CN106645835A - 一种避雷器校验测试用信号发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种避雷器校验测试用信号发生装置，涉及避雷器技术领域，包括单片机、旋转编码开关、D/A转换模块、电压调整电路、电压输出电路、电流调整电路和电流输出电路，旋转编码开关与单片机连接，控制电压信号的谐波系数和电流信号的谐波系数，单片机根据谐波系数生成信号数据输出到D/A转换模块，D/A转换模块转换的基准电压信号经过电压调整电路和电压输出电路后输出，D/A转换模块转换的基准电流信号经过电流调整电路和电流输出电路后输出。本发明提供一款单相交流电压电流校验信号源，可以对避雷器阻性电流测试仪开展校验工作，以便及时发现各种测试仪的缺陷和测量误差，避免在使用测试仪对避雷器进行试验时产生误判断。

Description

一种避雷器校验测试用信号发生装置
技术领域
本发明涉及避雷器技术领域，尤其是一种避雷器校验测试用信号发生装置。
背景技术
由于氧化锌避雷器长期承受工频电压、冲击电压及内部受潮等因素的作用而趋于老化，使其绝缘特性遭到破坏，表现为阻性泄漏电流增加引起热崩溃，严重时将导致氧化锌避雷器发生损坏或爆炸，进而引发大面积停电。因此，必须对氧化锌避雷器的阻性泄漏电流进行周期检测，保证其安全运行。氧化锌避雷器试验采用氧化锌避雷器阻性电流测试仪进行阻性电流、全电流、容性电流、参比电压等的测量误差试验的检测，它的测量结果准确与否直接关系到氧化锌避雷器的安全运行。由于目前氧化锌避雷器阻性电流测试仪生产厂家众多，产品良莠不齐，为确保各种测试仪的测量结果准确可靠，保证电网安全稳定运行，迫切需要有一套考核氧化锌避雷器阻性电流测试仪的校验装置。
发明内容
本发明提供一种避雷器校验测试用信号发生装置，设计了一款单相交流电压电流校验信号源。
本发明具体采用如下技术方案实现：
一种避雷器校验测试用信号发生装置，包括单片机、旋转编码开关、D/A转换模块、电压调整电路、电压输出电路、电流调整电路和电流输出电路，电压信号和电流信号输入至所述单片机内，所述旋转编码开关与所述单片机连接，控制所述电压信号的谐波系数和电流信号的谐波系数，所述单片机根据谐波系数生成信号数据输出到所述D/A转换模块，所述D/A转换模块转换的基准电压信号经过所述电压调整电路和电压输出电路后输出，所述D/A转换模块转换的基准电流信号经过所述电流调整电路和电流输出电路后输出。
作为优选，所述单片机选用dsPIC30F6015单片机，所述旋转编码开关控制控制所述电压信号的三次谐波系数和电流信号的基次、三次和五次谐波系数，所述dsPIC30F6015单片机产生相应的基准信号，通过PORTD口输出到所述D/A转换模块。
作为优选，所述D/A转换模块选用TLC7226数模转换芯片，用于转换控制器输出的电压和电流信号值，所述TLC7226数模转换芯片的数据引脚DB0-DB7与所述dsPIC30F6015单片机的PortD0-PortD7相连用于接收数据，选择输出通道用的A0和A1引脚与PORTD8和PORTD9连接，写选通信号WR连接于PORTD10。
作为优选，所述电压调整电路包括电位器、功率放大芯片TDA2822M，所述电压输出电路包括升压变压器，所述D/A转换模块输出的基准电压信号通过所述电位器调节幅值，所述功率放大芯片TDA2822M进行功率放大，放大后的电压幅值通过所述升压变压器对电压信号进行升压后输出。
作为优选，所述电流调整电路包括电位器、功率放大芯片TDA2822M和隔离变压器，所述D/A转换模块输出的基准电流信号通过所述电位器调节幅值，所述功率放大芯片TDA2822M进行功率放大，放大后的信号对地电压有所变化，通过所述隔离变压器进行隔离。
作为优选，所述电流输出电路包括LM258运算放大器，所述隔离变压器输出的电压信号经过所述LM258运算放大器转换成电流信号，作为恒流源输出。
本发明提供的一种避雷器校验测试用信号发生装置，其有益效果在于：提供一款单相交流电压电流校验信号源，可以对避雷器阻性电流测试仪开展校验工作，以便及时发现各种测试仪的缺陷和测量误差，避免在使用测试仪对避雷器进行试验时产生误判断，根据避雷器阻性电流测试仪的使用特点设计，符合DL/T987-2005《氧化锌避雷器阻性电流测试仪通用技术条件》的规定。
附图说明
图1是本发明避雷器校验测试用信号发生装置的结构框图；
图2是D/A转换模块的电路原理图；
图3是电压调整电路和输出电路原理图；
图4是电流调整电路原理图；
图5是电流输出电路原理图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施提供的一种避雷器校验测试用信号发生装置，包括单片机、旋转编码开关、D/A转换模块、电压调整电路、电压输出电路、电流调整电路、电流输出电路及液晶显示模块。
本实施例中，单片机选用dsPIC30F6015单片机，操作人员通过操作旋转编码开关，控制电压信号的三次谐波系数和电流信号的基次、三次和五次谐波系数，dsPIC30F6015单片机根据设置的谐波系数产生相应的基准信号，生成的信号数据通过PORTD口输出到D/A转换模块。
