專利名稱：一種評估機電設(shè)備使用壽命的電器儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于與電變量測量有關(guān)的指示或記錄技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能夠自動記錄機、電設(shè)備累計功耗、開機次數(shù)和運行時間的電器儀表。
任何機、電設(shè)備均有特定的使用壽命，尤其是國防上使用的多種現(xiàn)代化武器裝備，對其可靠性和使用壽命有非常嚴(yán)格的要求。當(dāng)設(shè)備運行的時間快達到使用壽命時，處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，并可能隨時出現(xiàn)故障，在本實用新型以前的現(xiàn)有技術(shù)中，對機、電設(shè)備的使用壽命，一般采用人工記錄設(shè)備運行時間的方法來進行粗略評估。這種方法由于人為誤差和管理不嚴(yán)格等因素，往往評估結(jié)果不可靠。而且，根據(jù)可靠性分析的要求，僅僅記錄下設(shè)備運行的時間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，評價設(shè)備的狀態(tài)還需要了解設(shè)備的累計功耗和開機次數(shù)，這樣才能客觀、全面、準(zhǔn)確地評估設(shè)備的使用壽命。
根據(jù)上述對機、電設(shè)備使用壽命評估的客觀要求和國防上對現(xiàn)代化武器裝備可靠性的要求，現(xiàn)有用人工進行記錄的方法顯然不科學(xué)也不準(zhǔn)確。本實用新型的目的在于，提供一種能夠自動記錄設(shè)備的開機次數(shù)、運行時間和功耗的電器儀表，以提高對機、電設(shè)備使用壽命的可靠性、評估的準(zhǔn)確性和提高工、礦企業(yè)對機、電設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平。
現(xiàn)將本實用新型技術(shù)解決方案敘述如下本實用新型的基本構(gòu)思是將采集到的電流、電壓信號，由功率測量電路，將被測設(shè)備的瞬時功耗轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的頻率信號，由電源監(jiān)管電路將被測設(shè)備的開、關(guān)機通電信號，同時送入單片機，通過單片機的軟件編程實現(xiàn)對設(shè)備累計運行時間、開機次數(shù)及耗電量的記錄。其特征在于本實用新型具有電流傳感器及接口電路、電壓采集電路、功率測量電路、單片機電路、顯示器電路、電源電路和電源監(jiān)管電路；電流傳感器的電流信號經(jīng)傳感器接口電路接功率測量電路，電壓信號采集電路接功率測量電路，功率測量電路輸出以頻率表示的功率信號至單片機電路；電源電路接電源監(jiān)管電路，電源監(jiān)管電路同時接傳感器接口電路、單片機電路和顯示器電路；顯示器電路接LED顯示器；電壓采集電路由分壓電阻R11、R12、R13構(gòu)成，電壓采集端接在變壓器的輸出端上；功率測量電路由AD7750芯片完成，電流、電壓信號分別接AD7750的3、4腳和6、7腳，由20腳輸出功率信號至單片機的TO端；電源監(jiān)管電路由74HC04芯片和分壓電阻R10構(gòu)成，R10為可變電阻，74HC04的4腳接單片機的外部中斷INT1、INT0輸入端；單片機電路由89C2051單片機(U1)、E2PROM(93C46，U6)、被測設(shè)備狀態(tài)指示電路(發(fā)光二極管D1和電阻R6)、顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路(按鈕S1、S2和電阻R7、R5)和晶振電路構(gòu)成，單片機的P1.4～P1.7口與串行E2PROM相連，P1.0、P1.1口為漏極開路I/O端，P1.0、P1.3為顯示狀態(tài)輸入信號端，單片機的串行口與顯示器電路相連。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明

