用于多回路大電流放電電路的電流采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型應(yīng)用于高壓電源及脈沖功率放電設(shè)備，具體涉及到需要精確測(cè)量多回路負(fù)載大電流脈沖放電的高壓設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在脈沖功率技術(shù)行業(yè)和激光技術(shù)領(lǐng)域中，高壓大功率裝置的發(fā)展越來(lái)越迅速，系統(tǒng)能量的不斷提升導(dǎo)致設(shè)備負(fù)載放電電流越來(lái)越大，精確的采集和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸能夠有效的反映設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)。一般的電流數(shù)據(jù)采集裝置使用在低壓環(huán)境下工作，其特征在于通過(guò)電流傳感器、電壓電流轉(zhuǎn)換芯片、A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)控制軟件進(jìn)行顯示。但目前現(xiàn)有的一些高電壓、大電流的裝置在運(yùn)行過(guò)程中，一般都是多個(gè)負(fù)載回路同時(shí)進(jìn)行脈沖放電，這種數(shù)據(jù)采集模塊往往會(huì)因?yàn)椴杉娏鞯姆秶艿较拗疲瑫r(shí)在高電壓、大電流的強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下，數(shù)據(jù)采集往往不能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)時(shí)候的需要，電磁干擾會(huì)直接或間接導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集異常，甚至損壞儀器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種用于多回路大電流放電電路的電流采集裝置，適用于脈沖功率設(shè)備中高電壓、大電流的脈沖放電中，能夠同時(shí)測(cè)量一路或多路單次負(fù)載放電的脈沖電流，并且保證該裝置在工作過(guò)程中不受強(qiáng)電磁干擾的影響，提供有效的采集精度和實(shí)效性，保證測(cè)試人員能夠通過(guò)上位機(jī)快速、直觀的查看放電電流狀態(tài)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是采集精度高、采集電流大、采集速度快等。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種用于多回路大電流放電電路的電流采集裝置，包括電流采集取樣單元、數(shù)據(jù)采集分機(jī)和上位機(jī)，電流采集取樣單元采集放電回路中的脈沖電流信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)，數(shù)據(jù)采集分機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后通過(guò)串口上傳給上位機(jī)，所述電流采集取樣單元包括一組羅科夫斯基微分線圈和二次取樣積分線圈，羅科夫斯基微分線圈通過(guò)放電回路中取樣得到負(fù)載的脈沖電流信號(hào)，通過(guò)二次取樣積分線圈后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)。所述數(shù)據(jù)采集分機(jī)包括采樣信號(hào)處理模塊、MCU單片機(jī)和外圍輔助電路，采樣信號(hào)處理模塊通過(guò)將二次取樣積分線圈后轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大處理后送入MCU單片機(jī)，上位機(jī)通過(guò)通信串口讀取MCU單片機(jī)的數(shù)據(jù)。所述外圍輔助電路包括芯片的供電電路、串口服務(wù)電路以及復(fù)位電路。所述數(shù)據(jù)采集分機(jī)與上位機(jī)之間的串口通訊介質(zhì)為光纖。所述數(shù)據(jù)采集分機(jī)增加了抑制電磁干擾的隔離變壓器和磁環(huán)。所述電流采集裝置包括16路電流采集取樣單元，每路電流采集取樣單元包括一組羅科夫斯基微分線圈和二次取樣積分線圈。
[0005]本實(shí)用新型有如下積極效果:本實(shí)用新型的電流采集裝置可同時(shí)采集多回路的脈沖放電電流，采集電流范圍大，采集長(zhǎng)度寬，數(shù)據(jù)采集分機(jī)具有完善的強(qiáng)電磁干擾措施，模塊化設(shè)計(jì)，體積小，采樣精度高，具有采集速度快的特點(diǎn)，易于移植，靈活性高，能夠有效在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中滿(mǎn)足工作測(cè)試需求。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型放電電流波形采集原理圖；
[0007]圖2為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集分機(jī)原理圖；
[0008]圖3為本實(shí)用新型采集電流取樣處理單元原理圖；
[0009]圖4為本實(shí)用新型采集數(shù)據(jù)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)用新型構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0011]本發(fā)明提供的用于多回路大電流放電電路的電流采集裝置包括電流采集取樣單元、數(shù)據(jù)采集分機(jī)和上位機(jī)，該裝置適用于脈沖功率技術(shù)中高電壓、大電流的設(shè)備放電，能夠同時(shí)測(cè)量一路或多路單次負(fù)載放電的脈沖電流，并且保證該裝置在工作過(guò)程中不受強(qiáng)電磁干擾的影響。
[0012]圖1為放電電流波形采集原理圖，電流采集取樣單元包括羅科夫斯基微分線圈和二次取樣積分線圈，羅科夫斯基微分線圈通過(guò)放電回路中取樣得到負(fù)載的脈沖電流信號(hào)，通過(guò)二次取樣積分線圈后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集分機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，可實(shí)現(xiàn)有效精確的取樣，同時(shí)，二次積分線圈能有效抵抗大電流帶來(lái)的強(qiáng)電磁干擾。
[0013]數(shù)據(jù)采集分機(jī)包括采樣信號(hào)處理模塊、MCU單片機(jī)和供電模塊，同時(shí)為與上位機(jī)通訊提供通訊接口，本數(shù)據(jù)采集分機(jī)可滿(mǎn)足16路放電電流的數(shù)據(jù)采集。采樣信號(hào)處理模塊和MCU單片機(jī)芯片組合可構(gòu)成一塊數(shù)據(jù)采集板，用于采集處理電流信號(hào)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中采用DSP芯片(也可以用51系列單片機(jī)或其他芯片代替)，供電模塊為數(shù)據(jù)采集板提供工作電源。
