專利名稱：基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交流損耗測量裝置，尤其是一種基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測
量裝置。
背景技術(shù)：
硅鋼片(又稱電工鋼片)屬于一種硅鐵合金，其采用硅鋼軋制而成，是電工領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的軟磁材料，可廣泛用于電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、扼流圈、電磁機(jī)構(gòu)、繼電器及測量儀表中。為了進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、材料分類、交貨試驗以及為準(zhǔn)確評定材料的磁性能，需要測量硅鋼片的交流損耗參數(shù)。鐵損是指電器裝置中，由于鐵芯中的渦流所損耗的能量，該損耗不僅影響設(shè)備的工作效率、功率因數(shù)，而且可能會因鐵芯內(nèi)部沖片短路，產(chǎn)生妨礙設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)的局部過熱點，加速鐵芯絕緣和定子線圈絕緣的老化，嚴(yán)重時可能造成鐵芯燒損及線圈擊穿事故。一般在實驗中測量鐵損的方法是用愛波斯坦方圈和瓦特表檢驗硅鋼片交流損耗，這種方法需要用到電壓表、電流表和功率表，在測量過程中需要通過人工計算才能得到測量結(jié)果，同時測量結(jié)果包括了電壓表內(nèi)的銅損，因此測量結(jié)果存在不準(zhǔn)確、不真實的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡便、準(zhǔn)確度高且性能穩(wěn)定的硅鋼片鐵損測量裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，由電壓檢測及調(diào)整模塊、單片機(jī)控制模塊連接構(gòu)成，電壓檢測及調(diào)整模塊包括取樣電阻、一次側(cè)整流橋、一次側(cè)濾波電路、二次側(cè)整流橋和二次側(cè)濾波電路；取樣電阻與220V交流電相連接，待測樣件的一端與取樣電阻及自耦調(diào)壓器LI相連，待測樣件的另一端與二次側(cè)整流橋相連，取樣電阻另一端通過一次側(cè)整流橋與一次側(cè)濾波電路相連接；二次側(cè)整流橋、二次側(cè)濾波電路依次相連接；單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器和顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端分別連接一次側(cè)濾波電路和二次側(cè)濾波電路的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接單片機(jī)，單片機(jī)計算處理后通過顯示模塊進(jìn)行電壓、電流以及鐵損值的顯示。而且，所述的電壓檢測及調(diào)整模塊包括自耦調(diào)壓器L1、愛波斯坦方圈L2、初級線圈Wl、次級線圈W2、整流器Dl、整流器D2、濾波電容Cl、濾波電容C2、濾波電容C3，濾波電容C4，自耦調(diào)壓器LI的輸入端與220V交流電源相連接，初級線圈W1、次級線圈W2安裝在愛波斯坦方圈L2的兩側(cè)，該初級線圈Wl與滑線變阻器Rl串聯(lián)，該滑線變阻器Rl上取出電壓經(jīng)整流器Dl、濾波電容C2、濾波電容C4轉(zhuǎn)換成直流的模擬信號I ;次級線圈W2經(jīng)整流器D2、濾波電容Cl、 濾波電容C3轉(zhuǎn)換成直流的模擬信號2。而且，所述的單片機(jī)控制模塊還包括電源穩(wěn)壓模塊，該電源穩(wěn)壓模塊由變壓器T3、整流橋D4、電容C9、電容ClO和穩(wěn)壓芯片U4構(gòu)成，該變壓器T3的一次側(cè)接到220V交流電源，變壓器T3的二次側(cè)與整流橋D4的1、3兩端相連，整流橋D4的2、4兩端分別接到穩(wěn)壓芯片U4的輸入端和地端，電容CIO、電容C9均并聯(lián)接入穩(wěn)壓芯片U4的輸入端和地端，穩(wěn)壓芯片U4的輸出端為+5V電壓，為其他模塊供電。而且，所述的單片機(jī)采用89C52芯片，所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用MAX197芯片，所述的顯示模塊采用1602液晶模塊。本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型直接從二次側(cè)電路獲取電壓值，省去了電壓表并用電阻取代電流表，通過從電阻上取電壓值經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后傳入到單片機(jī)，實現(xiàn)電壓、電流以及鐵損的直接顯示功能，在計算過程中就不會出現(xiàn)電壓表的內(nèi)阻值，避免了電壓表內(nèi)阻產(chǎn)生的銅損，確保鐵損測量更真實。同時，測量結(jié)果直接通過顯示模塊進(jìn)行顯示，省去了人工計算過程，具有使用方便、操作簡單等特點。

