CN109245722A - 一种全自动小组件测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动小组件测试仪，包含测试柜以及设置在测试柜顶部的测试夹具机构和外部的显示终端，测试柜内设有太阳光模拟发射腔及电气控制腔，太阳光模拟发射腔内设有太阳光模拟光源，电气控制腔内设有工控机、数据采集板及太阳光模拟电路，显示终端与工控机电连接，工控机与数据采集板及测试夹具机电连接，数据采集板与太阳光模拟电路连接。本发明的优点有：通过对测试柜幅面的缩减，提高了幅面使用率，减少了资源浪费和投入成本；通过测试夹具机构驱动探针自动下压至组件电极上和通过红外接近开关自动感应组件,提高了测试工作效率；通过四层板设计的数据采集板采集数据，提高了数据采集精度，减低了信号失真、干扰及噪声。
Description
技术领域
本发明涉及光伏检测技术领域，具体的说是涉及一种全自动小组件测试仪。
背景技术
目前有很多太阳能路灯生产厂家，只专注于生产功率小于50W的小型太阳能组件。而目前市面上的标准组件IV测试仪都是针对大组件的测量，其测试幅面达2m*1m，幅面浪费较大，投入成本高。
另外，现有的标准组件IV测试仪大都需要手工接线、以及通过触发脚踏来启动测试工作，测试效率低；且通常采用专用采集卡的形式对太阳能光伏组件的电性数据进行采集，而采用这种专用采集卡进行数据采集通常存在如下问题：(1)系统成本高；(2)数据采集前端处理，通常采用运放做信号放大，放大倍数小，信号失真较大；(3)放大倍数切换，通常采用模拟开关切换不同电阻来完成，其线性度差，影响整个精度；(4)采集卡采用的是双面板设计，信号干扰及噪声大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试幅面小、幅面利用率高、测试效率高、投入成本低以及数据采集精度高、信号干扰小的全自动小组件测试仪，用以克服背景技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种全自动小组件测试仪，包含测试柜，所述测试柜内腔通过竖隔板分隔成太阳光模拟发射腔及电气控制腔，在所述太阳光模拟发射腔中部横设有第一均光钢化玻璃，在所述太阳光模拟发射腔顶部横设有第二均光玻璃，所述第一均光钢化玻璃及第二均光玻璃将所述太阳光模拟发射腔分隔成上下两个漫反射腔体，在所述第一均光钢化玻璃下部且位于下漫反射腔体内设有太阳光模拟光源，所述太阳光模拟光源通过光源固定架固定在与下漫反射腔体内，在所述第二均光玻璃下部且位于上漫反射腔体内设有辅照度传感器，所述辅照度传感器固定在上漫反射腔体的内壁上，在所述第二均光玻璃上空设有红外温度传感器，所述红外温度传感器通过支架固定在所述第二均光玻璃的正上空；
在所述电气控制腔内部设有工控机、数据采集板及太阳光模拟电路，所述工控机与所述数据采集板电连接，所述数据采集板与所述太阳光模拟电路电连接，所述太阳光模拟电路与所述太阳光模拟光源电连接，所述数据采集板还与所述辅照度传感器及红外温度传感器电连接；
在所述电气控制腔顶部设有测试夹具机构，所述测试夹具机构包含基座、竖向气缸、水平夹具及探针，所述基座固定在所述电气控制腔顶部，所述竖向气缸设置在所述基座面向所述太阳光模拟发射腔一侧，所述水平夹具一端与所述竖向气缸的缸筒连接，另一端与所述探针连接，所述水平夹具及探针均位于所述第二均光玻璃的上方，在所述竖向气缸下端还固定有红外接近传感器，所述竖向气缸与所述工控机电连接，所述探针及红外接近传感器均与所述数据采集板电连接。
