CN105807248A - 电能表功能测试工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能表功能测试工装，它涉及电能表测试装置。220V电源依次接隔离变压器、开关电源，开关电源分别与测试控制单元、测试操作单元连接，测试控制单元接测试操作单元，双表位联动控制按钮开关与两个测试操作单元连接，MCU微处理器单元分别与RS485通讯单元、红外通讯单元、RS232通讯单元双向连接，时钟信号采集单元、脉冲信号采集单元接入MCU微处理器单元，测试控制单元通过连接装置与被测电能表连接，被测电能表安装在连接装置的接线座上，并通过固定压杆压紧固定。本发明操作简单，生产测试效率高、成本低，自动化程度高，测试准确度好，对操作人员的操作技能要求低，稳定可靠。

Description

电能表功能测试工装

技术领域

本发明涉及的是电能表测试装置，具体涉及电能表功能测试工装。

背景技术

电能表在批量生产过程中，由于设备和操作者的各种可能的因素，不可能保证生产出来的电能表全部都是功能完好品，这就需要对装配完成后的电能表整机进行各种基本功能测试，以保证产品功能完好；目前各个电能表生产厂家生产测试方法是通过多个工位、多个设备来完成功能测试，这样的生产模式工序较多、操作复杂，生产效率低、操作员工技能要求高，为了解决上述问题，设计一种电能表功能测试工装还是很有必要的。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种电能表功能测试工装，结构设计合理，操作简单，生产测试效率高、成本低，自动化程度高，测试准确度好，对操作人员的操作技能要求低，稳定可靠，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：电能表功能测试工装，包括工装外壳，工装外壳上对称固定设置有两套连接装置、220V电源和红外头固定鹅颈管，连接装置由固定压杆和接线座组成，工装外壳内部对称固定设置有两套隔离变压器、开关电源、测试控制单元和测试操作单元，所述测试控制单元包括MCU微处理器单元、RS485通讯单元、红外通讯单元、RS232通讯单元、时钟信号采集单元、脉冲信号采集单元、电表电压控制单元、电表电流控制单元，所述测试操作单元包括测试结论LED指示灯、操作按钮，LED指示灯、操作按钮设置在工装外壳上，工装外壳上还固定设置有一套双表位联动控制按钮开关，测试控制单元通过连接装置与被测电能表连接，被测电能表安装在连接装置的接线座上，并通过固定压杆压紧固定；所述220V电源接隔离变压器，隔离变压器接开关电源，开关电源分别与测试控制单元、测试操作单元连接，测试控制单元接测试操作单元，双表位联动控制按钮开关与两个测试操作单元连接，所述MCU微处理器单元分别与RS485通讯单元、红外通讯单元、RS232通讯单元双向连接，时钟信号采集单元、脉冲信号采集单元接入MCU微处理器单元，MCU微处理器单元还接电表电压控制单元、电表电流控制单元，被测电能表上设置有RS485通讯接口、红外通讯窗口、载波通讯组件、时钟信号输出接口、脉冲信号输出接口、电表电压接线端子、电表电流接线端子，RS485通讯接口、红外通讯窗口、载波通讯组件、时钟信号输出接口、脉冲信号输出接口、电表电压接线端子、电表电流接线端子通过连接装置中的固定压杆、接线座分别与RS485通讯单元、红外通讯单元、RS232通讯单元、时钟信号采集单元、脉冲信号采集单元、电表电压控制单元、电表电流控制单元连接。

作为优选，所述MCU微处理器单元包括微处理器、多路开关以及外围工作电路组成，微处理器的35脚-38脚分别接多路开关的9脚、10脚、3脚、13脚，多路开关的3脚、13脚、1脚、2脚、12脚、15脚分别接第一电阻-第六电阻至电源VDD端，微处理器的21脚与22脚之间接有第一电容与第二电容的并联电路，微处理器的20脚、14脚分别接第三电容、第六电容至地端，微处理器的14脚、73脚、60脚分别接第八电阻、第七电阻、第七电容至电源VDD端，微处理器的18脚与19脚之间接有晶振，微处理器的18脚、19脚分别接第四电容、第五电容至地端，所述的微处理器采用微处理器UPD78F0485，多路开关采用多路开关CD4025。

作为优选，所述的电表电压控制单元由第一继电器、第一二极管、第一三极管和第九电阻组成，隔离变压器将220V电源隔离转换后连接至第一继电器的输入触点引脚上和开关电源上，开关电源提供第一继电器的12V驱动电压以及MCU微处理器单元的工作电压，第一继电器的线圈两端并接第一二极管，第一二极管的正极端接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极接第九电阻至微处理器的41脚，第一继电器的输出触点引脚经连接装置接至电表电压接线端子；所述电表电流控制单元包括第二继电器、第二二极管、第二三极管和第十电阻-第十二电阻，隔离变压器将220V电源隔离转换后连接至第二继电器的输入触点引脚上和开关电源上，开关电源提供第二继电器的12V驱动电压以及MCU微处理器单元的工作电压，第二继电器的线圈两端并接第二二极管，第二二极管的正极端接第二三极管的集电极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极接第十二电阻至微处理器的42脚，第二继电器的输出触点引脚接变压器的输入引脚，变压器的输出引脚经过第十电阻、第十一电阻限流调节后通过连接装置接至电表电流接线端子。

