CN105005013A - 一种大电流测试设备的校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大电流测试设备的校准装置，包括单片机系统、固态调压器、固态继电器、整流桥、方波发生器、电流互感器、显示屏、控制面板、电源开关、控制变压器、整流稳压电路、逻辑电平转移电路、校准模块，校准模块包括继电器切换电路和校准线圈，校准线圈设置有三个抽头，方波发生器的输入端设置有整流二极管和开关触点。本发明整个校准装置体积小、重量轻；所需电源容量小，只要有普通的220V供电即可使用，一般的办公室场所均可使用；便于溯源，溯源成本低；校准成本低；实现移动校准，整个装置类似一个普通计算机主机箱大小，且完全集成在一起，没有安装调试过程，即插即用。

Description

一种大电流测试设备的校准装置

技术领域

本发明属于大电流测试设备技术领域，具体涉及一种大电流测试设备的校准装置。

背景技术

电阻焊设备(也称电阻焊机)或类似设备(如充磁机)的输出电流很大，一般在千安培(kA)和万安培(10kA)级别，为标定和/或测试其电流，人们研发制造了一种能测试2kA～200kA的大电流测试装置(俗称大电流测试仪)。这种大电流测试仪是基于罗氏线圈作为电流传感器，罗氏线圈是获取被测电流的变化量(即微分信号)，仪器的内部电路再通过积分和数字处理方式得到被测试电流的值。基于这种原理，大电流测试仪既可以测试交流电流，也可以测试脉动直流的电流。为了保证测试数据的准确性和一致性，就必须对大电流测试仪进行校准(习惯称为计量)。目前的校准方法有国际校准方法、国内计量院所校准方法和电焊机行业常用校准方法三种，它们一般都至少包括电压调节(晶闸管或调压器)、升流器和基准/标准表系统三部分，要求供电容量大、体积大、笨重(都在百kg级别，一般应该不低于200kg)，个别系统还需要水冷系统，因此传统的校准方法存在以下缺陷：

1)校准所使用的源很笨重，一般在100kg～250kg(原因：一般需要校准的电流为3.5kA～50kA，需要获得大电流，必然输入容量很大，某些类似升流器(如焊接变压器)作用的部件需要液体冷却，这样整体质量和体积都会比较大)；

2)需要提供较大的供电能力才能进行校准，容量都会在几十至几百kVA级别，只能在专用的场地或实验室校准，不能在普通且只有220V插座电源的场地进行校准(原因：需要获得大电流，必然输入容量很大，按规定，普通插座电流不超过16A)；

3)量值传递(计量上称“溯源”)困难，且溯源的成本很高，且很多只能溯源到10kA，能溯源50kA的很少(原因：常用的电流范围一般在5kA以下，大部分计量单位不会去建立几万安培的电流基准)；

4)校准成本高(原因：目前有能力校准万安培级的设备都存在体积大、笨重、占地大、设备成本高、用电配置大、折旧费用高)；

5)基本不能实现移动校准，不能很方便的将设备运到有校准需求的单位进行校准(原因：校准系统分为几大部件，需要拆装、运输、安装调试)。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大电流测试设备的校准装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种大电流测试设备的校准装置，包括单片机系统、固态调压器、固态继电器、整流桥、方波发生器和校准模块，所述单片机系统的I/O1端口连接有逻辑电平转移电路，所述单片机系统的I/O2端口设置有显示屏，所述单片机系统的I/O3端口设置有控制面板，所述校准模块包括继电器切换电路和校准线圈，所述校准线圈设置有三个抽头，所述校准线圈通过三个所述抽头与所述继电器切换电路连接，所述继电器切换电路通过继电器驱动电路与所述单片机系统的I/O4端口连接，所述固态调压器与所述固态继电器串联，所述整流桥并联在所述固态继电器的输出端，所述方波发生器并联在所述整流桥的输出端，所述方波发生器的输入端设置有整流二极管和开关触点，所述固态调压器的输入端设置有电源开关，所述电源开关与所述固态调压器之间的线路中设置有控制变压器，所述控制变压器连接有整流稳压电路，所述固态调压器的电压调节端口通过第一驱动电路与所述逻辑电平转移电路的第一输出端连接，所述固态继电器的控制端通过第二驱动电路与所述逻辑电平转移电路的第二输出端连接，所述第二驱动电路与所述逻辑电平转移电路之间的线路中设置有保护电路，所述固态继电器与所述整流桥之间的线路中设置有电流互感器，所述电流互感器的二次电流输出端口通过信号放大精密整流电路与所述单片机系统的第一AD转换器输入端连接，所述方波发生器的功率开关管控制端通过变压器隔离电路和晶体管与所述单片机系统的I/O5端口连接，所述方波发生器的输出端设置有霍尔传感器，所述霍尔传感器的电流信号输出端通过真有效值转换电路与所述单片机系统的第二AD转换器输入端连接，所述整流桥的两个交流输入端、所述整流桥的正极输出端和负极输出端、所述方波发生器的两个电源输出端均与所述继电器切换电路连接。