圖1本實用新型電路原理框圖(內(nèi)置式)圖2本實用新型電路原理框圖(外置式)圖3具有隔離保護作用的電壓采集電路設(shè)計圖4電源電路和電源監(jiān)管電路設(shè)計圖5功率測量電路接線示意圖圖6單片機電路接線示意圖圖1中，電流傳感器采用霍爾傳感器，用于測量被測設(shè)備供電線路中是否有電流流過，根據(jù)被測設(shè)備功耗的大小，可選用不同量程的傳感器，傳感器接口電路具有傳感器負(fù)載電阻R1、R2和阻容濾波網(wǎng)絡(luò)組R3、R4、C7、C8，當(dāng)設(shè)備通電時，電流傳感器的額定輸出電流信號基電壓采集電路輸出的電壓信號輸入到由AD7750及外圍電路構(gòu)成的功率測量電路，在確保電器黑匣子的數(shù)字電路與交流220V電壓隔離的情況下，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并積分，轉(zhuǎn)化為以頻率表示的功率信號，輸入至單片機電路中89C2051單片機TO端，由單片機計算出功耗并累加。單片機的串行口與顯示器電路相連，被測數(shù)據(jù)通過串行口輸送到顯示器，每當(dāng)單片機發(fā)送兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，均在顯示器電路中驅(qū)動器的數(shù)據(jù)鎖存控制端上施加一個正脈沖信號，驅(qū)動器鎖存并譯碼然后將譯碼結(jié)果輸送到LED數(shù)碼管顯示，當(dāng)顯示的數(shù)據(jù)是設(shè)備運行的累計時間和功耗時，數(shù)碼管按小時、分鐘方式及KWH、0.01KWH方式顯示，當(dāng)顯示的數(shù)據(jù)為設(shè)備的通電次數(shù)時，數(shù)碼管將逐位顯示該數(shù)據(jù)的數(shù)值。
圖2是本實用新型外置式電路原理框圖，其原理與內(nèi)置式相同，所不同的僅是采用89C52單片機、采用不受被測設(shè)備電源控制的開關(guān)穩(wěn)壓電源供電，采用LCD顯示器，同時增設(shè)微型打印接口電路。
圖3是電壓采集電路，由分壓電阻R11、R12、R13構(gòu)成，電壓采集端接在變壓器的輸出端上，以確保儀表的數(shù)字電路與交流電壓的隔離，R13為可變電阻，調(diào)節(jié)R13以適應(yīng)電壓信號提取的要求。
圖4是電源電路和電源監(jiān)管電路，電源電路為串聯(lián)的穩(wěn)壓電路，由變壓器、整流橋BRIDGE、三端穩(wěn)壓器MC7805T和濾波電容C5、C6，構(gòu)成，為電源監(jiān)管電路提供所需工作電源；電源監(jiān)管電路由74HC04和分壓電阻R10構(gòu)成，7AHC04為非門，通過調(diào)節(jié)可變電阻R10、使非門輸入電壓處于開門電平，在被測設(shè)備通電工作期間，輸出恒為高電平，輸入單片機的外部中斷INT1端，作為計時啟?？刂菩盘?，同時該信號的下降沿作為單片機的外部中斷信號，用來實現(xiàn)被測設(shè)備通電次數(shù)的測量，當(dāng)設(shè)備斷電，該輸入端的電壓稍低于開門電平時，74HC04輸出一個由高到低的電壓跳變信號，該信號加在單片機的外部中斷0(INT0)輸入端上，為數(shù)據(jù)保存提供充足的時間。
圖5是功率測量電路，由AD7750芯片及外圍電路構(gòu)成，電流信號由3、4腳輸入通道1，電壓信號有6、7腳輸入通道2，AD7750將通道1、2信號A/D轉(zhuǎn)換并積分，轉(zhuǎn)化為以頻率表示的功率信號，由20腳輸出至單片機的TO端，外接晶振3.57954MHZ。
圖6中單片機電路，由89C2051單片機(U1)、E2PROM(93C46，U6)、被測設(shè)備狀態(tài)指示電路(發(fā)光二極管D1和電阻R6)、顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路(按鈕S1、S2和電阻R7、R5)和晶振電路構(gòu)成，單片機的P1.4～P1.7口與串行E2PROM相連，P1.0、P1.1口為漏極開路I/O端，P1.0、P1.3為顯示狀態(tài)輸入信號端，單片機的串行口與顯示器電路輸入口相連，以＂模式O＂方式向顯示器電路中的驅(qū)動器發(fā)送數(shù)據(jù)，并由控制譯碼器將譯碼結(jié)果輸送到LED或LCD數(shù)碼管。
本實用新型的主要功能和技術(shù)參數(shù)為1、累計被測設(shè)備的工作時間。最大測量時間為999999小時59分鐘，單次測量誤差≤1分鐘。