[0014]數(shù)據(jù)采集分機(jī)是通過(guò)送入的外同步信號(hào)作為采集標(biāo)志位開(kāi)始采集，利用同軸電纜得到電流互感器二次取樣的電流波形參數(shù)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集板進(jìn)行采集值的處理運(yùn)算，并通過(guò)串口通信功能與上位機(jī)通訊，將得到的采集數(shù)據(jù)通過(guò)串口上傳給計(jì)算機(jī)。本設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)采集分機(jī)工作在高電壓大電流的環(huán)境中，因此采用光纖作為串口通訊的傳輸介質(zhì)。另外，數(shù)據(jù)采集分機(jī)內(nèi)部增加了隔離變壓器和磁環(huán)，有效的降低了分機(jī)的電磁干擾，抑制了因引線帶來(lái)的傳導(dǎo)干擾，有效的保障和提高了數(shù)據(jù)采集分機(jī)的可靠性和電磁兼容性，如圖2所示。
[0015]數(shù)據(jù)采集分機(jī)是整個(gè)波形采集裝置的核心部件，其內(nèi)部數(shù)據(jù)采集采集板是數(shù)據(jù)處理通信的關(guān)鍵單元，主要用于處理采樣后的電流信號(hào)，并通過(guò)MCU芯片與上位機(jī)之間進(jìn)行通訊，其可分為三個(gè)部分:⑴、采樣信號(hào)處理模塊；(2)、MCU單片機(jī)；(3)外圍輔助電路。
[0016]采樣信號(hào)處理模塊通過(guò)將二次電流互感器取樣到的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大處理后送入MCU單片機(jī)，一般DSP芯片內(nèi)核自帶ADC功能，通過(guò)MCU單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過(guò)串口通信接口上傳至上位機(jī)，利用串口協(xié)議讀取數(shù)據(jù)。芯片外圍電路是為MCU單片機(jī)提供幫助的輔助電路，包括芯片的供電電路、串口服務(wù)電路以及復(fù)位電路等，如圖3所示。
[0017]數(shù)據(jù)采集分機(jī)采用全封閉的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)箱，體積小，電磁兼容性能好，其控制接口采用快插拔插頭，操作簡(jiǎn)單方便，移植性能較強(qiáng)。
[0018]上位機(jī)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)串口通信傳輸?shù)牟ㄐ螖?shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法繪制波形曲線，同時(shí)，根據(jù)不同的需求，還可以直接利用軟件讀取放電電流幅值、脈寬等，利用面積法，可以自動(dòng)判斷放電電流波形是否正常，異常狀態(tài)報(bào)錯(cuò)等功能，如圖4所示。
[0019]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于多回路大電流放電電路的電流采集裝置，其特征在于:包括電流采集取樣單元、數(shù)據(jù)采集分機(jī)和上位機(jī)，電流采集取樣單元采集放電回路中的脈沖電流信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)，數(shù)據(jù)采集分機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后通過(guò)串口上傳給上位機(jī)，所述電流采集取樣單元包括一組羅科夫斯基微分線圈和二次取樣積分線圈，羅科夫斯基微分線圈通過(guò)放電回路中取樣得到負(fù)載的脈沖電流信號(hào)，通過(guò)二次取樣積分線圈后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流采集裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集分機(jī)包括采樣信號(hào)處理模塊、MCU單片機(jī)和外圍輔助電路，采樣信號(hào)處理模塊通過(guò)將二次取樣積分線圈后轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大處理后送入MCU單片機(jī)，上位機(jī)通過(guò)通信串口讀取MCU單片機(jī)的數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流采集裝置，其特征在于:所述外圍輔助電路包括芯片的供電電路、串口服務(wù)電路以及復(fù)位電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流采集裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集分機(jī)與上位機(jī)之間的串口通訊介質(zhì)為光纖。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流采集裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集分機(jī)增加了抑制電磁干擾的隔離變壓器和磁環(huán)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的電流采集裝置，其特征在于:所述電流采集裝置包括16路電流采集取樣單元，每路電流采集取樣單元包括一組羅科夫斯基微分線圈和二次取樣積分線圈。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于多回路大電流放電電路的電流采集裝置，包括電流采集取樣單元、數(shù)據(jù)采集分機(jī)和上位機(jī)，電流采集取樣單元采集放電回路中的脈沖電流信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)，數(shù)據(jù)采集分機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后通過(guò)串口上傳給上位機(jī)，所述電流采集取樣單元包括一組羅科夫斯基微分線圈和二次取樣積分線圈，羅科夫斯基微分線圈通過(guò)放電回路中取樣得到負(fù)載的脈沖電流信號(hào)，通過(guò)二次取樣積分線圈后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集分機(jī)。本實(shí)用新型適用于脈沖功率設(shè)備中高電壓、大電流的脈沖放電中，能夠同時(shí)測(cè)量一路或多路單次負(fù)載放電的脈沖電流，并且保證該裝置在工作過(guò)程中不受強(qiáng)電磁干擾的影響。
【IPC分類(lèi)】G01R23/16, G01R19/25
【公開(kāi)號(hào)】CN204731308
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420850319
【發(fā)明人】蒲育勤, 程輝, 史中梁, 楊志, 吳素貞, 潘傳杰
【申請(qǐng)人】蕪湖國(guó)睿兆伏電子有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2014年12月27日