进一步地，所述显示屏同时与所述单片机系统的I/O2端口和所述逻辑电平转移电路连接。

进一步地，所述单片机系统、所述整流稳压电路、所述第一驱动电路、所述第二驱动电路、所述保护电路、所述信号放大精密整流电路、所述变压器隔离电路、所述晶体管、所述真有效值转换电路、所述逻辑电平转移电路和所述继电器驱动电路均设置在同一块PCB电路板上。

进一步地，所述继电器驱动电路包括达林顿驱动芯片、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器和第六继电器，所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器的线圈一一对应连接在所述达林顿驱动芯片的六个输出管脚上，所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器均设置有限流电阻，所述达林顿驱动芯片的输入端接在所述单片机系统的I/O4端口上。

更进一步地，所述继电器切换电路由所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器的常开触点组成，所述第一继电器的第一常开触点作为所述开关触点设置在所述方波发生器的第一电源输入端，所述第一继电器第一常开触点的第一端与所述方波发生器的输入端连接，所述第一继电器第一常开触点的第二端同时与所述整流桥的负极输出端和所述第二继电器第一常开触点的第一端连接，所述第四继电器常开触点的第一端、所述第五继电器常开触点的第一端和所述第六继电器常开触点的第一端分别与所述校准线圈的三个抽头连接，所述第四继电器常开触点的第二端同时与所述第五继电器常开触点的第二端、所述第六继电器常开触点的第二端、所述第一继电器第二常开触点的第一端、所述第三继电器第二常开触点的第一端和所述第二继电器第二常开触点的第一端连接，所述第二继电器第一常开触点的第二端同时与所述第三继电器第一常开触点的第一端、所述第一继电器第三常开触点的第一端和所述校准线圈连接，所述第一继电器第三常开触点的第二端穿过所述霍尔传感器并与所述方波发生器的第一输出端连接，所述第一继电器第二常开触点的第二端与所述方波发生器的第二输出端连接，所述二极管的负极与所述方波发生器的第二电源输入端连接，所述二极管的正极同时与所述整流桥的正极输出端和所述第二继电器第二常开触点的第二端连接，所述第三继电器第二常开触点的第二端与所述整流桥的第一交流输入端连接，所述第三继电器第一常开触点的第二端与所述整流桥的第二交流输入端连接。