进一步，在所述电气控制腔左侧或右侧外腔壁上还设有一个凹槽,在所述凹槽的槽底处设有第一电源接口、第二电源接口、第一RS242接口、网口、USB接口及开机键，所述第一电源接口、第一RS242接口、网口、USB接口及开机键均与所述工控机电连接，所述第一电源接口及第二电源接口均还与所述数据采集板电连接，所述工控机通过第一RS242接口与设置在测试柜外部的显示终端电连接，所述显示终端用于显示由工控机生成并输出的待测太阳能小组件的PV-IV曲线；在所述电气控制腔左侧和右侧外腔壁上均还分别开设有一个排风口，在每个所述排风口内均设有一个排风扇，每个所述排风扇均与所述第一电源接口电连接。
进一步，在所述电气控制腔顶部还设有一个急停开关和一个钥匙开关，在所述测试柜的底部还设有四个万向轮，在所述电气控制腔的前侧还设有一个观察窗口，所述急停开关和钥匙开关均与所述工控机电连接。
进一步，所述辅照度传感器由四片尺寸为3mm*40mm、功率为0.1W的小光伏电池片串焊，并经滴胶封装而成；所述红外温度传感器为非接触式红外温度传感器。
进一步，所述竖向气缸为双向双推杆气缸，其由双向双推杆及缸筒组成，缸筒活动穿套在双向双推杆的上，双向双推杆的两端固定在基座上。
进一步，所述第二均光玻璃的幅面长为1.0m，宽为0.8m。
进一步，所述数据采集板包含四层板结构设计的PCB电路基板，在所述PCB电路基板的最外层基板上设置有第一单片机芯片、第二单片机芯片、DA模块、分压模块、分流模块、电子负载模块、主电源接口、辅助电源接口、氙灯驱动控制接口、第二RS242接口、辐照度传感器接口、红外温度传感器接口及光伏组件测试接口；
所述第一单片机芯片分别与所述第二单片机芯片、分压模块、分流模块、主电源接口、辅助电源接口、氙灯驱动控制接口、第二RS242接口、辐照度传感器接口及红外温度传感器接口电性连接；
所述第二单片机芯片与所述DA模块电性连接，所述DA模块与所述电子负载模块电性连接，所述电子负载模块分别与所述分流模块及光伏组件测试接口电性连接，所述光伏组件测试接口与所述分压模块电性连接。
进一步，所述分压模块包含第一继电器驱动、第一信号级继电器、第二信号级继电器、第三信号级继电器、第一精密电阻、第二精密电阻、第三精密电阻、第一精密分压电阻、第二精密分压电阻、第一可编程仪表放大器及电压滤波电路；
所述第一继电器驱动的输入端与所述第一单片机芯片连接，所述第一继电器驱动的输出端分别与所述第一信号级继电器、第二信号级继电器及第三信号级继电器的输入端连接；
所述第一精密电阻与第二精密电阻并联，所述第一精密电阻与第二精密电阻一并联端与第一信号级继电器的输出端连接，所述第一精密电阻与第二精密电阻另一并联端与所述第二信号级继电器的输入端连接；
所述第一可编程仪表放大器的输入端分别与所述第一精密分压电阻、第二精密分压电阻、第三精密电阻以及第二信号级继电器的输出端连接，所述第一可编程仪表放大器的输出端分别与所述电压滤波电路的输入端及第一信号级继电器的输入端连接，所述电压滤波电路的输出端与所述第一单片机芯片连接；
所述第二信号级继电器的输出端还与所述第三精密电阻连接，所述第一精密分压电阻及第二精密分压电阻均还与所述第三信号级继电器的输入端连接，所述第三信号级继电器的输出端对应与所述光伏组件测试接口中的电压负极端子连接，所述光伏组件测试接口中的电压正极端子分别与所述第一精密分压电阻及第二精密分压电阻连接。
进一步，所述分流模块包含第二继电器驱动、第四信号级继电器、第五信号级继电器、第六信号级继电器、第四精密电阻、第五精密电阻、第六精密电阻、第一精密分流器、第二精密分流器、第二可编程仪表放大器及电流滤波电路；
所述第二继电器驱动的输入端与所述第一单片机芯片连接，所述第二继电器驱动的输出端分别与所述第四信号级继电器、第五信号级继电器及第六信号级继电器的输入端连接；
所述第四精密电阻与第五精密电阻并联，所述第四精密电阻与第五精密电阻一并联端与所述第四信号级继电器的输出端连接，另一并联端与所述第五信号级继电器的输入端连接；