圖1是本實用新型的電路方框圖；圖2是電壓檢測及調(diào)整模塊電路圖；圖3是單片機(jī)控制模塊電路圖；圖4是單片機(jī)主程序流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳述。一種基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，如圖1所示，電壓檢測及調(diào)整模塊、單片機(jī)控制模塊連接構(gòu)成，電壓檢測及調(diào)整模塊包括取樣電阻、一次側(cè)整流橋、一次側(cè)濾波電路、二次側(cè)整流橋和二次側(cè)濾波電路；取樣電阻與220V交流電相連接，待測樣件的一端與取樣電阻及自耦調(diào)壓器LI相連，待測樣件的另一端與二次側(cè)整流橋相連，取樣電阻另一端通過一次側(cè)整流橋與一次側(cè)濾波電路相連接；二次側(cè)整流橋、二次側(cè)濾波電路依次相連接；單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器和顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端分別連接一次側(cè)濾波電路和二次側(cè)濾波電路的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接單片機(jī)，實現(xiàn)一次側(cè)及二次側(cè)的模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號功能并送入單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)計算處理后通過顯示模塊進(jìn)行電壓、電流以及鐵損值的顯示。如圖2所示，電壓檢測及調(diào)整模塊包括自耦調(diào)壓器L1、愛波斯坦方圈L2、初級線圈Wl、次級線圈W2、整流器Dl、整流器D2、濾波電容Cl、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4。220V交流電源通過自耦調(diào)壓器LI輸入，初級線圈Wl、次級線圈W2安裝在愛波斯坦方圈L2的兩側(cè)，初級線圈Wl與滑線變阻器Rl串聯(lián)，Rl上取出電壓經(jīng)整流器D1、濾波電容C2、濾波電容C4轉(zhuǎn)換成直流的模擬信號I。次級線圈W2經(jīng)整流器D2、濾波電容Cl、濾波電容C3轉(zhuǎn)換成直流的模擬信號2。電阻R2、R3與R4、R5分別用于將輸出的電壓信號分壓成適合輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的電壓信號。如圖3所示，單片機(jī)控制模塊以89C52單片機(jī)為核心，該單片機(jī)89C52的X1、X2外接晶振C7，復(fù)位信號REST通過上拉電阻R6接到+5V電壓，通過電容C8接地。A/D轉(zhuǎn)換器以高速轉(zhuǎn)換的A/D芯片MAX197為核心，將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其模擬量輸入口中的CH5和CH7接到上述圖1的電壓信號輸出端，用于接收待轉(zhuǎn)換的模擬電壓信號，其數(shù)字量輸出口 DO D7通過數(shù)據(jù)總線與89C52的P2 口相連，其觸發(fā)信號CLK，片選信號CS，讀寫信號WR, RD分別接到89C52的P03, P04, WR和RD 口，其REF，REFAD分別通過電容C6，C5接地，VDD接+5V電壓，模擬地AGND和數(shù)字地DGND分別接地。液晶顯示模塊，采用1602液晶模塊，可以同時顯示電壓，電流以及鐵損值，其數(shù)據(jù)口 DO D7通過數(shù)據(jù)總線接到單片機(jī)的Pl 口，VSS, VDD相連接到+5V電壓，控制端VL，讀寫控制口 RS, WD分別接到89C52的P02，POl和POO 口，使能端E接到單片機(jī)的P06 口，BLA和BLK相連接地。單片機(jī)控制模塊還包括電源穩(wěn)壓模塊，該電源穩(wěn)壓模塊由變壓器T3、整流橋D4、電容CS、電容C9和穩(wěn)壓芯片U4構(gòu)成，具體連接方式為:變壓器T3 —次側(cè)接到220V交流市電，二次側(cè)與整流橋D4的1，3兩端相連，整流橋D4的2，4兩端分別接到穩(wěn)壓芯片U4的輸入端和地端，電容C10，C9均并聯(lián)接入穩(wěn)壓芯片U4的輸入端和地端，穩(wěn)壓芯片U4的輸出端為+5V電壓，為其他模塊供電。如圖4所示，單片機(jī)內(nèi)置有測量控制程序，該控制程序的處理過程為:首先進(jìn)行初始化，然后檢測信號，如果無信號輸入繼續(xù)檢測信號，接收到信號輸入，則采集電壓信號，將采集到的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后調(diào)用單片機(jī)內(nèi)置的算法子程序進(jìn)行計算，最后通過顯示模塊顯示電壓、電流、鐵損值。