一種直流負(fù)載測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子負(fù)載技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直流負(fù)載測試裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著用電技術(shù)的高速發(fā)展，各行業(yè)對于直流供電電源的需求日益增加，特別是電 動汽車的推廣普及應(yīng)用，對于直流電源的測試提出了更高的要求，直流電源通常需要測試 其輸出的穩(wěn)壓精度、紋波系數(shù)、穩(wěn)流精度、限壓特性、限流特性、電壓、電流整定精度和充電 效率等特性。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，對于測試所用負(fù)載，大部分都采用傳統(tǒng)的電阻法，但是對于一些特殊 波形曲線的負(fù)載，傳統(tǒng)的電阻法并無法實(shí)現(xiàn)，因此電子負(fù)載已經(jīng)深入到我們的生活中，電子 負(fù)載是用功率半導(dǎo)體器件代替電阻，模擬真實(shí)環(huán)境中的負(fù)載，使得負(fù)載的阻值變得更容易 控制的一種方法。
[0004] 然而，一般的電子負(fù)載可以施加在其上的電流都比較小，對于需要測試大電流以 及直流紋波系數(shù)的電源都不能很好的測試，從而嚴(yán)重限制了電子負(fù)載的推廣運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種直流負(fù)載測試裝置及測試方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的 電子負(fù)載無法測量較大電流以及紋波系數(shù)的問題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：
[0007] -種直流負(fù)載測試裝置，包括單片機(jī)、PC機(jī)、電壓電流采集模塊、報警輸入模塊、鍵 盤模塊、顯示模塊、負(fù)載控制模塊和電阻陣列模塊，其中，單片機(jī)為基于24位高精度雙差分 輸入的AD轉(zhuǎn)換芯片的單片機(jī)；單片機(jī)上設(shè)置有通信接口模塊，PC機(jī)通過通信接口模塊與單 片機(jī)電連接；電壓電流采集模塊電連接至單片機(jī)，負(fù)載控制模塊為具有高輸入電阻的MOS 場效應(yīng)管、且與單片機(jī)電連接；報警輸入模塊、鍵盤模塊、顯不模塊和電阻陣列模塊分別與 單片機(jī)電連接。
[0008] 優(yōu)選地，通信接口模塊為RS485接口，PC機(jī)通過RS485數(shù)據(jù)線連接至RS485接口。
[0009] 優(yōu)選地，單片機(jī)接收到的報警信號為述報警輸入模塊采集到的經(jīng)光耦隔離輸入的 信號。
[0010] 優(yōu)選地，鍵盤模塊為機(jī)械按鍵結(jié)構(gòu)。
[0011] 優(yōu)選地，顯示模塊為真彩液晶顯示屏，顯示模塊通過高速8位總線與單片機(jī)相連 接。
[0012] 優(yōu)選地，電阻陣列為高精度合金電熱管，電阻陣列設(shè)置不同分檔，檔位由小到大實(shí) 現(xiàn)不同電壓及不同電流的全覆蓋。
[0013] 優(yōu)選地，直流負(fù)載測試裝置還包括與單片機(jī)相連的散熱風(fēng)扇。
[0014] 一種直流負(fù)載測試方法，用于測試直流電源，包括以下步驟：單片機(jī)獲取電壓電流 采集模塊的電壓值、電流值和溫度值；單片機(jī)將電壓值、電流值和溫度值發(fā)送至顯示模塊， 并通過顯示模塊顯示；判斷鍵盤模塊或通信接口模塊是否接收到用戶根據(jù)所述顯示模塊顯 示的數(shù)據(jù)發(fā)送的加載數(shù)據(jù)；如果接收到所述加載數(shù)據(jù)，根據(jù)加載數(shù)據(jù)類型控制相應(yīng)的加載 方法加載數(shù)據(jù)。
[0015] 優(yōu)選地，根據(jù)加載數(shù)據(jù)類型控制相應(yīng)的加載方法包括恒阻加載子程序方法、恒流 加載子程序方法和丨旦功率加載子程序方法。
[0016] 優(yōu)選地，根據(jù)所述加載數(shù)據(jù)類型控制相應(yīng)的加載方法加載數(shù)據(jù)，包括：判斷是否接 收到報警故障信號；如是，根據(jù)報警故障信號進(jìn)行故障處理；如否，提取加載數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類 型，根據(jù)數(shù)據(jù)類型加載與所述數(shù)據(jù)類型相對應(yīng)的負(fù)載；判斷加載后電壓電流采集模塊采集 的電壓值、電流值和溫度值是否合適；如否，則根據(jù)加載后采集的電壓值、電流值和溫度值 調(diào)整負(fù)載，直至顯示模塊顯示的數(shù)據(jù)合適，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機(jī)。
[0017] 由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的直流負(fù)載測試裝置及測試方法，包括 單片機(jī)、PC機(jī)、電壓電流采集模塊、報警輸入模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、負(fù)載控制模塊和電 阻陣列模塊，其中，單片機(jī)為基于24位高精度雙差分輸入的AD轉(zhuǎn)換芯片的單片機(jī)；單片機(jī) 上設(shè)置有通信接口模塊，PC機(jī)通過通信接口模塊與單片機(jī)電連接；電壓電流采集模塊電連 接至所述單片機(jī)，負(fù)載控制模塊為具有高輸入電阻的MOS場效應(yīng)管、且與單片機(jī)電連接；報 警輸入模塊、鍵盤模塊、顯示模塊和電阻陣列模塊分別與單片機(jī)電連接。測試方法，用于測 試直流電源，包括以下步驟：單片機(jī)獲取電壓電流采集模塊的電壓值、電流值和溫度值；單 片機(jī)將電壓值、電流值和溫度值發(fā)送至顯示模塊，并通過顯示模塊顯示；判斷鍵盤模塊或通 信接口模塊是否接收到用戶根據(jù)所述顯示模塊顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送的加載數(shù)據(jù)；如果接收到所 述加載數(shù)據(jù)，根據(jù)加載數(shù)據(jù)類型控制相應(yīng)的加載方法加載數(shù)據(jù)。