作为优选，所述的RS485通讯单元包括RS485通讯芯片、第十三电阻-第十八电阻、第三三极管和瞬态电压抑制器，RS485通讯芯片的1脚、4脚分别接多路开关的14脚、5脚，RS485通讯芯片的1脚、4脚还分别接第十八电阻、第十七电阻至电源VDD端，第十八电阻与第十七电阻之间的节点接第八电容至地端，RS485通讯芯片的4脚接第十六电阻至第三三极管的基极，RS485通讯芯片的2脚、3脚均接第三三极管的集电极，第三三极管的集电极接第十五电阻至地端，第三三极管的发射极接电源VDD端，RS485通讯芯片的6脚、7脚分别接第十三电阻、第十四电阻至电源VDD端、地端，RS485通讯芯片的6脚与7脚之间接有瞬态电压抑制器，RS485通讯芯片的6脚、7脚接连接装置至RS485通讯接口。

作为优选，所述的红外通讯单元由接收和发送两部分组成，红外通讯单元主要包括红外发射管、红外接收器、第四三极管、第五三极管、第十九电阻-第二十二电阻、第九电容，红外发射管的一端接第二十二电阻至电源VDD端，红外发射管的另一端接第四三极管的发射极，第四三极管的发射极接第五三极管的集电极，第五三极管的发射极接地，第四三极管、第五三极管的基极分别接第十九电阻、第二十电阻至多路开关的2脚、微处理器的71脚，多路开关的15脚接红外接收器的O脚，红外接收器的G脚与V脚之间接有第九电容，红外接收器的V脚接第二十一电阻至电源VDD端，红外发射管、红外接收器均通过连接装置接至红外通讯窗口，所述的红外接收器采用红外接收器HS0038B。

作为优选，所述的RS232通讯单元包括RS232接口通讯芯片、第十电容-第十三电容、插座，RS232接口通讯芯片的2脚、6脚分别接第十电容、第十一电容至电源VDD端、地端，RS232接口通讯芯片的1脚与3脚之间、4脚与5脚之间分别接有第十三电容、第十二电容，RS232接口通讯芯片的11脚、12脚分别接多路开关的1脚、12脚，RS232接口通讯芯片的14脚、13脚分别接插座的3脚、2脚，插座通过连接装置接至载波通讯组件；所述的时钟信号采集单元、脉冲信号采集单元由集成芯片及其外围电路组成，集成芯片的2脚、6脚分别接微处理器的69脚、70脚，集成芯片的8脚接其11脚，集成芯片的1脚、3脚分别接第二十三电阻、第二十四电阻至连接装置，时钟信号采集单元、脉冲信号采集单元通过连接装置分别与时钟信号输出接口、脉冲信号输出接口连接，所述的集成芯片采用集成电路CD40106。

作为优选，所述的测试操作单元由测试结论LED指示灯和操作按钮组成，测试结论LED指示灯包括第一指示灯-第七指示灯、第二十五电阻-第三十一电阻，第一指示灯-第七指示灯的一端分别接第二十五电阻-第三十一电阻至电源VDD端，第一指示灯-第七指示灯的另一端分别接微处理器的34脚-28脚，操作按钮包括第一按钮开关、第二按钮开关、第三十二电阻、第三十三电阻、第十四电容、第十五电容，第一按钮开关、第二按钮开关的一端分别接微处理器的24脚、23脚，第一按钮开关的一端还分别接第三十二电阻、第十四电容至电源VDD端、地端，第二按钮开关的一端还分别接第三十三电阻、第十五电容至电源VDD端、地端，第一按钮开关、第二按钮开关的另一端均接地；所述的双表位联动控制按钮开关包括第三按钮开关、第四按钮开关两个双表位联动按钮开关，第三按钮开关、第四按钮开关具有两路不相连的独立控制开关，其接线引脚分别连接至两套操作按钮的第一按钮开关的接线引脚上。

本发明的有益效果：(1)无需多种测试设备配合，生产测试成本低；

(2)自动化程度高“按动一键”即可完成测试操作，操作简单，操作人员操作技能要求低；

(3)双表位同时进行测试，生产测试效率高；

(4)采用两套测试单元，测试单元直接单独隔离无干扰，测试准确度高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的逻辑结构示意图；