D/A转换模块选用TLC7226数模转换芯片，具有使用方便简单，转换速率快等特点，用于转换控制器输出的电压和电流信号值。具体电路图如图2所示，数据引脚DB0-DB7与dsPIC30F6015单片机的PortD0-PortD7相连用于接收数据，选择输出通道用的A0和A1引脚与PORTD8和PORTD9连接，写选通信号WR连接于PORTD10。四路输出通道中只用到其中的A、B两路通道(对应了A0、A1引脚分别为00和10的情况)，用于转换控制器输出的电压和电流信号值。当WR引脚为低电平时，数据输入端口开放，允许数据输入；一旦出现上升沿，输入端口则关闭。电路中参考电压V ref设为+5V。
电压调整电路包括电位器、功率放大芯片TDA2822M，电压输出电路包括升压变压器，具体电路如图3所示。经过D/A转换的信号是幅值固定的基准信号，还需要进行相应的调整。经D/A转换的基准电压信号通过电位器W3进行调节幅值(由操作人员根据需要的输出电压进行调节，做成旋钮置于控制面板上)，由于此信号功率较小需要进行功率放大。图中的TDA2822M芯片用于电压信号的功率放大，其供电电源在1.8V～15V之间，可用增益调整为39dB，在单输入输出的情况下输出功率最大为2W。设计中采用的供电电源为+10V，放大后的电压幅值不大于10V。为了达到要求的0～250V，需要通过升压变压器对电压信号进行升压。图中升压变压器T1的匝数比为6：220，理论上最大电压值可到360V，完全能够满足要求。信号经升压变压器升压后输出，为信号发生器的电压输出端口。
电流调整电路如图4所示，与电压调整电路的原理类似，电位器W4用于调节输出信号的幅值。两个音频功率放大芯片TDA2822M均用于电流信号的功率放大，放大后的信号范围能够达到设计要求的10mA。由于放大后的信号对地电压有所变化，因此通过隔离变压器进行隔离。一路经隔离变压器T3输出，另一路则经隔离变压器T4并整流桥送到控制器的模拟输入引脚AN1进行实际电流有效值的测量计算。电位器W5用于调节控制器A/D采样输入信号的幅度。控制器A/D模块每采样完2100次则计算一次有效值，采样频率与电压电流信号数据的更新频率一致，也为10500Hz，计算有效值的周期为0.2s。
经变压器T3输出的信号仍是电压信号，还必须转换为电流值才能作为电流信号输出，电流输出电路如图5所示，利用LM258进行电压信号到电流信号的转换，输出为恒流源输出。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种避雷器校验测试用信号发生装置，其特征在于，包括单片机、旋转编码开关、D/A转换模块、电压调整电路、电压输出电路、电流调整电路和电流输出电路，电压信号和电流信号输入至所述单片机内，所述旋转编码开关与所述单片机连接，控制所述电压信号的谐波系数和电流信号的谐波系数，所述单片机根据谐波系数生成信号数据输出到所述D/A转换模块，所述D/A转换模块转换的基准电压信号经过所述电压调整电路和电压输出电路后输出，所述D/A转换模块转换的基准电流信号经过所述电流调整电路和电流输出电路后输出。
2.根据权利要求1所述的一种避雷器校验测试用信号发生装置，其特征在于：所述单片机选用dsPIC30F6015单片机，所述旋转编码开关控制控制所述电压信号的三次谐波系数和电流信号的基次、三次和五次谐波系数，所述dsPIC30F6015单片机产生相应的基准信号，通过PORTD口输出到所述D/A转换模块。
3.根据权利要求2所述的一种避雷器校验测试用信号发生装置，其特征在于：所述D/A转换模块选用TLC7226数模转换芯片，用于转换控制器输出的电压和电流信号值，所述TLC7226数模转换芯片的数据引脚DB0-DB7与所述dsPIC30F6015单片机的PortD0-PortD7相连用于接收数据，选择输出通道用的A0和A1引脚与PORTD8和PORTD9连接，写选通信号WR连接于PORTD10。
4.根据权利要求1所述的一种避雷器校验测试用信号发生装置，其特征在于：所述电压调整电路包括电位器、功率放大芯片TDA2822M，所述电压输出电路包括升压变压器，所述D/A转换模块输出的基准电压信号通过所述电位器调节幅值，所述功率放大芯片TDA2822M进行功率放大，放大后的电压幅值通过所述升压变压器对电压信号进行升压后输出。
5.根据权利要求1所述的一种避雷器校验测试用信号发生装置，其特征在于：所述电流调整电路包括电位器、功率放大芯片TDA2822M和隔离变压器，所述D/A转换模块输出的基准电流信号通过所述电位器调节幅值，所述功率放大芯片TDA2822M进行功率放大，放大后的信号对地电压有所变化，通过所述隔离变压器进行隔离。
6.根据权利要求5所述的一种避雷器校验测试用信号发生装置，其特征在于：所述电流输出电路包括LM258运算放大器，所述隔离变压器输出的电压信号经过所述LM258运算放大器转换成电流信号，作为恒流源输出。
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