2、每當(dāng)被測設(shè)備由通電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為斷電狀態(tài)時，該儀表記錄開機次數(shù)一次。最大記錄值99999999次。
3、精確記錄被測設(shè)備功耗。最大累計功耗99999999KWH，精確至0.01KWH。
4、采用串行E2PROM保存測量數(shù)據(jù)，當(dāng)被測設(shè)備斷電或意外掉電時，測量數(shù)據(jù)均可被寫入E2PROM。E2PROM％反復(fù)在線擦寫100000次，數(shù)據(jù)保留期為100年。
5、采用八位LED或LCD數(shù)碼管顯示器，借助顯示轉(zhuǎn)換按鈕，可分別顯示被測設(shè)備的累計工作時間，開機次數(shù)和功耗。
本實用新型電器儀表的實施應(yīng)用，必將為機、電設(shè)備的科學(xué)管理、壽命評估及設(shè)備設(shè)計提供可靠的科學(xué)依據(jù)，具有非?，F(xiàn)實而廣闊的應(yīng)用價值。
權(quán)利要求1.一種評估機、電設(shè)備使用壽命的電器儀表，其特征在于具有電流傳感器及接口電路、電壓采集電路、功率測量電路、單片機電路、顯示器電路、電源電路和電源監(jiān)管電路；電流傳感器的電流信號經(jīng)傳感器接口電路接功率測量電路，電壓信號采集電路接功率測量電路，功率測量電路輸出以頻率表示的功率信號至單片機電路；電源電路接電源監(jiān)管電路，電源監(jiān)管電路同時接傳感器接口電路、單片機電路和顯示器電路；顯示器電路接LED顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評估機、電設(shè)備使用壽命的電器儀表，其特征在于若本實用新型采取外置式，則單片機采用89C52芯片，在單片機電路與顯示器電路之間接微型打印接口電路，顯示器電路接LCD顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評估機、電設(shè)備使用壽命的電器儀表，其特征在于電壓采集電路由分壓電阻R11、R12、R13構(gòu)成，電壓采集端接在變壓器的輸出端上；電源監(jiān)管電路由74HC04芯片和分壓電阻R10構(gòu)成，74HC04的4腳接單片機的外部中斷INT1、INT0輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種評估機、電設(shè)備使用壽命的電器儀表，其特征在于單片機電路由89C2051或89C52單片機、E2PROM，、被測設(shè)備狀態(tài)指示電路、顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路和晶振電路構(gòu)成，單片機的P1.4～P1.7口與串行E2PROM相連，P1.0、P1.1口為漏極開路I/O端，P10、P13為顯示狀態(tài)輸入信號端，單片機的串行口與顯示器電路相連。
專利摘要本實用新型屬于與電變量測量有關(guān)的指示或記錄技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種自動記錄設(shè)備累計功耗、開機次數(shù)和運行時間的電器儀表,具有電流傳感器及接口電路、電壓采集電路、功率測量電路、單片機電路、顯示器電路、電源電路和電源監(jiān)管電路,電壓采集電路可確保儀表的數(shù)字電路與交流電壓的隔離,電源監(jiān)管電路可為數(shù)據(jù)保存提供充足的時間,該儀表的實施,將為機電設(shè)備的科學(xué)管理、壽命評估及設(shè)備設(shè)計提供可靠科學(xué)依據(jù),而有現(xiàn)實而廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01R31/00GK2386449SQ9923472
公開日2000年7月5日 申請日期1999年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日
發(fā)明者馬紅光, 王國華, 許建鋒, 朱曉菲, 張京祥 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院技術(shù)開發(fā)中心