图2为本发明外形结构示意图；

图3为本发明MCU微处理器单元的电路原理示意图；

图4为本发明电表电压控制单元的电路原理示意图；

图5为本发明电表电流控制单元的电路原理示意图；

图6为本发明RS485通讯单元的电路原理示意图；

图7为本发明红外通讯单元的电路原理示意图；

图8为本发明RS232通讯单元的电路原理示意图；

图9为本发明时钟信号采集单元和脉冲信号采集单元的电路原理示意图；

图10为本发明测试操作单元及双表位联动控制按钮开关的电路原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-10，本具体实施方式采用以下技术方案：电能表功能测试工装，包括工装外壳28，工装外壳28上对称固定设置有两套连接装置13、220V电源1和红外头固定鹅颈管29，连接装置13由固定压杆14和接线座15组成，工装外壳28内部对称固定设置有两套隔离变压器2、开关电源3、测试控制单元4和测试操作单元16，所述测试控制单元4包括MCU微处理器单元5、RS485通讯单元6、红外通讯单元7、RS232通讯单元8、时钟信号采集单元9、脉冲信号采集单元10、电表电压控制单元11、电表电流控制单元12，所述测试操作单元16包括测试结论LED指示灯17、操作按钮18，LED指示灯17、操作按钮18设置在工装外壳28上，工装外壳上还固定设置有一套双表位联动控制按钮开关27，测试控制单元4通过连接装置13与被测电能表19连接，被测电能表19安装在连接装置13的接线座15上，并通过固定压杆14压紧固定。

所述的220V电源1接隔离变压器2，隔离变压器2接开关电源3，开关电源3分别与测试控制单元4、测试操作单元16连接，测试控制单元4接测试操作单元16，双表位联动控制按钮开关27与两个测试操作单元16连接，所述MCU微处理器单元5分别与RS485通讯单元6、红外通讯单元7、RS232通讯单元8双向连接，时钟信号采集单元9、脉冲信号采集单元10接入MCU微处理器单元5，MCU微处理器单元5还接电表电压控制单元11、电表电流控制单元12，被测电能表19上设置有RS485通讯接口20、红外通讯窗口21、载波通讯组件22、时钟信号输出接口23、脉冲信号输出接口24、电表电压接线端子25、电表电流接线端子26，RS485通讯接口20、红外通讯窗口21、载波通讯组件22、时钟信号输出接口23、脉冲信号输出接口24、电表电压接线端子25、电表电流接线端子26通过连接装置13中的固定压杆14、接线座15分别与RS485通讯单元6、红外通讯单元7、RS232通讯单元8、时钟信号采集单元9、脉冲信号采集单元10、电表电压控制单元11、电表电流控制单元12连接。

值得注意的是，所述的MCU微处理器单元5包括微处理器U1、多路开关U2以及外围工作电路组成，微处理器U1的35脚-38脚分别接多路开关U2的9脚、10脚、3脚、13脚，多路开关U2的3脚、13脚、1脚、2脚、12脚、15脚分别接第一电阻R1-第六电阻R6至电源VDD端，微处理器U1的21脚与22脚之间接有第一电容C1与第二电容C2的并联电路，微处理器U1的20脚、14脚分别接第三电容C3、第六电容C6至地端，微处理器U1的14脚、73脚、60脚分别接第八电阻R8、第七电阻R7、第七电容C7至电源VDD端，微处理器U1的18脚与19脚之间接有晶振XT1，微处理器U1的18脚、19脚分别接第四电容C4、第五电容C5至地端，所述的微处理器U1采用微处理器UPD78F0485，多路开关U2采用多路开关CD4025。

值得注意的是，所述的电表电压控制单元11由第一继电器K1、第一二极管D1、第一三极管Q1和第九电阻R9组成，隔离变压器2将220V电源1隔离转换后连接至第一继电器K1的输入触点引脚上和开关电源3上，开关电源3提供第一继电器K1的12V驱动电压以及MCU微处理器单元5的工作电压，第一继电器K1的线圈两端并接第一二极管D1，第一二极管D1的正极端接第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的基极接第九电阻R9至微处理器U1的41脚，第一继电器K1的输出触点引脚经连接装置13接至电表电压接线端子25。

值得注意的是，所述的电表电流控制单元12包括第二继电器K2、第二二极管D2、第二三极管Q2和第十电阻R10-第十二电阻R12，隔离变压器2将220V电源1隔离转换后连接至第二继电器K2的输入触点引脚上和开关电源3上，开关电源3提供第二继电器K2的12V驱动电压以及MCU微处理器单元5的工作电压，第二继电器K2的线圈两端并接第二二极管D2，第二二极管D2的正极端接第二三极管Q2的集电极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极接第十二电阻R12至微处理器U1的42脚，第二继电器K2的输出触点引脚接变压器T1的输入引脚，变压器T1的输出引脚经过第十电阻R10、第十一电阻R11限流调节后通过连接装置13接至电表电流接线端子26。

