專利名稱：單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是電氣設(shè)備及電氣工程領(lǐng)域，具體涉及一種單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的校驗(yàn)臺，需要人工改變負(fù)荷、記錄調(diào)整后的誤差值，效率低、自動化程度低而且人為因素占有很大的成份，且電壓監(jiān)測儀的校驗(yàn)一般采用表、源分開的形式，并且不是專門對電壓監(jiān)測儀校驗(yàn)而設(shè)計(jì)，很多功能實(shí)驗(yàn)不能方便地進(jìn)行，存在校驗(yàn)精度低、效率低等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型目的是在于提供一種單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測儀誤差校驗(yàn)過程的自動控制、微機(jī)數(shù)據(jù)管理、程控操作、故障保護(hù)。系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作方便及功能完善。[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置，包括單片機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路、液晶顯示器、微處理器、RS-232總線、數(shù)據(jù)存儲器、看門狗電路、矩陣鍵盤、開關(guān)信號、上位機(jī)、諧波程控信號發(fā)生器、電壓量程控制器、OCL互補(bǔ)推挽功率放大器、故障檢測保護(hù)電路、標(biāo)準(zhǔn)電壓表和檢測轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)分別與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路、液晶顯示器、數(shù)據(jù)存儲器和看門狗電路相連，單片機(jī)通過微處理器與矩陣鍵盤和開關(guān)信號相連，單片機(jī)通過RS-232總線與上位機(jī)相連，單片機(jī)通過諧波程控信號發(fā)生器與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器相連，單片機(jī)通過電壓量程控制器與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器相連，OCL互補(bǔ)推挽功率放大器分別與故障檢測保護(hù)電路、標(biāo)準(zhǔn)電壓表相連，故障檢測保護(hù)電路與單片機(jī)相連，標(biāo)準(zhǔn)電壓表通過檢測轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相連。本實(shí)用新型以單片機(jī)W77E58為控制核心，由信號檢測轉(zhuǎn)換電路、諧波的程控信號發(fā)生器、OCL互補(bǔ)推挽功率放大器、電壓量程控制電路、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路、人機(jī)界面接口電路、故障監(jiān)測保護(hù)電路、通信電路以及微機(jī)控制系統(tǒng)等組成。裝置可作為電壓標(biāo)準(zhǔn)表和表源合一使用，當(dāng)作為標(biāo)準(zhǔn)表用時(shí)，先選好電壓表量程，然后將外部被測電壓從輸入端子接入，進(jìn)行測量；作為表源合一使用時(shí)，被測表的電壓輸入端子與裝置輸出端子連接，進(jìn)行測量、試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)電壓校準(zhǔn)、時(shí)鐘校準(zhǔn)、綜合試驗(yàn)、精度試驗(yàn)、靈敏度試驗(yàn)、諧波試驗(yàn)等功能。裝置通過采集前端外部電壓或電壓表信號，并將采樣的數(shù)字信號存入緩存中，其中起始信號控制采樣的起始位置，采樣結(jié)束信號控制采樣的長度，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，信號經(jīng)過量化后讀取緩存中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字信號處理和IXD結(jié)果顯示；通過RS232接口與上位機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲、打印輸出等進(jìn)一步處理。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測儀誤差校驗(yàn)過程的自動控制、微機(jī)數(shù)據(jù)管理、程控操作、故障保護(hù)。系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作方便及功能完善。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中的檢測轉(zhuǎn)換電路的電路圖。圖3為本實(shí)用新型中的諧波程控信號發(fā)生器的電路圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。參照圖1-3，本具體實(shí)施方式