本发明的有益效果在于：

1、整个校准装置体积小、重量轻；

2、所需电源容量小，只要有普通的220V供电即可使用，一般的办公室场所均可；

3、具有固态调压器结构，可自行提供一个比较稳定的电流，克服了采用电阻焊机做校准源时的大电流不易稳定的问题；

4、便于溯源，溯源成本低，校准成本也低；

5、实现了移动校准，整个装置类似一个普通计算机主机箱大小，且完全集成在一起，没有安装调试过程，即插即用。

附图说明

图1是本发明所述大电流测试设备的校准装置的电路结构示意图；

图2是本发明所述继电器驱动电路的结构示意图；

图3是本发明所述继电器切换电路与所述方波发生器、所述变压器隔离电路和所述校准线圈之间的连接结构示意图；

图中标号：K1-第一继电器、K2-第二继电器、K3-第三继电器、K4-第四继电器、K5-第五继电器、K6-第六继电器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明包括单片机系统、固态调压器、固态继电器、整流桥、方波发生器和校准模块，单片机系统的I/O1端口连接有逻辑电平转移电路，单片机系统的I/O2端口设置有显示屏，单片机系统的I/O3端口设置有控制面板，校准模块包括继电器切换电路和校准线圈，校准线圈设置有三个抽头，校准线圈通过三个抽头与继电器切换电路连接，继电器切换电路通过继电器驱动电路与单片机系统的I/O4端口连接，固态调压器与固态继电器串联，整流桥并联在固态继电器的输出端，方波发生器并联在整流桥的输出端，方波发生器的输入端设置有二极管D和开关触点，固态调压器的输入端设置有电源开关，电源开关与固态调压器之间的线路中设置有控制变压器，控制变压器连接有整流稳压电路，固态调压器的电压调节端口通过第一驱动电路与逻辑电平转移电路的第一输出端连接，固态继电器的控制端通过第二驱动电路与逻辑电平转移电路的第二输出端连接，第二驱动电路与逻辑电平转移电路之间的线路中设置有保护电路，固态继电器与整流桥之间的线路中设置有电流互感器，电流互感器的二次电流输出端口通过信号放大精密整流电路与单片机系统的第一AD转换器输入端ADC1连接，方波发生器的功率开关管控制端通过变压器隔离电路和晶体管与单片机系统的I/O5端口连接，方波发生器的输出端设置有霍尔传感器，霍尔传感器的电流信号输出端通过真有效值转换电路与单片机系统的第二AD转换器输入端ADC2连接，整流桥的两个交流输入端、整流桥的正极输出端和负极输出端、方波发生器的两个电源输出端均与继电器切换电路连接。

在本实施例中，显示屏同时与单片机系统的I/O2端口和逻辑电平转移电路连接。单片机系统、整流稳压电路、第一驱动电路、第二驱动电路、保护电路、信号放大精密整流电路、变压器隔离电路、晶体管、真有效值转换电路、逻辑电平转移电路和继电器驱动电路均设置在同一块PCB电路板上。继电器驱动电路包括达林顿驱动芯片、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、第五继电器K5和第六继电器K6，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、第五继电器K5和第六继电器K6的线圈一一对应连接在达林顿驱动芯片的六个输出管脚上，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、第五继电器K5和第六继电器K6均设置有限流电阻R，达林顿驱动芯片的输入端接在单片机系统的I/O4端口上。继电器切换电路由第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、第五继电器K5和第六继电器K6的常开触点组成，第一继电器K1的第一常开触点K1-1作为开关触点设置在方波发生器的第一电源输入端，第一继电器K1第一常开触点K1-1的第一端与方波发生器的输入端连接，第一继电器K1第一常开触点K1-1的第二端同时与整流桥的负极输出端和第二继电器K2第一常开触点K2-1的第一端连接，第四继电器K4常开触点的第一端、第五继电器K5常开触点的第一端和第六继电器K6常开触点的第一端分别与校准线圈的三个抽头连接，第四继电器K4常开触点的第二端同时与第五继电器K5常开触点的第二端、第六继电器K6常开触点的第二端、第一继电器K1第二常开触点K1-2的第一端、第三继电器K3第二常开触点K3-2的第一端和第二继电器K2第二常开触点K2-2的第一端连接，第二继电器K2第一常开触点K2-1的第二端同时与第三继电器K3第一常开触点K3-1的第一端、第一继电器K1第三常开触点K1-3的第一端和校准线圈连接，第一继电器K1第三常开触点K1-3的第二端穿过霍尔传感器并与方波发生器的第一输出端连接，第一继电器K1第二常开触点K1-2的第二端与方波发生器的第二输出端连接，二极管D的负极与方波发生器的第二电源输入端连接，二极管D的正极同时与整流桥的正极输出端和第二继电器K2第二常开触点K2-2的第二端连接，第三继电器K3第二常开触点K3-2的第二端与整流桥的第一交流输入端连接，第三继电器K3第一常开触点K3-1的第二端与整流桥的第二交流输入端连接。