值得注意的是，所述的RS485通讯单元6包括RS485通讯芯片U3、第十三电阻R13-第十八电阻R18、第三三极管Q3和瞬态电压抑制器D3，RS485通讯芯片U3的1脚、4脚分别接多路开关U2的14脚、5脚，RS485通讯芯片U3的1脚、4脚还分别接第十八电阻R18、第十七电阻R17至电源VDD端，第十八电阻R18与第十七电阻R17之间的节点接第八电容C8至地端，RS485通讯芯片U3的4脚接第十六电阻R16至第三三极管Q3的基极，RS485通讯芯片U3的2脚、3脚均接第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的集电极接第十五电阻R15至地端，第三三极管Q3的发射极接电源VDD端，RS485通讯芯片U3的6脚、7脚分别接第十三电阻R13、第十四电阻R14至电源VDD端、地端，RS485通讯芯片U3的6脚与7脚之间接有瞬态电压抑制器D3，RS485通讯芯片U3的6脚、7脚接连接装置13至RS485通讯接口20。

值得注意的是，所述的红外通讯单元7由接收和发送两部分组成，红外通讯单元7主要包括红外发射管U4、红外接收器U5、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第十九电阻R19-第二十二电阻R22、第九电容C9，红外发射管U4的一端接第二十二电阻R22至电源VDD端，红外发射管U4的另一端接第四三极管Q4的发射极，第四三极管Q4的发射极接第五三极管Q5的集电极，第五三极管Q5的发射极接地，第四三极管Q4、第五三极管Q5的基极分别接第十九电阻R19、第二十电阻R20至多路开关U2的2脚、微处理器U1的71脚，多路开关U2的15脚接红外接收器U5的O脚，红外接收器U5的G脚与V脚之间接有第九电容C9，红外接收器U5的V脚接第二十一电阻R21至电源VDD端，红外发射管U4、红外接收器U5均通过连接装置13接至红外通讯窗口21，所述的红外接收器U5采用红外接收器HS0038B。

值得注意的是，所述的RS232通讯单元8包括RS232接口通讯芯片U6、第十电容C10-第十三电容C13、插座DB9，RS232接口通讯芯片U6的2脚、6脚分别接第十电容C10、第十一电容C11至电源VDD端、地端，RS232接口通讯芯片U6的1脚与3脚之间、4脚与5脚之间分别接有第十三电容C13、第十二电容C12，RS232接口通讯芯片U6的11脚、12脚分别接多路开关U2的1脚、12脚，RS232接口通讯芯片U6的14脚、13脚分别接插座DB9的3脚、2脚，插座DB9通过连接装置13接至载波通讯组件22。

值得注意的是，所述的时钟信号采集单元9、脉冲信号采集单元10由集成芯片U7及其外围电路组成，集成芯片U7的2脚、6脚分别接微处理器U1的69脚、70脚，集成芯片U7的8脚接其11脚，集成芯片U7的1脚、3脚分别接第二十三电阻R23、第二十四电阻R24至连接装置13，时钟信号采集单元9、脉冲信号采集单元10通过连接装置1分别与时钟信号输出接口23、脉冲信号输出接口24连接，所述的集成芯片U7采用集成电路CD40106。

此外，所述测试操作单元16由测试结论LED指示灯17和操作按钮18组成，测试结论LED指示灯17包括第一指示灯LED1-第七指示灯LED7、第二十五电阻R25-第三十一电阻R31，第一指示灯LED1-第七指示灯LED7的一端分别接第二十五电阻R25-第三十一电阻R31至电源VDD端，第一指示灯LED1-第七指示灯LED7的另一端分别接微处理器U1的34脚-28脚，操作按钮18包括第一按钮开关SW1、第二按钮开关SW2、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第十四电容C14、第十五电容C15，第一按钮开关SW1、第二按钮开关SW2的一端分别接微处理器U1的24脚、23脚，第一按钮开关SW1的一端还分别接第三十二电阻R32、第十四电容C14至电源VDD端、地端，第二按钮开关SW2的一端还分别接第三十三电阻R33、第十五电容C15至电源VDD端、地端，第一按钮开关SW1、第二按钮开关SW2的另一端均接地；所述的双表位联动控制按钮开关27包括第三按钮开关SW3、第四按钮开关SW4两个双表位联动按钮开关，第三按钮开关SW3、第四按钮开关SW4具有两路不相连的独立控制开关，其接线引脚分别连接至两套操作按钮18的第一按钮开关SW1的接线引脚上。

本具体实施方式将多个功能测试项目整合到一起，实现一种生产测试高效率、高自动化程度的电能表功能测试工装，(1)接通220V电源1；

(2)将被第一块被测电能表19安装至工装连接装置13的接线座15上，扳动固定压杆14将电表压紧；

(3)将被第二块被测电能表19按操步骤2的操作方法安装在工装上；

(4)按下双表位联动控制按钮开关27，测试控制单元4开始控制被测电能表19进行测试并将结果显示在各被测电能表19对应的测试结论LED指示灯17上。

本具体实施方式工作运行原理如下：如图3所示，MCU微处理器单元5以微处理器U1为主要控制核心，多个通讯电路单元的通讯信号处理(包括RS485通讯单元6、红外通讯单元7、RS232通讯单元8)是通过微处理器微处理器U1给多路开关U2发送切换通信通道指令来处理的；