采用以下技術(shù)方案:單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置，包括單片機(jī)1、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路2、液晶顯示器3、微處理器4、RS-232總線5、數(shù)據(jù)存儲器6、看門狗電路7、矩陣鍵盤8、開關(guān)信號9、上位機(jī)10、諧波程控信號發(fā)生器11、電壓量程控制器12,OCL互補(bǔ)推挽功率放大器13、故障檢測保護(hù)電路14、標(biāo)準(zhǔn)電壓表15和檢測轉(zhuǎn)換電路16，單片機(jī)I分別與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路2、液晶顯示器3、數(shù)據(jù)存儲器6和看門狗電路7相連，單片機(jī)I通過微處理器4與矩陣鍵盤8和開關(guān)信號9相連，單片機(jī)I通過RS-232總線5與上位機(jī)10相連，單片機(jī)I通過諧波程控信號發(fā)生器11與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器13相連，單片機(jī)I通過電壓量 程控制器12與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器13相連，OCL互補(bǔ)推挽功率放大器13分別與故障檢測保護(hù)電路14、標(biāo)準(zhǔn)電壓表15相連，故障檢測保護(hù)電路14與單片機(jī)I相連，標(biāo)準(zhǔn)電壓表15通過檢測轉(zhuǎn)換電路16與單片機(jī)I相連。本具體實(shí)施方式
的檢測轉(zhuǎn)換電路16主要實(shí)現(xiàn)電壓信號的取樣與處理，電壓信號的取樣有V/F方式和A/D數(shù)字采樣方式。本裝置采用A/D數(shù)字采樣方式來完成信號的取樣，被測電壓由取樣變壓器降壓得到與交流輸入電壓周期、幅值成一定比例的正弦波。通過橋式整流、濾波電路、分壓電路得到所需的直流電壓，高精度24位A/D對直流模擬輸入信號進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)，再經(jīng)SPI串行總線送入微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定及相關(guān)處理。電路圖如圖2所示。本具體實(shí)施方式
諧波程控信號發(fā)生器11采用硬件與軟件相結(jié)合的方式，其電路如圖3所示。波形合成由DA( I)實(shí)現(xiàn)，DA ( I )的數(shù)據(jù)由RAM經(jīng)緩沖器提供，由DA( II )實(shí)現(xiàn)控制DA( I)的參考值幅度。諧波程控信號發(fā)生器通常是處在波形發(fā)生器方式，即數(shù)據(jù)選擇器接通合成計(jì)數(shù)器，為RAM提供地址，在控制信號作用下，RAM數(shù)據(jù)經(jīng)DA( I )轉(zhuǎn)換，合成波形輸出。當(dāng)要改變諧波含量及次數(shù)時(shí)，控制信號使DA ( I)停止輸出，數(shù)據(jù)選擇器接通雙向數(shù)據(jù)緩沖器，通過單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算，將基波和諧波的疊加量送入RAM，然后，數(shù)據(jù)選擇器又重新接通合成計(jì)數(shù)器，波形發(fā)生器回到正常的輸出工作狀態(tài)，諧波信號發(fā)生原理如圖3所示。裝置在輸出基波的基礎(chǔ)上疊加2 11次諧波，以滿足電壓監(jiān)測儀在諧波含量下的
精度測量要求。諧波疊加函數(shù)表達(dá)式如下11f (t) =Ulsin ω t + 2 Unsin (η ω t + Φη)
為.2其中:Ulsincot為基波表達(dá)式；Unsin(ncot+ Φη)為η次諧波表達(dá)式。在固化的RAM中存有基波3600點(diǎn)的量化值，各次諧波的量化值采用抽取方法實(shí)現(xiàn)，在每一量化點(diǎn)上按各次諧波的幅值、相位疊加，形成3600點(diǎn)含有諧波的量化值。由于設(shè)計(jì)的功率放大電路是按工頻電參數(shù)設(shè)計(jì)的，對諧波特別是高次諧波具有較大阻抗，因此，需要通過軟件補(bǔ)償，解決了因諧波輸出受阻而削弱幅度的問題，而根據(jù)各次諧波的衰減幅度，將量化值乘以一個系數(shù)，再與基波量化值相加后，再合成輸出，從而保證各次諧波經(jīng)功放輸出后，幅值正確。本具體實(shí)施方式
中在低壓大電流場合，OCL互補(bǔ)推挽功率放大器13以其結(jié)構(gòu)簡單、磁芯利用率高的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛利用。系統(tǒng)信號采用OCL互補(bǔ)推挽變換器進(jìn)行信號功率放大，它由差動放大級、電壓驅(qū)動級、偏壓電路、互補(bǔ)功率驅(qū)動級、互補(bǔ)功率輸出級等構(gòu)成。對于輸出相同的功率時(shí)，推挽線路較其它驅(qū)動線路有較大的優(yōu)越性。采用推挽線路抑制了開關(guān)漏源極電壓尖峰，降低了開關(guān)管的電壓應(yīng)力和功率損耗，輸入濾波器體積較小，整機(jī)效率高；變壓器雙向磁化，磁芯利用率高；工作頻率、可靠性性較高，能滿足較大的動態(tài)輸出。本具體實(shí)施方式
