一種自動瞬時試驗電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用涉及一種試驗電源，尤其涉及一種能自動輸出設定電流的自動瞬時試驗電源。
【背景技術】
[0002]在空氣斷路器的脫扣試驗中需要一種瞬時試驗電源，用以對斷路器的脫扣性能進行試驗，傳統的瞬時試驗電源不能自動輸出設定的試驗電流，需要人工在調壓器上調整試驗電壓加到升流器的初級，模擬試驗工況測試出次級的試驗電流，根據試驗的出流大小來對試驗電壓進行調整，如果試驗電流出大了，就降低試驗電壓，如果試驗電流出小了，就增加試驗電壓，直至試驗出流為設定的試驗電流為止，這往往需要進行多次的試驗調整才能得到設定的試驗電流，這種模擬實際工況的出流試驗不但繁瑣，而且模擬出流試驗跟實際試驗工況不盡一樣，往往造成試驗誤差的產生，因此，在斷路器的試驗中特別是在斷路器的自動測試中急切需要一種能自動輸出設定試驗電流的瞬時試驗電源，由于這種瞬時試驗電源要在0.1?0.2秒內自動產生數千至數萬安培的瞬時有效電流，在技術上存在不小難度，成為斷路器自動測試中的一大瓶頸。

【發明內容】

[0003]本實用新型的目的在于公開一種能自動輸出設定試驗電流的瞬時試驗電源的硬件電路。
[0004]為實現上述目的，本實用新型為一種自動瞬時試驗電源，其特征在于:包括由微處理器組成的CPU控制系統、穩壓電源和升流器，所述的CPU控制系統包括電源電路、信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路，所述的單片機控制電路包括以單片機為核心組成的微處理器、時基電路、輸入輸出電路和顯示電路；所述的電源電路從電源端取得交流電源經整流濾波并穩壓后為穩定的直流電源，為所述的信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路提供工作電源；所述的信號調理電路將AD采集電路采集到的雙極性模擬信號轉換為單極性模擬信號后送到單片機的A/D轉換輸入接口，由內置在單片機中的專用程序經高速逐點采樣后，通過數學計算得到取樣信號的峰值、有效值、周期的參數值，然后通過輸入輸出電路和顯示電路與上位機進行通信，從而建立起一個高效可靠的人機交互系統。
[0005]進一步設置，所述的信號調理電路包括差分放大器，所述的差分放大器將來自取樣電流互感器或分流器的交直流模擬信號疊加一個l/2VRef的電平后，將采集到的雙極性模擬信號變成了單極性模擬信號并經放大后送入單片機的A/D轉換輸入接口而完成從模擬信號到數字信號的轉換，所述的信號調理電路可以設置為一個或多個，以滿足瞬時試驗時對試驗參數的采樣需要。
[0006]本實用新型的工作原理是這樣的:當通過所述輸入電路的觸摸顯示屏輸入所需試驗電流值后，所述的單片機輸出一個起始電壓，由內置在單片機中的專用程序經高速逐點采樣和計算后得到一輸出電流，根據起始電壓和輸出電流計算出試驗回路的電抗值，然后根據設定的電流和試驗回路的電抗值，計算出能產生設定電流的電壓值，再通過輸出電路的多功能接口輸出所需的電壓值信號至所述的電壓源，電壓源立即輸出該電壓值至所述的升流器初級，以使升流器次級試驗回路產生設定的輸出電流，該過程的技術關鍵是電流采樣要快，電流采樣信號要準確，所述的電流采樣快是通過高速微處理器和程序軟件來解決，所述的電流采樣信號準確是通過本實用新型的信號調理電路來解決，同時所述的電壓源功率足夠大，以免在產生試驗電流的過程中電壓源電壓降低直至產生波形畸變。
[0007]本實用新型具有的有益效果是:傳統取樣信號的方法是將被測信號經整流變成單極性信號，然后用峰值保持電路將信號保持住后再進行AD采樣，由于整流電路中的二極管會引起非線性且二極具有一個閾值電壓，因此這種方法會引起測量精度的不夠和線性度誤差，本實用新型通過信號調理電路采用信號偏移的方法來將雙極性模擬信號變成單極性模擬信號，這種方法不會引入信號的非線性和精度誤差，而且在單片機的AD采樣中采用高速逐點采樣的方法，最大限度的還原了原始信號，并通過FFT數學計算的方法得到測量結果，而傳統方法是用直流平均值來等效信號有效值的，當信號畸變時也會引起電流誤差，本實用新型可以根據需要設置一個或多個信號調理電路，因此在實際應用中更有實用價值，比如可以同時采集電流、電壓，而傳統方法只能采集一路電流信號。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的原理方框圖；
[0009]圖2是圖1中信號調理電路的線路原理圖。
【具體實施方式】
[0010]結合圖1、圖2，對本實用新型作進一步說明:
[0011]一種自動瞬時試驗電源，如圖1所示，包括由微處理器組成的CPU控制系統、穩壓電源和升流器，所述的穩壓電源輸出功率設置為60kVA，所述的升流器輸出瞬時電流10000安培，所述的CPU控制系統包括電源電路、信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路，所述的CPU控制系統采用LPC1700系列ARM高性能、低功耗的32位微處理器為核心組成的單片機控制電路、時基電路、輸入輸出電路和顯示電路，該系統的操作頻率高達120MHz，同時采用3級流水線和哈佛結構，帶獨立的本地指令和數據總線，使得代碼執行速度高達1.25MIPS/MHZ，以滿足對瞬時電流的高速采樣和高速計算的需要；所述的電源電路從電源端取得交流電源經整流濾波并穩壓后為穩定的5V直流電源，為所述的信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路提供電源；所述的信號調理電路將采集到的雙極性模擬信號轉換為單極性模擬信號后送到單片機的A/D轉換輸入接口，由內置在單片機中的專用程序經高速逐點采樣后，通過數學計算得到取樣信號的峰值、有效值、周期的參數值，然后通過輸入輸出電路和顯示電路與上位機進行通信，從而建立起一個高效可靠的人機交互系統。
[0012]進一步設置，如圖2所示，所述的信號調理電路包括差分放大器，所述的差分放大器由運算放大器AD623組成，將來自取樣電流互感器CT交流5A模擬信號經精密互感器轉換為2.5mA的交流模擬信號后，通過i/v轉換電阻R將電流信號轉換為電壓信號輸入所述的運算放大器，而在運算放大器上疊加一個l/2VRef的電平后，將原來取樣到的正、負雙極性模擬信號轉換為正向的單極性模擬信號并經增益電阻RG放大10倍后輸出至單片機的A/D轉換輸入接口而完成從模擬信號到數字信號的轉換，在本實施例中，信號調理電路設置為4個，以滿足瞬時試驗電源的電流、電壓采樣需要。
[0013]本實用新型的顯示部分采用了 TFT真彩色液晶屏，區別于傳統數碼管顯示，能顯示更多的參數和信號波形，能更直觀的得到信號信息。
[0014]本實用新型通訊部分軟件設計遵循標準Modbus-RTU協議，可方便地與上位組態軟件連接，使用起來更加得心應手。
【主權項】
1.一種自動瞬時試驗電源，其特征在于:包括由微處理器組成的CPU控制系統、穩壓電源和升流器，所述的CPU控制系統包括電源電路、信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路，所述的單片機控制電路包括以單片機為核心組成的微處理器、時基電路、輸入輸出電路和顯示電路；所述的電源電路從電源端取得交流電源經整流濾波并穩壓后為穩定的直流電源，為所述的信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路提供電源；所述的信號調理電路將AD采集電路采集到的雙極性模擬信號轉換為單極性模擬信號后送到單片機的A/D轉換輸入接口，由內置在單片機中的專用程序經高速逐點采樣后，通過數學計算得到取樣信號的峰值、有效值、周期的參數值，然后通過輸入輸出電路和顯示電路與上位機進行通信。
2.根據權利要求1所述的自動瞬時試驗電源，其特征是:所述的信號調理電路包括差分放大器，所述的差分放大器將來自取樣電流互感器或分流器的交直流模擬信號疊加一個l/2VRef的電平后，將采集到的雙極性模擬信號變成了單極性模擬信號并放大后送入單片機的A/D轉換輸入接口而完成從模擬信號到數字信號的轉換，所述的信號調理電路設置為一個或多個。
【專利摘要】本實用新型為一種自動瞬時試驗電源，包括由微處理器組成的CPU控制系統、穩壓電源和升流器，所述的CPU控制系統包括電源電路、信號調理電路、單片機控制電路、AD采集輸入輸出電路，所述的信號調理電路將采集到的雙極性模擬信號轉換為單極性模擬信號后送到單片機的A/D轉換輸入接口，由內置在單片機中的專用程序經高速逐點采樣后，通過數學計算得到取樣信號的峰值、有效值、周期的參數值，本實用新型的信號調理電路采用信號偏移的方法來將雙極性信號變成單極性信號，這種方法不會引入信號的非線性和精度誤差，所述的信號調理電路設置為一個或多個，以滿足瞬時試驗電源對試驗參數的取樣需要。
【IPC分類】G01R31-327
【公開號】CN204575809
【申請號】CN201520057517
【發明人】朱與炎, 邱華信, 王福林, 劉海洋
【申請人】樂清市珠宇檢測設備有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年1月27日