如图4所示，隔离变压器2将220V电源1隔离转换后连接至电表电压控制单元11里的第一继电器K1的输入触点引脚上和开关电源3上，由开关电源3提供电表电压控制单元11里的第一继电器K1的12V驱动电压以及MCU微处理器单元5的工作电压，MCU微处理器单元5通过微处理器U1的控制端口发送高电平经过第九电阻R9输送至第一三极管Q1的基极使第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极变为低电平，从而使第一继电器K1线圈通电，第一继电器K1触点吸合；第一继电器K1触点吸合后将隔离变压器2输出的电源通过连接装置13连接至被测电能表19的电表电压接线端子25上，被测电能表19上电进入工作状态，此时测电能表19应有时钟信号输出。

如图5所示，隔离变压器2将220V电源1隔离转换后连接至电表电流控制单元12里的第二继电器K2的输入触点引脚上和开关电源3上，由开关电源3提供电表电流控制单元12里的第二继电器K2的12V驱动电压以及MCU微处理器单元5的工作电压，MCU微处理器单元5通过微处理器U1的控制端口发送高电平经过第十二电阻R12输送至第二三极管Q2的基极使第二三极管Q2导通，第二三极管Q2集电极变为低电平，从而使第二继电器K2线圈通电，第二继电器K2触点吸合；第二继电器K2触点吸合后将隔离变压器2输出的电源连接至电表电流控制单元12里的变压器T1的输入引脚上，使变压器T1进入工作状态；变压器T1的输出引脚将转换的小电压大电流经过第十电阻R10、第十一电阻R11限流电阻调节后通过连接装置13连接至被测电能表19的电表电流接线端子26上模拟负载，被测电能表19接通模拟后应能输出电能脉冲信号。

如图6所示，RS485通讯单元6里的RS485通讯芯片U3的1引脚为数据输出脚，接收RS485的差模信号，并转换为TTL电平由1引脚输出至MCU微处理器单元5的微处理器U1的I/O端口，RS485通讯芯片U3的4引脚为数据输入端，它将MCU微处理器单元5的微处理器U1的I/O端口输出的TTL电平的数据转换为差模信号，并由RS485通讯芯片U3的6引脚和7引脚输送至通过连接装置13连接的被测电能表19的RS485通讯接口20，RS485通讯单元6里的第十八电阻R18为上拉电阻，第十八电阻R18的一端接VDD电源，另一端连接至MCU微处理器单元5的微处理器U1的I/O端口和RS485通讯芯片U3的1引脚，其作用是提高微处理器U1的I/O端口的驱动能力；RS485通讯单元6里的第十七电阻R17为上拉电阻，第十七电阻R17的一端接5V电源，另一端连接至MCU微处理器单元5的微处理器U1的I/O端口、RS485通讯芯片U3的4引脚和第十六电阻R16的一端，其作用是提高微处理器U1的I/O端口的驱动能力及为第十六电阻R16提供高电位；第十七电阻R17的另一端与第三三极管Q3的基极相连，第三三极管Q3的集电极与RS485通讯芯片U3的2引脚和3引脚连接并与第十五电阻R15对地连接，第三三极管Q3的发射极接VDD电源；当微处理器U1的I/O端口无数据输出时，第三三极管Q3的基极连接和第十六电阻R16为高电平，第三三极管Q3处于开路状态，第三三极管Q3的集电极和与之相连的RS485通讯芯片U3的2引脚经过下拉电阻第十五电阻R15钳位在低电平，RS485通讯芯片U3的2引脚为输出端1引脚的使能端，低电平时选通1引脚，1引脚接收RS485的差模信号，并转换为TTL电平输出至微处理器U1的I/O端口，当微处理器U1发送数据编码为‘0’时,输出端口为低电平，与之相连的第三三极管Q3的基极连接和第十六电阻R16为低电平，第三三极管Q3处于导通状态，第三三极管Q3的集电极和与之相连的RS485通讯芯片U3的3引脚为高电平，数据编码为‘1’时,输出端口为高电平，与之相连的第三三极管Q3的基极连接和第十六电阻R16为高电平，第三三极管Q3处于截止状态，第三三极管Q3的集电极和与之相连的RS485通讯芯片U3的3引脚为低电平，RS485通讯芯片U3的3引脚为输出端4引脚的使能端，高电平时选通4引脚，RS485通讯芯片U3的4引脚将TTL电平数据转换为差模信号，并由Ａ、Ｂ两脚输送至通过连接装置13连接至被测电能表19的电表RS485通讯接口20。