本實用新型的工作原理為:通過電壓檢測及調(diào)整模塊取出原邊的電壓Ul和副邊的電壓E2，略去W2的損耗，則次級繞組的感生電勢E2=U2，又初級繞組Wl的感應(yīng)電勢El和E2與共同的鐵芯磁通相交鏈，則E1=E2，原邊的電流I1=U1R1,鐵損計算公式為Pe=E1Icos(E1I)。將電壓檢測及調(diào)整模塊輸出的模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換輸入到單片機(jī)，調(diào)用顯示子程序顯示電壓，電流以及鐵損值。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，其特征在于:由電壓檢測及調(diào)整模塊、單片機(jī)控制模塊連接構(gòu)成，電壓檢測及調(diào)整模塊包括取樣電阻、一次側(cè)整流橋、一次側(cè)濾波電路、二次側(cè)整流橋和二次側(cè)濾波電路；取樣電阻與220V交流電相連接，待測樣件的一端與取樣電阻及自耦調(diào)壓器LI相連，待測樣件的另一端與二次側(cè)整流橋相連，取樣電阻另一端通過一次側(cè)整流橋與一次側(cè)濾波電路相連接；二次側(cè)整流橋、二次側(cè)濾波電路依次相連接；單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器和顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端分別連接一次側(cè)濾波電路和二次側(cè)濾波電路的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接單片機(jī)，單片機(jī)計算處理后通過顯示模塊進(jìn)行電壓、電流以及鐵損值的顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，其特征在于:所述的電壓檢測及調(diào)整模塊包括自耦調(diào)壓器L1、愛波斯坦方圈L2、初級線圈W1、次級線圈W2、整流器D1、整流器D2、濾波電容Cl、濾波電容C2、濾波電容C3，濾波電容C4，自耦調(diào)壓器LI的輸入端與220V交流電源相連接，初級線圈Wl、次級線圈W2安裝在愛波斯坦方圈L2的兩側(cè)，該初級線圈Wl與滑線變阻器Rl串聯(lián)，該滑線變阻器Rl上取出電壓經(jīng)整流器D1、濾波電容C2、濾波電容C4轉(zhuǎn)換成直流的模擬信號I ;次級線圈W2經(jīng)整流器D2、濾波電容Cl、濾波電容C3轉(zhuǎn)換成直流的模擬信號2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，其特征在于:所述的單片機(jī)控制模塊還包括電源穩(wěn)壓模塊，該電源穩(wěn)壓模塊由變壓器T3、整流橋D4、電容C9、電容ClO和穩(wěn)壓芯片U4構(gòu)成，該變壓器T3的一次側(cè)接到220V交流電源，變壓器T3的二次側(cè)與整流橋D4的1、3兩端相連，整流橋D4的2、4兩端分別接到穩(wěn)壓芯片U4的輸入端和地端，電容C10、電容C9均并聯(lián)接入穩(wěn)壓芯片U4的輸入端和地端，穩(wěn)壓芯片U4的輸出端為+5V電壓，為其他模塊供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，其特征在于:所述的單片機(jī)采用89C52芯片，所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用MAX197芯片，所述的顯示模塊采用1602液晶模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種基于單片機(jī)的硅鋼片鐵損測量裝置，其主要技術(shù)特點是由電壓檢測及調(diào)整模塊、單片機(jī)控制模塊連接構(gòu)成，電壓檢測及調(diào)整模塊包括取樣電阻、一次側(cè)整流橋、一次側(cè)濾波電路、二次側(cè)整流橋和二次側(cè)濾波電路；取樣電阻與220V交流電相連接，待測樣件的一端與取樣電阻及自耦調(diào)壓器L1相連，待測樣件的另一端與二次側(cè)整流橋相連，取樣電阻另一端通過一次側(cè)整流橋與一次側(cè)濾波電路相連接；單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器和顯示模塊。本實用新型直接從二次側(cè)電路獲取電壓值，避免了電壓表內(nèi)阻產(chǎn)生的銅損，確保鐵損測量更真實，同時實現(xiàn)電壓、電流以及鐵損的直接顯示功能，具有性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確、使用方便、操作簡單等特點。
文檔編號G01R27/26GK203012010SQ201320005850
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者張惠娟, 楊艷華, 李玲玲, 張士暖, 段超穎, 黃珊珊, 黃雅歡, 張雪濤, 韓峰, 蔣云濤 申請人:河北工業(yè)大學(xué)