本发明所述大电流测试设备的校准装置各个部分的说明如下：

固态调压器—由双向晶闸管和隔离调节电路组成的标准模块部件，模块内部的双向晶闸管电路与调节电路在电气上隔离。输入220Vac电压，给调节端施加0～10V的直流可调电压控制模块内部晶闸管的导通角的大小，可实现输出交流电压在0～220V可调，本装置设计在50～220V可调。

固态继电器—由双向晶闸管和隔离光电开关电路组成的标准模块部件，模块内部的双向晶闸管电路与光电开关电路在电气上隔离，当控制端得到5～30V的直流电压，模块内部的双向晶闸管均可导通。

控制变压器—用于向装置的整流稳压电路提供所需的交流电压，输入为220Vac，分别输出2×15Vac和6.3Vac交流电压，输入与输出在电气上隔离，控制变压器的容量为50VA。

整流稳压电路—将从控制变压器获得的2×15Vac和6.3Vac交流电压分别进行整流、滤波、稳压后得到稳定的+12V、-12V、+5V和+3.3V直流电压，+3.3V是在+5V基础上再稳压获得。

电流互感器—采用0.2％的电压输出型精密电流互感器，属于标准部件。电焊机和电加热所需的电流都是用于做功，大电流测试仪及其配套线圈的校准都要求校准电流有效值。在校准工频DC时，第一继电器K1第一常开触点K1-1处于断开状态，“整流桥”输出的脉动直流只流过校准线圈，则“电流互感器”在“整流桥”输入端感应的交流电流的有效值与通过“整流桥”整流后输送到校准线圈的脉动直流的有效值相等，所以工频AC和工频DC都由这只互感器检测通过校准用线圈的电流。

整流桥—为耐压超过600V的整流模块。

二极管D—为耐压超过600V的整流二极管，用于隔离“方波发生器”内部经过滤波电容器滤波后的高电压，以保证“整流桥”后(P3和P4)用于校准工频DC的电压为工频脉动直流(只整流，不滤波)。

第一继电器K1第一常开触点K1-1—只在校准1kHz中频时闭合，在校准工频AC和工频DC时均在断开状态。

方波发生器—由于校准时间很短，不考虑电路的效率，且电流不大，所以采用简单的单管开关电路，校准线圈就是开关电路的负载。考虑到单管开关电路具有较高的尖峰电压，采用耐压超过1000V的IGBT模块作开关器件，并有严格的保护电路。

霍尔传感器—用于传输1kHz的中频电流，同时对强电回路和控制回路进行电气隔离。

第一驱动电路—利用对单片机系统D/A给出的电压信号进行线性放大后，送到“固态调压器”的控制端，调节输出电压。

保护电路—虽然单片机程序有每个校准参数点校准后的休息间隔时间的设定和上电延时校准设定，但为了更加可靠，采用“保护电路”硬件方式实现每个校准参数点校准后的休息间隔时间的设定和上电延时进行双重保护，主要是防止校准的电流回路因过载而损坏。

第二驱动电路—采用开关三极管实现开关量控制，控制“固态继电器”的开通或关断。

信号放大精密整流电路—电压型电流互感器的输出为电压信号，但电压值较低，为了保证精度，需要对该电压信号进行放大处理。采用精密整流电路，将经过放大后的交流电压信号进行整流，再送入单片机系统的AD转换器输入端(ADC1)，单片机系统经过采样和数据处理，计算出工频电流的有效值。

真有效值转换电路—“霍尔传感器”直接传递1kHz的中频电流信号，这个中频电流的占空比δ根据1kHz中频设置的校准电流的不同而变化，方波的前后沿带有部分尖峰，单片机系统直接采样有难度，且占用单片机系统的资源较多。采用真有效值转换电路将方波电流信号转换为成比例的直流电压信号再给单片机系统的AD转换器输入端(ADC2)，单片机系统经过采样和数据处理，计算出1kHz中频电流的有效值。

变压器隔离电路—脉冲变压器，用于驱动方波发生器的开关元件(IGBT)，两个绕组在电气上隔离。输入绕组分别接在+12V和晶体管的集电极，输出绕组通过电阻分别接在开关元件(IGBT)的控制端(G)和发射集端(E)。

晶体管—中功率开关三极管，通过基极电阻与单片机系统I/O5相连，单片机系统方波信号通过晶体管放大，驱动变压器隔离，通过隔离变压器隔离，再驱动方波发生器的开关元件(IGBT)。