如图7所示，红外通讯单元7由接收和发送两部分组成，发送部分：由微处理器U1的一个I/O端口发送数据编码，通过第十九电阻R19与第四三极管Q4基极相连；另一个I/O端口产生38kHz红外载波信号，通过第二十电阻R20与第五三极管Q5的基极相连；第四三极管Q4、第五三极管Q5的集电极相连，第四三极管Q4的发射极与红外发射管U4的负极相连，红外发射管U4的正极接VDD电源；与第四三极管Q4、第五三极管Q5基极串接的第十九电阻R19、第二十电阻R20起到限流保护的作用，三极管本身则具有信号放大的功能，两个三极管级联将微处理器U1输出的数据编码输出调制在38kHz的载波上通过红外发射管U4发射出去；当数据编码为‘1’时，第四三极管Q4、第五三极管Q5截止，红外发射管U4上无电流通过，发射低电平信号；当数据编码为"0’时，第四三极管Q4、第五三极管Q5导通，此时载波信号通过第五三极管Q5放大在红外发射管U4上体现出38kHz的载波信号，微处理器U1的I/O端口输出不同的数据编码，通过该发送电路，在红外发射管U4上会出现具有一定间隔的38kHz载波信号，经红外发射管U4将该载波信号转化成光信号发射至被测电能表9的电表红外通讯窗口21上。

接收部分：红外接收器U5内部实现了红外接收、放大、滤波及解调功能，当收到红外载波光信号时，红外接收器输出低电平，反之红外接收器输出高电平，从而可以将时断时续的红外光信号调制成连续的方波信号，经微处理器U1内部处理可以将其转换成通信数据。

如图8所示，RS232通讯单元8的作用是与被测电能表19的载波通讯组件22进行数据通讯，RS232通讯单元8由RS232接口通讯芯片U6和插座DB9以及外围电路器件组成，微处理器U1的I/O端口输出的TTL数据经过RS232接口通讯芯片U6的11引脚输入转换成RS232数据从14引脚输出到插座DB9，插座DB9通过连接装置13将RS232数据传输至被测电能表19的载波通讯组件22，载波通讯组件22发出的数据信号由RS232接口通讯芯片U6的13引脚输入转换成TTL数据从12引脚输出到微处理器U1的数据接收端口。

如图9所示，被测电能表19的时钟信号输出接口23和脉冲信号输出接口24输出的电信号通过连接装置13传输至限流保护电阻第二十四电阻R24、第二十三电阻R23的一端，第二十四电阻R24、第二十三电阻R23的另一端分别连接至集成芯片U7的1引脚、3引脚，集成芯片U7由六个施密特触发器电路组成，在本电路的作脉冲形成器用，集成芯片U7将接收到的电信号转化成微处理器U1的接收端口能识别的脉冲信号，微处理器U1将接收到的脉冲信号进行计数、比对处理后判断测试结论。

如图10所示，测试操作单元16由测试结论LED指示灯17和操作按钮18组成，操作按钮18电路里的第一按钮开关SW1为测试启动开关，第二按钮开关SW2为预留备用开关，第一按钮开关SW1一端引脚与MCU微处理器单元5的微处理器U1的I/O端口相连，并通过第三十二电阻R32将端口电压钳位在高电平，第一按钮开关SW1另一端引脚与地连接；按动按钮后，第一按钮开关SW1的两引脚触点相连，微处理器U1的控制端口电平拉低，测试控制单元4开始工作；测试结论LED指示灯17里的指示灯第一指示灯LED1-第五指示灯LED5的一端引脚分别连接至微处理器U1的对应的控制端口，第一指示灯LED1-第五指示灯LED5的另一端引脚分别通过第二十五电阻R25-第二十九电阻R129钳位在高电平，当测试结束后，微处理器U1将的测试不合格项目对应的LED指示灯控制端口控制数据置“0”，端口电压为低电平，不合格测试项目对应的LED指示灯点亮；若没有LED指示灯点亮即为测试合格；本发明电能表功能测试工装有两套独立的测试单元，为了控制两套测试单元同时进行测试，采用了双表位联动按钮开关来控制；双表位联动控制按钮开关27包括三按钮开关SW3、第四按钮开关SW4两个双表位联动按钮开关，其中第四按钮开关SW4为预留备用开关；两个双表位联动按钮开关具有两路不相连的独立控制开关，其接线引脚分别连接至两套操作按钮18单元的第一按钮开关SW1的接线引脚上，其工作电路原理方式与第一按钮开关SW1相同。

本具体实施方式操作简单，自动化程度高，无需多种测试设备配合，双表位同时进行测试，生产测试效率高、生产测试成本低，对操作人员的操作技能要求低，测试单元直接单独隔离无干扰，测试准确度高，稳定可靠，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.电能表功能测试工装，其特征在于，包括工装外壳(28)，工装外壳(28)上对称固定设置有两套连接装置(13)、220V电源(1)和红外头固定鹅颈管(29)，连接装置(13)由固定压杆(14)和接线座(15)组成，工装外壳(28)内部对称固定设置有两套隔离变压器(2)、开关电源(3)、测试控制单元(4)和测试操作单元(16)，所述测试控制单元(4)包括MCU微处理器单元(5)、RS485通讯单元(6)、红外通讯单元(7)、RS232通讯单元(8)、时钟信号采集单元(9)、脉冲信号采集单元(10)、电表电压控制单元(11)、电表电流控制单元(12)，所述测试操作单元(16)包括测试结论LED指示灯(17)、操作按钮(18)，LED指示灯(17)、操作按钮(18)设置在工装外壳(28)上，工装外壳(28)上还固定设置有一套双表位联动控制按钮开关(27)，测试控制单元(4)通过连接装置(13)与被测电能表(19)连接，被测电能表(19)安装在连接装置(13)的接线座(15)上，并通过固定压杆(14)压紧固定；