所述第二可编程仪表放大器的输入端分别与所述第六精密电阻以及所述第五信号级继电器和第六信号级继电器的输出端连接，所述第二可编程仪表放大器的输出端分别与所述电流滤波电路的输入端及第四信号级继电器的输入端连接；
所述第五信号级继电器的输出端还与所述第六精密电阻连接，所述第六信号级继电器的输入端还分别与所述第一精密分流器及第二精密分流器的输入端连接；
所述电子负载模块包含辅助电源、第一MOS晶体管、第二MOS晶体管及第七信号级继电器,所述辅助电源对应与光伏组件测试接口中的电流正极端子连接，所述光伏组件测试接口中的电流负极端子分别与所述第一MOS晶体管及第二MOS晶体管的输入端连接，所述第一MOS晶体管及第二MOS晶体管的输入端还分别与所述第七信号级继电器的输出端连接，所述第七信号级继电器的输入端分别与所述DA模块及第二继电器驱动的输出端连接，所述第一MOS晶体管的输出端与所述第一精密分流器的输入端连接，所述第二MOS晶体管的输出端与所述第二精密分流器的输入端连接。
进一步，所述太阳光模拟电路包含氙灯驱动板、充电板、驱动板及超级电容组，所述氙灯驱动板分别与所述充电板及数据采集板电连接，所述驱动板对应与所述充电板及太阳光模拟光源电连接，所述超级电容组分别对应与所述充电板及驱动板电连接。
本发明提供的一种全自动小组件测试仪的工作原理如下：
工作时，给测试仪通电，接通太阳光模拟电路，驱动太阳光模拟光源发射出太阳模拟光到太阳光模拟发射腔，经两层均光玻璃将均光处理后反射到待测太阳能小组件上；然后，通过竖向气缸驱动测试夹具下压带动探针向下靠近设置在第二均光玻璃表面的待测太阳能小组件，使探针与待测太阳能小组件的电极相接触，实现对待测太阳能小组件输出电流及电压的检测，并将检测到的电流及电压传输到数据采集板中；通过红外接近传感器自动感应安放在第二均光玻璃顶部的待测太阳能小组件位置，并驱动小组件测试仪自动开始测试工作；通过辅照度传感器自动感测到模拟光的光照强度，并将感测到的光照强度信号转换为相应的电信号后传输到数据采集板中，通过红外温度传感器自动感测待测太阳能小组件在测试过程中的温度变化，并将感测到的温度信号转换为相应的电信号后传输到数据采集板中；最后，通过数据采集板将采集到的待测太阳能小组件的输出电压、电流以及待测小组件表面的温度和模拟光源发射的光照强度等数据参数输入到工控机中，通过工控机内设的特定程序将这些数据转换后，生成待测太阳能小组件的PV-IV测试曲线。
测试结束后，关闭电源，断开太阳光模拟电路，竖向气缸回位，驱动测试夹具上移带动探针向上运动，使探针与待测太阳能小组件的电极相分离，断开连接，取出待测太阳能小组件。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：
(1)使测试幅面得到了有效缩减，不仅满足了太阳能小组件测量需求，还减少了幅面不必要的浪费，降低了成本；
(2)通过增加的红外接近开关，自动感应组件，通过增加的测试夹具机构带动探针自动下压到与小组件的电极接触，自动进行小组件的电性测试，大大提高了测试工作效率；
(3)采用四层板设计的数据采集板进行小组件测试参数采集，提高了数据采集精度和信号抗干扰能力，减少了信号失真及噪声。
附图说明
图1为本发明的整机立体示意图一；
图2为本发明的整机立体示意图二；
图3为图2的俯视图；
图4为图3的A-A截面图；
图5为测试夹具机构的立体图；
图6为本发明的系统原理框图；
图7为本发明中数据采集板的电路原理框图；
图8为图7中分压模块的电路原理框图；
图9为图7中分流模块与电子负载模块的电路原理框图；