逻辑电平转换电路—单片机系统的工作电源是+3.3V，显示、指示灯、驱动电路等等外围电路采用TTL电路芯片，TTL芯片的工作电压是+5V，需要对不同的工作电压进行逻辑电平转换，它与单片机系统的I/O口相连(I/O1)。本装置采用ULN20XX系列常用芯片进行逻辑电平转换。

显示屏—是标准的部件液晶屏，用于显示参数设置和校准结果，它与单片机系统的I/O口相连(I/O2)。

控制面板—用于校准参数设置和功能设置，它与单片机系统的I/O口相连(I/O3)。

继电器驱动电路—主要由达林顿驱动模块和限流电阻构成，它与单片机系统的I/O口相连(I/O4)。达林顿驱动模块由多只达林顿晶体管组成，单片机系统的I/O4口输出不同的编码，驱动达林顿驱动模块中相应的晶体管导通，使通过限流电阻连接在+12V和不同达林顿晶体管集电极的继电器得电闭合，达到选择不同校准电流和量程的目的。

单片机系统—是一个典型的单片机最小系统，单片机选用的型号为STM32F103ZET6，是ARM Cortex-M3内核，应用也非常典型。主要实现功能设置、逻辑控制输出、电压调节参数输出、校准电流开关控制和定时、1kHz方波产生和占空比控制、工频和1kHz中频电流采集和处理、数据处理、结果输出等功能。

继电器切换电路—用于切换“工频交流”、“工频直流”、“1kHz中频”三种不同的校准电流和切换校准线圈的抽头。从设计的逻辑上保证继电器的闭合与断开都是在无电流状态下进行，所以对继电器要求不高。

校准线圈—这个部分是本装置最核心的部分，也是实现采用10安培级小电流输入，完成10千安培级电流校准的关键，下面进行详细阐述：

对大电流测试装置(或称大电流测试仪)或其线圈(罗氏线圈)一般是采用相同安匝数的方法进行校准。安匝数就是流过线圈的电流(A)与线圈的匝数(N)的乘积。目前的标准要求最大校准电流超过25kA，就必须保证被校准仪器的线圈的包络面内的安匝数超过25000。

难点在于线圈的设计，要减轻重量、减小体积，首先要取消现有方法中的升流器或焊接变压器，将输入到线圈的电流从千安培级别降到10安培级，线圈的电流直接从普通的220V电源获取。其次要考虑线圈必须适用于中频电流，并保证线性度。具体如下：

设计要求：1).输入电压220V，输入电流不大于16安培；2).安匝数大于25000；3).适用于1kHz的中频，并保证线性度；4).为了适用于被校准仪器的检流线圈穿过并闭环，线圈的内空尺寸不小于45mm×45mm，长度不大于120mm；5).线圈在正常使用中的温度升高值不得大于125K。

设计方案和难点：1).为了得到高的频率响应和好的线性度，采用空芯线圈，并有较优的长径比。2).线圈的内阻Rg和感抗ZL共同组成阻抗Z，空芯线圈阻抗Z与匝数N的平方、内空尺寸和外形尺寸成正比，与线圈长度、导线的线径成反比，型圈的外形尺寸又与导线的线径成正比。3).线圈匝数太多，阻抗Z很大，220V状态下的电流很小，不能满足安匝数要求；线圈匝数太少，阻抗Z减小，220V状态下的电流增大，超过16安培，还因匝数太少，安匝数也不达要求。

解决方案：建立安匝数的数学模型,设线圈内空尺寸为a×b、匝数为N、线圈长度为L、导线直径为外形尺寸又a、b、L和决定，则安匝数的函数可为：f(a、b、N、L、)。通过计算机仿真计算，发现线圈的安匝数只能在一定范围内出现较大的值，N太大或太小都不能满足要求。再通过实验验证，采用线圈抽头，以满足线性度、频响和量程的要求，最终确定线圈匝数的取值范围在100匝至5000匝之间，并进行抽头。