所述的220V电源(1)接隔离变压器(2)，隔离变压器(2)接开关电源(3)，开关电源(3)分别与测试控制单元(4)、测试操作单元(16)连接，测试控制单元(4)接测试操作单元(16)，双表位联动控制按钮开关(27)与两个测试操作单元(16)连接，所述MCU微处理器单元(5)分别与RS485通讯单元(6)、红外通讯单元(7)、RS232通讯单元(8)双向连接，时钟信号采集单元(9)、脉冲信号采集单元(10)接入MCU微处理器单元(5)，MCU微处理器单元(5)还接电表电压控制单元(11)、电表电流控制单元(12)，被测电能表(19)上设置有RS485通讯接口(20)、红外通讯窗口(21)、载波通讯组件(22)、时钟信号输出接口(23)、脉冲信号输出接口(24)、电表电压接线端子(25)、电表电流接线端子(26)，RS485通讯接口(20)、红外通讯窗口(21)、载波通讯组件(22)、时钟信号输出接口(23)、脉冲信号输出接口(24)、电表电压接线端子(25)、电表电流接线端子(26)通过连接装置(13)中的固定压杆(14)、接线座(15)分别与RS485通讯单元(6)、红外通讯单元(7)、RS232通讯单元(8)、时钟信号采集单元(9)、脉冲信号采集单元(10)、电表电压控制单元(11)、电表电流控制单元(12)连接。

2.根据权利要求1所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的MCU微处理器单元(5)包括微处理器(U1)、多路开关(U2)以及外围工作电路组成，微处理器(U1)的35脚-38脚分别接多路开关(U2)的9脚、10脚、3脚、13脚，多路开关(U2)的3脚、13脚、1脚、2脚、12脚、15脚分别接第一电阻(R1)-第六电阻(R6)至电源VDD端，微处理器(U1)的21脚与22脚之间接有第一电容(C1)与第二电容(C2)的并联电路，微处理器(U1)的20脚、14脚分别接第三电容(C3)、第六电容(C6)至地端，微处理器(U1)的14脚、73脚、60脚分别接第八电阻(R8)、第七电阻(R7)、第七电容(C7)至电源VDD端，微处理器(U1)的18脚与19脚之间接有晶振(XT1)，微处理器(U1)的18脚、19脚分别接第四电容(C4)、第五电容(C5)至地端，所述的微处理器(U1)采用微处理器UPD78F0485，多路开关(U2)采用多路开关CD4025。

3.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的电表电压控制单元(11)由第一继电器(K1)、第一二极管(D1)、第一三极管(Q1)和第九电阻(R9)组成，隔离变压器(2)将220V电源(1)隔离转换后连接至第一继电器(K1)的输入触点引脚上和开关电源(3)上，开关电源(3)提供第一继电器(K1)的12V驱动电压以及MCU微处理器单元(5)的工作电压，第一继电器(K1)的线圈两端并接第一二极管(D1)，第一二极管(D1)的正极端接第一三极管(Q1)的集电极，第一三极管(Q1)的发射极接地，第一三极管(Q1)的基极接第九电阻(R9)至微处理器(U1)的41脚，第一继电器(K1)的输出触点引脚经连接装置(13)接至电表电压接线端子(25)。

4.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的电表电流控制单元(12)包括第二继电器(K2)、第二二极管(D2)、第二三极管(Q2)和第十电阻(R10)-第十二电阻(R12)，隔离变压器(2)将220V电源(1)隔离转换后连接至第二继电器(K2)的输入触点引脚上和开关电源(3)上，开关电源(3)提供第二继电器(K2)的12V驱动电压以及MCU微处理器单元(5)的工作电压，第二继电器(K2)的线圈两端并接第二二极管(D2)，第二二极管(D2)的正极端接第二三极管(Q2)的集电极，第二三极管(Q2)的发射极接地，第二三极管(Q2)的基极接第十二电阻(R12)至微处理器(U1)的42脚，第二继电器(K2)的输出触点引脚接变压器(T1)的输入引脚，变压器(T1)的输出引脚经过第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)限流调节后通过连接装置(13)接至电表电流接线端子(26)。

