以要满足便携、方便、耐磨、耐摔、防水、抗干扰及便于操作等要求。最后，仪器的外观要体现出科技感，操作界面简单、易懂，还要与箱内元器件配合紧凑、互不干涉。

2 便携式互感器校验仪的仪器箱设计

因为变电场要求所用仪器机箱具有防水防尘、优秀的抗冲击性能、良好的耐腐蚀性能、抗紫外线耐老化性能、阻燃、低烟、无卤素、完全绝缘、重量轻、易加工等特点，所以包装箱一般选用塑料密封箱。设计箱子外形时，首先要考虑的是美观时尚、方便合理，其次是箱子要尽可能轻便、小巧。

2.1 仪器箱外形及尺寸的确定

仪器仪表箱属于仪器设备类，所以其外形还是要体现庄重、严肃的要求，确定采用长方体外形。然后，再根据箱内所放元部件及面板上所装元件确定箱子内部尺寸。根据仪器操作合理性要求，确定箱盖开启后与下箱的角度呈120（图1）。

2.2 仪器箱外部的美观设计

仪器设备类产品的外观设计应该既能满足产品的使用功能，又能满足用户的审美和体验需求，同时还应具有个性化的体现，通过细节的设计来体现产品的科技感（图2）。

图1 仪器箱开启角度

箱子整体颜色采用稳重大方的黑灰色，其中有黄色线条分割，同时以黄色线条为界，箱体有高低层次，同时在箱子一角有圆形的黄色凸起，在黄色凸起上丝印单位LOGO。箱体底部设有4 个橡胶支脚，箱子放置时更稳定。

3 仪器的面板设计

箱子尺寸确定以后，根据下箱尺寸确定面板外形尺寸。面板的设计是体现仪器整体外观品质的重要部分。仪器面板是人与仪器仪表传递信息的中介，它的设计除了要体现个性化的设计理念，更重要的是便于使用者方操作。在面板设计中，仪器的功能区划分要合理便捷，在满足功能的情况下，元器件的选择也要体现实用、时尚、大气等设计理念。首先就是要分区合理，例如：测量用接线柱分为一区，在面板的左侧；而通信接口及蓝牙等在另外一区，在面板的右侧；8 英寸（即对角线长26.667 cm）的液晶显示屏在面板中部，略微抬起倾斜，便于操作者查看及操纵；面板的右下角采用金属电源开关键，非常方便；在电源开关上沿圆周有4 个电量显示窗口，窗口由短变长，分别显示25%、50%、75%、100%电量，直接明了（图3）。

4 箱内结构设计

根据仪器箱内所放元器件的多少及位置设计合理的结构件，使各元件能方便安装，同时要避免与面板上所装元件干涉，而且结构件本身重量要控制的同时还要保证强度。首先排列元器件（图4）。

根据箱内所放元件的尺寸与面板所放元件做模拟图，避免上下干涉（图5）。

图2 箱体外形一角

图3 面板设计

图4 箱内元器件排列示意

图5 防干涉模拟

确定了元件最终所放位置后，进行结构件的设计（图6）。因为仪器是现场测试设备，不可避免要被经常搬动，所以采用强度更高的金属件。在确保强度的同时，为了使设备更轻，则选用2 mm 铝材。同时，因为设备在变电场所使用、有耐腐蚀的要求，所以结构件表面做了阳极化防腐处理。

图6 仪器结构底板

5 产品的加工

因为仪器的面板和机箱是自主设计的，在初始阶段计划小批量生产，根据市场反馈可进行适度修改。经过调研，决定采用手板复膜的方式加工。手板是验证产品可行性的第一步，是找出设计产品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式，从而对缺陷进行针对性的改善。手板采用CNC 方式（CNC 指数控机床由数控加工语言进行编程控制的一种加工方式）。CNC 在机械加工业用处广泛，技术相对成熟，效果以及精度也非常好。仪器样品CNC 加工一般用ABS 材料。样机做出后，经过一些细微的改动已经进入复模阶段。

复模是利用快速成型技术和新材料发展而产生的一种模具快速制造技术，目前硅胶模具应用最为广泛。因其速度快、成本低极大地降低了产品的开发费用、周期和风险。而且，手板复膜也适合小批量生产。

6 结论

随着现代工业的快速发展，互感器及电测量用仪器、装备市场对产品的要求不仅是功能的满足，外观及操控性能也是吸引用户的关键因素。产品外观设计的改型升级打破了一贯采用的采购现成机箱，面板根据机箱尺寸设计，机箱尺寸与仪器所装元器件尺寸不匹配等局限因素，而是采用先进的工业设计理念，根据产品的特点设计相应的面板及机箱，使人机交互性能更好、仪器外观更有辨识度，产品更具有竞争力。