为了满足中频的要求，在中频情况下，采用比工频少的匝数(抽头引出)，减小时间常数，提高电流上升率。

本发明所述大电流测试设备的校准装置的工作原理如下：

单片机系统根据控制面板设定的参数，通过D/A端口向第一驱动电路输出控制电压，第一驱动电路根据单片机给出电压的大小成比例地给出调节电压，使固态调压器的输出得到一个预设的电压。单片机收到控制面板按钮的“校准”开始的信号后，立即向“保护电路”输出一个启动信号，若“保护电路”在非保护期内，将立即将启动信号传递给“第二驱动电路”，“第二驱动电路”输出高电压，使固态继电器开通，若“保护电路”还在保护期内，控制面板上会有黄色指示灯显示，并封锁启动信号，“固态继电器”不开通。本装置根据控制面板对“工频AC”、“工频DC”、“1kHz中频”及校准设置的电流的大小的选择，单片机系统I/O4向“继电器驱动电路”输出不同的编码，使“继电器切换电路”吸合相应的继电器。装置的“整流桥”是在选择“工频DC”校准时，通过继电器切换后，向校准用专用线圈输出工频整流后的脉动电流。装置的“方波发生器”是在选择“1kHz中频”校准时，通过继电器切换后，向校准用专用线圈输出1kHz中频电流。单片机系统在采样到电流后同时开始计时，时间达到校准设置的时间时，单片机系统向“保护电路”输出低电平，切断“固态继电器”。单片机进行电流数据处理，并计算实际通电时间，最后显示校准结果。

本发明所述大电流测试设备的校准装置的校准方法如下：

一、采用带抽头的100匝至5000匝空芯线圈作为校准线圈，将被校仪器的被校线圈穿过校准线圈，抽头是为了得到更宽的量程和减小1KHz中频校准时的电感量。

二、通过控制面板上的校准量的选择，可以分别校准工频交流、工频直流(脉动直流)和1kHz中频的电流有效值和通电时间，校准结果自动锁存。

三、校准范围：1、电流：0.5kA～30kA

2、时间：100ms～2000ms

四、校准原理：1、设校准线圈的匝数为N(匝)，校准线圈每档的匝数可分别确定，且不变化，也不会发生漂移和不稳定性。2、设通过校准线圈的电流为I1(A)，通过固态调压器调节工频电压或通过方波发生器调节中频电流，使电流I1在0.5A～16A之间变化可调，且相对稳定，I1的值处于常见的电流范围，很容易做到高精度测量(计量)。3、将被校准的线圈(有时只校准线圈)穿过校准线圈中心孔，并形成完整的闭环，通过大电流测试仪(若只校准线圈就用积分器或示波器)读出电流I2(kA)。从电工原理可知：I2＝(N×I1)÷1000(kA)。时间的校准相对容易，比较与设定电流值的大小，超过设定电流值就启动计数器，低于设定电流值就终止计数，最后显示周波数或转换为时间(单位为毫秒ms)显示。

特别说明：这种方法不适用于非罗氏原理(获取作为采样信号)的其他电流测量仪器和传感器的校准。

五、结果：通过验证试验和校准线圈的最优长径比的选取，校准的准确度和线性度均满足要求，并通过审查验收，已投入使用。

本发明所述大电流测试设备的校准装置存在以下优势：

1、整个校准装置很小、很轻(小于20kg)。在能校准最大电流达到30kA的前提下，整个校准装置的在20kg以下(便于飞机托运),且将整套装置全部集成在一个机箱内，携带方便，也可直接放在桌上使用。