5.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的RS485通讯单元(6)包括RS485通讯芯片(U3)、第十三电阻(R13)-第十八电阻(R18)、第三三极管(Q3)和瞬态电压抑制器(D3)，RS485通讯芯片(U3)的1脚、4脚分别接多路开关(U2)的14脚、5脚，RS485通讯芯片(U3)的1脚、4脚还分别接第十八电阻(R18)、第十七电阻(R17)至电源VDD端，第十八电阻(R18)与第十七电阻(R17)之间的节点接第八电容(C8)至地端，RS485通讯芯片(U3)的4脚接第十六电阻(R16)至第三三极管(Q3)的基极，RS485通讯芯片(U3)的2脚、3脚均接第三三极管(Q3)的集电极，第三三极管(Q3)的集电极接第十五电阻(R15)至地端，第三三极管(Q3)的发射极接电源VDD端，RS485通讯芯片(U3)的6脚、7脚分别接第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)至电源VDD端、地端，RS485通讯芯片(U3)的6脚与7脚之间接有瞬态电压抑制器(D3)，RS485通讯芯片(U3)的6脚、7脚接连接装置(13)至RS485通讯接口(20)。

6.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的红外通讯单元(7)由接收和发送两部分组成，红外通讯单元(7)主要包括红外发射管(U4)、红外接收器(U5)、第四三极管(Q4)、第五三极管(Q5)、第十九电阻(R19)-第二十二电阻(R22)、第九电容(C9)，红外发射管(U4)的一端接第二十二电阻(R22)至电源VDD端，红外发射管(U4)的另一端接第四三极管(Q4)的发射极，第四三极管(Q4)的发射极接第五三极管(Q5)的集电极，第五三极管(Q5)的发射极接地，第四三极管(Q4)、第五三极管(Q5)的基极分别接第十九电阻(R19)、第二十电阻(R20)至多路开关(U2)的2脚、微处理器(U1)的71脚，多路开关(U2)的15脚接红外接收器(U5)的O脚，红外接收器(U5)的G脚与V脚之间接有第九电容(C9)，红外接收器(U5)的V脚接第二十一电阻(R21)至电源VDD端，红外发射管(U4)、红外接收器(U5)均通过连接装置(13)接至红外通讯窗口(21)，所述的红外接收器(U5)采用红外接收器HS0038B。

7.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的RS232通讯单元(8)包括RS232接口通讯芯片(U6)、第十电容(C10)-第十三电容(C13)、插座(DB9)，RS232接口通讯芯片(U6)的2脚、6脚分别接第十电容(C10)、第十一电容(C11)至电源VDD端、地端，RS232接口通讯芯片(U6)的1脚与3脚之间、4脚与5脚之间分别接有第十三电容(C13)、第十二电容(C12)，RS232接口通讯芯片(U6)的11脚、12脚分别接多路开关(U2)的1脚、12脚，RS232接口通讯芯片(U6)的14脚、13脚分别接插座(DB9)的3脚、2脚，插座(DB9)通过连接装置(13)接至载波通讯组件(22)。

8.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的时钟信号采集单元(9)、脉冲信号采集单元(10)由集成芯片(U7)及其外围电路组成，集成芯片(U7)的2脚、6脚分别接微处理器(U1)的69脚、70脚，集成芯片(U7)的8脚接其11脚，集成芯片(U7)的1脚、3脚分别接第二十三电阻(R23)、第二十四电阻(R24)至连接装置(13)，时钟信号采集单元(9)、脉冲信号采集单元(10)通过连接装置(1)分别与时钟信号输出接口(23)、脉冲信号输出接口(24)连接，所述的集成芯片(U7)采用集成电路CD40106。

9.根据权利要求1或2所述的电能表功能测试工装，其特征在于，所述的测试操作单元(16)由测试结论LED指示灯(17)和操作按钮(18)组成，测试结论LED指示灯(17)包括第一指示灯(LED1)-第七指示灯(LED7)、第二十五电阻(R25)-第三十一电阻(R31)，第一指示灯(LED1)-第七指示灯(LED7)的一端分别接第二十五电阻(R25)-第三十一电阻(R31)至电源VDD端，第一指示灯(LED1)-第七指示灯(LED7)的另一端分别接微处理器(U1)的34脚-28脚，操作按钮(18)包括第一按钮开关(SW1)、第二按钮开关(SW2)、第三十二电阻(R32)、第三十三电阻(R33)、第十四电容(C14)、第十五电容(C15)，第一按钮开关(SW1)、第二按钮开关(SW2)的一端分别接微处理器(U1)的24脚、23脚，第一按钮开关(SW1)的一端还分别接第三十二电阻(R32)、第十四电容(C14)至电源VDD端、地端，第二按钮开关(SW2)的一端还分别接第三十三电阻(R33)、第十五电容(C15)至电源VDD端、地端，第一按钮开关(SW1)、第二按钮开关(SW2)的另一端均接地；所述的双表位联动控制按钮开关(27)包括第三按钮开关(SW3)、第四按钮开关(SW4)两个双表位联动按钮开关，第三按钮开关(SW3)、第四按钮开关(SW4)具有两路不相连的独立控制开关，其接线引脚分别连接至两套操作按钮(18)的第一按钮开关(SW1)的接线引脚上。