在單相電壓監(jiān)測儀校驗(yàn)中，需要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場進(jìn)行各種功能的顯示。裝置采用大屏點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊AG320240來實(shí)現(xiàn)。為了方便MCU操作，控制器中使用了 512K字節(jié)的存儲器29R)40，用來存儲系統(tǒng)需要的16 X 16點(diǎn)陣漢字字庫、界面顯示背景圖等。由于該液晶顯示器內(nèi)置了 SED1335控制器，所以對液晶顯示器的控制實(shí)際上變?yōu)閷ED1335控制器進(jìn)行接口通信的過程，簡化了系統(tǒng)對液晶顯示的控制。系統(tǒng)中設(shè)有12個功能鍵，內(nèi)部預(yù)留4個按鍵。通過鍵盤可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，向裝置系統(tǒng)輸入試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)和控制命令。鍵盤采用4X4矩陣形式排列，按鍵設(shè)置在行列式交點(diǎn)上。因?yàn)橄到y(tǒng)功能鍵較多，采用矩陣結(jié)構(gòu)可以節(jié)省很多個I/O 口線。本具體實(shí)施方式
是對電壓監(jiān)測統(tǒng)計(jì)儀進(jìn)行精度、靈敏度、諧波、時(shí)間試驗(yàn)單相電壓監(jiān)測儀校驗(yàn)裝置。以高速單片機(jī)為控制器，利用豐富的PC機(jī)資源、融合FPGA技術(shù)、點(diǎn)陣圖形液晶等技術(shù)研制的電壓檢測儀交驗(yàn)裝置，整個電路簡潔、高效，具有可重構(gòu)性。采用可編程的FPGA，系統(tǒng)配置及運(yùn)算靈活，且PC操作系統(tǒng)支持的軟件豐富、源代碼開放、裁剪靈活等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測儀誤差校驗(yàn)過程的自動控制、微機(jī)數(shù)據(jù)管理、程控操作、故障保護(hù)。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理能力，運(yùn)行準(zhǔn)確、精度高、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作方便及功能完善。經(jīng)過對在電力企業(yè)進(jìn)行了試用， 使用效果良好，各項(xiàng)指標(biāo)均符合現(xiàn)場要求，具有一定的推廣價(jià)值。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定_。
權(quán)利要求1.單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，包括單片機(jī)(I)、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路(2)、液晶顯示器(3)、微處理器(4)、RS-232總線(5)、數(shù)據(jù)存儲器￠)、看門狗電路(7)、矩陣鍵盤(8)、開關(guān)信號(9)、上位機(jī)(10)、諧波程控信號發(fā)生器(11)、電壓量程控制器(12)、OCL互補(bǔ)推挽功率放大器(13)、故障檢測保護(hù)電路(14)、標(biāo)準(zhǔn)電壓表(15)和檢測轉(zhuǎn)換電路(16)，單片機(jī)⑴分別與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路(2)、液晶顯示器(3)、數(shù)據(jù)存儲器(6)和看門狗電路(7)相連，單片機(jī)⑴通過微處理器⑷與矩陣鍵盤⑶和開關(guān)信號(9)相連，單片機(jī)⑴通過RS-232總線(5)與上位機(jī)(10)相連，單片機(jī)⑴通過諧波程控信號發(fā)生器(11)與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器(13)相連，單片機(jī)⑴通過電壓量程控制器(12)與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器(13)相連，OCL互補(bǔ)推挽功率放大器(13)分別與故障檢測保護(hù)電路(14)、標(biāo)準(zhǔn)電壓表(15)相連，故障檢測保護(hù)電路(14)與單片機(jī)⑴相連，標(biāo)準(zhǔn)電壓表(15)通過檢 測轉(zhuǎn)換電路(16)與單片機(jī)(I)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單相電壓檢測儀校驗(yàn)裝置，它涉及電氣設(shè)備及電氣工程領(lǐng)域。單片機(jī)分別與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測量電路、液晶顯示器、數(shù)據(jù)存儲器和看門狗電路相連，單片機(jī)通過微處理器與矩陣鍵盤和開關(guān)信號相連，單片機(jī)通過RS-232總線與上位機(jī)相連，單片機(jī)通過諧波程控信號發(fā)生器與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器相連，單片機(jī)通過電壓量程控制器與OCL互補(bǔ)推挽功率放大器相連，OCL互補(bǔ)推挽功率放大器分別與故障檢測保護(hù)電路、標(biāo)準(zhǔn)電壓表相連，故障檢測保護(hù)電路與單片機(jī)相連，標(biāo)準(zhǔn)電壓表通過檢測轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相連。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測儀誤差校驗(yàn)過程的自動控制、微機(jī)數(shù)據(jù)管理、程控操作、故障保護(hù)。系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作方便及功能完善。
文檔編號G01R35/00GK203117413SQ20132006772
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者廖高華, 朱杰斌 申請人:南昌工程學(xué)院