2、所需电源容量很小，只要有普通的220V供电即可使用，一般的办公室场所均可。

3、量值传递(计量上称“溯源”)容易，且溯源的成本低。基准电流部分在16A以内，只要有电流参数校准资质的单位都可实现溯源(一般的地区级计量单位都有此能力)。

4、校准成本低。

5、易于实现移动校准，整个系统(装置)类似一个普通计算机主机箱大小，且完全集成在一起，没有安装调试过程，即插即用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种大电流测试设备的校准装置，其特征在于：包括单片机系统、固态调压器、固态继电器、整流桥、方波发生器和校准模块，所述单片机系统的I/O1端口连接有逻辑电平转移电路，所述单片机系统的I/O2端口设置有显示屏，所述单片机系统的I/O3端口设置有控制面板，所述校准模块包括继电器切换电路和校准线圈，所述校准线圈设置有三个抽头，所述校准线圈通过三个所述抽头与所述继电器切换电路连接，所述继电器切换电路通过继电器驱动电路与所述单片机系统的I/O4端口连接，所述固态调压器与所述固态继电器串联，所述整流桥并联在所述固态继电器的输出端，所述方波发生器并联在所述整流桥的输出端，所述方波发生器的输入端设置有二极管和开关触点，所述固态调压器的输入端设置有电源开关，所述电源开关与所述固态调压器之间的线路中设置有控制变压器，所述控制变压器连接有整流稳压电路，所述固态调压器的电压调节端口通过第一驱动电路与所述逻辑电平转移电路的第一输出端连接，所述固态继电器的控制端通过第二驱动电路与所述逻辑电平转移电路的第二输出端连接，所述第二驱动电路与所述逻辑电平转移电路之间的线路中设置有保护电路，所述固态继电器与所述整流桥之间的线路中设置有电流互感器，所述电流互感器的二次电流输出端口通过信号放大精密整流电路与所述单片机系统的第一AD转换器输入端连接，所述方波发生器的功率开关管控制端通过变压器隔离电路和晶体管与所述单片机系统的I/O5端口连接，所述方波发生器的输出端设置有霍尔传感器，所述霍尔传感器的电流信号输出端通过真有效值转换电路与所述单片机系统的第二AD转换器输入端连接，所述整流桥的两个交流输入端、所述整流桥的正极输出端和负极输出端、所述方波发生器的两个电源输出端均与所述继电器切换电路连接。

2.根据权利要求1所述的大电流测试设备的校准装置，其特征在于：所述显示屏同时与所述单片机系统的I/O2端口和所述逻辑电平转移电路连接。

3.根据权利要求1所述的大电流测试设备的校准装置，其特征在于：所述单片机系统、所述整流稳压电路、所述第一驱动电路、所述第二驱动电路、所述保护电路、所述信号放大精密整流电路、所述变压器隔离电路、所述晶体管、所述真有效值转换电路、所述逻辑电平转移电路和所述继电器驱动电路均设置在同一块PCB电路板上。

4.根据权利要求1所述的大电流测试设备的校准装置，其特征在于：所述继电器驱动电路包括达林顿驱动芯片、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器和第六继电器，所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器的线圈一一对应连接在所述达林顿驱动芯片的六个输出管脚上，所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器均设置有限流电阻，所述达林顿驱动芯片的输入端接在所述单片机系统的I/O4端口上。

5.根据权利要求4所述的大电流测试设备的校准装置，其特征在于：所述继电器切换电路由所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器的常开触点组成，所述第一继电器的第一常开触点作为所述开关触点设置在所述方波发生器的第一电源输入端，所述第一继电器第一常开触点的第一端与所述方波发生器的输入端连接，所述第一继电器第一常开触点的第二端同时与所述整流桥的负极输出端和所述第二继电器第一常开触点的第一端连接，所述第四继电器常开触点的第一端、所述第五继电器常开触点的第一端和所述第六继电器常开触点的第一端分别与所述校准线圈的三个抽头连接，所述第四继电器常开触点的第二端同时与所述第五继电器常开触点的第二端、所述第六继电器常开触点的第二端、所述第一继电器第二常开触点的第一端、所述第三继电器第二常开触点的第一端和所述第二继电器第二常开触点的第一端连接，所述第二继电器第一常开触点的第二端同时与所述第三继电器第一常开触点的第一端、所述第一继电器第三常开触点的第一端和所述校准线圈连接，所述第一继电器第三常开触点的第二端穿过所述霍尔传感器并与所述方波发生器的第一输出端连接，所述第一继电器第二常开触点的第二端与所述方波发生器的第二输出端连接，所述二极管的负极与所述方波发生器的第二电源输入端连接，所述二极管的正极同时与所述整流桥的正极输出端和所述第二继电器第二常开触点的第二端连接，所述第三继电器第二常开触点的第二端与所述整流桥的第一交流输入端连接，所述第三继电器第一常开触点的第二端与所述整流桥的第二交流输入端连接。