通過負(fù)載控制模塊和電阻 陣列模塊的設(shè)計，使得該測試裝置可以更加準(zhǔn)確便捷的實(shí)現(xiàn)對大電流以及直流紋波系數(shù)的 測量，并可實(shí)現(xiàn)對可編程直流負(fù)載的恒流、恒阻和恒功率控制，可以更簡單、快捷、可靠地對 電源、變壓器等電子設(shè)備進(jìn)行輸出特性測試。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流負(fù)載測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流負(fù)載測試方法的流程示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的根據(jù)加載數(shù)據(jù)類型控制相應(yīng)的加載方法加載負(fù)載的 流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí) 施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0023] 參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流負(fù)載測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 從圖中可以看出，本發(fā)明提供了一種直流負(fù)載測試裝置，其中包括單片機(jī)，通過通 信接口模塊RS485交互的PC上位機(jī)、基于24位高真空雙差分輸入的AD轉(zhuǎn)換芯片ADS1232 的電壓電流采集模塊，基于光耦隔離的報警輸入模塊，基于單片機(jī)直接掃描的鍵盤模塊，基 于并口尚殼真彩液晶屏的顯不t旲塊，基于可快速響應(yīng)MOS管的負(fù)載控制_旲塊和基于尚精度 合金電熱管的電阻陣列模塊，各模塊分別與單片機(jī)電連接。
[0025] 其中，C8051R)20單片機(jī)為CYGNAL公司生產(chǎn)的低功耗C8051F020單片機(jī)，具有 高速流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容CIP-51內(nèi)核，速度可達(dá)25MIPS ;真正12位，IOOksps的8通 道 ADC (Analog-to-Digital Converter,模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器），帶 PGA(Programmable Gain Ampl ifier，可編程增益放大器）和模擬多路開關(guān)；2個12位DAC(Digital-to_Analog Converter,數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器）；4352 (4096+256)字節(jié)的片內(nèi)存儲器；64K字節(jié)可在系統(tǒng)編 程的FLASH存儲器；可尋址64KB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲器接口；片內(nèi)帶有高速非侵入式 的在線系統(tǒng)調(diào)試接口；硬件可實(shí)現(xiàn)的SPI (Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口）， SMBus/I2C 和 2 個 UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter,通用異步收發(fā) 傳輸器）串行接口；5個通用16位定時器；5個捕捉/比較模塊的可編程計數(shù)器/定時器陣 列；片內(nèi)看門狗定時器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器。
[0026] C8051R)20單片機(jī)是一款真正獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)，將C8051F020應(yīng)用于可編程 直流負(fù)載系統(tǒng)，可大量減少外圍器件，充分發(fā)揮C8051F020的高速度特點(diǎn)，大大提高了系統(tǒng) 的集成度及安全性。
[0027] C8051F020單片機(jī)上設(shè)置有與PC上位機(jī)連接的通信接口模塊，通信接口模塊采用 高速光耦隔離的RS485接口，RS485信號具有長距離、多用戶和抗（共模）干擾等優(yōu)點(diǎn)。
[0028] 電壓電流采集模塊為基于24位高精度雙差分輸入的AD轉(zhuǎn)換芯片ADS1232,該器件 由一個低漂移、低噪聲的儀表放大器和一個連接在單片集成數(shù)字濾波器上的高階限幅自穩(wěn) 調(diào)制器組成。
[0029] 鍵盤模塊為機(jī)械按鍵結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，且系統(tǒng)內(nèi)置消抖程序可調(diào)高按 鍵的可靠性和準(zhǔn)確性。
[0030] 系統(tǒng)采集到的報警信號，經(jīng)光耦隔離輸入，有報警時，光耦導(dǎo)通，輸入C8051F020 單片機(jī)信號拉低，提示報警。
[0031] 顯示模塊采用專門針對單片機(jī)用戶而設(shè)計的5. 6英寸、真彩TFT屏的液晶顯示器， 提供一個簡單的高速8位總線與單片機(jī)連接，支持256色。可以直接與MCS51、MCS96、MC68、 ARM (Advanced RISC Machines，處理器）以及 DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號 處理）相連，直接輸入X、Y坐標(biāo)，無須計算地址。低功耗、輕薄設(shè)計、寬溫（-30度到85度）、 亮度可調(diào)節(jié)（軟件調(diào)節(jié)8種亮度）、低功耗模式（軟件關(guān)斷顯示）。
[0032] 負(fù)載控制模塊采用MOS管控制，MOS管即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，屬于 絕緣柵型，其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的 輸入電阻（最尚可達(dá)1015 Ω)。MOS管是電壓控制兀件，具有待機(jī)電流小、開關(guān)頻率尚、功耗 極低的優(yōu)點(diǎn)。本裝置采用自主研發(fā)的MOS驅(qū)動板，具有體積小，功率小，耐壓高，開關(guān)速度快 等優(yōu)點(diǎn)。此部分實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示，經(jīng)三八譯碼器74HC