图中：1、测试柜；2、太阳光模拟发射腔；3、电气控制腔；4、竖隔板；5、第一均光钢化玻璃；6、第二均光玻璃；7、太阳光模拟光源；8、光源固定架；9、辅照度传感器；10、红外温度传感器；11、工控机；12、数据采集板；13、太阳光模拟电路；14、测试夹具机构；14-1、基座；14-2、竖向气缸；14-3、水平夹具；14-4、探针；15、红外接近传感器；16、凹槽；17、第一电源接口；18、第二电源接口；19、第一RS242接口；20、网口；21、USB接口；22、开机键；23、排风扇；24、急停开关；25、钥匙开关；26、万向轮；27、观察窗口；28、显示终端。
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，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
如图1至图4所示，本发明提供的一种全自动小组件测试仪，包含测试柜1，测试柜1内腔通过竖隔板4分隔成太阳光模拟发射腔2及电气控制腔3；在太阳光模拟发射腔2中部横设有第一均光钢化玻璃5，在太阳光模拟发射腔2顶部横设有第二均光玻璃6，第一均光钢化玻璃5与第二均光玻璃6将太阳光模拟发射腔2分隔成上下两个漫反射腔体，在第一均光钢化玻璃5下部且位于下漫反射腔体内设有太阳光模拟光源7，太阳光模拟光源7通过光源固定架8固定在下漫反射腔体中，在第二均光玻璃6下部且位于上漫反射腔体内设有辅照度传感器9，该辅照度传感器9固定在上漫反射腔体的内壁上，在第二均光玻璃6上空设有红外温度传感器10，该红外温度传感器10)过支架固定在第二均光玻璃6的正上空；在实际应用中，红外温度传感器10可以通过支架直接与测试柜1连接，还可以通过支架独立架设在测试柜1顶部且不与测试柜1连接；
如图4所示，在电气控制腔3内部设有工控机11、数据采集板12及太阳光模拟电路13(该太阳光模拟电路13为本领域常见的太阳光模拟电路)，其中，如图6所示，工控机11与数据采集板12电连接，数据采集板12与太阳光模拟电路13电连接，太阳光模拟电路13与太阳光模拟光源7电连接，数据采集板12还与辅照度传感器9及红外温度传感器10电连接；
如图1至图4所示，在电气控制腔3顶部设有测试夹具机构14，如图5所示，该测试夹具机构14包含基座14-1、竖向气缸14-2、水平夹具14-3及探针14-4，基座14-1固定在电气控制腔3顶部，竖向气缸14-3固定在基座14-1面向太阳光模拟发射腔2一侧，水平夹具14-3一端与竖向气缸14-2的缸筒连接，另一端与探针14-4连接，水平夹具14-3及探针14-5均位于第二均光玻璃6的上方，在竖向气缸14-2下端还固定有红外接近传感器15，其中，竖向气缸14-2与工控机11电连接，探针14-4及红外接近传感器15均与数据采集板12电连接；在本发明中，竖向气缸14-2为双向双推杆气缸，其由双向双推杆及缸筒组成，缸筒活动穿套在双向双推杆的上，双向双推杆的两端固定在基座14-1上，如图5所示。
如图1所示，在电气控制腔3左侧外腔壁上还设有一个凹槽16,在凹槽16的槽底处设有第一电源接口17、第二电源接口18、第一RS242接口19、网口20、USB接口21及开机键22，第一电源接口17、第一RS242接口19、网口20、USB接口21及开机键22均与工控机11电连接，第一电源接口17及第二电源接口18均外接220V市电，内接数据采集板12，工控机11通过第一RS242接口19与设置在测试柜1外部的显示终端28电连接，该显示终端28用于显示由工控机11生成并输出的待测太阳能小组件的PV-IV曲线；如图1和图2所示，在电气控制腔3左侧和右侧外腔壁上均还分别开设有一个排风口，在每个排风口内均设有一个排风扇23，每个排风扇23均与第一电源接口17电连接。
如图1和图2所示，在电气控制腔3顶部还设有一个急停开关24和一个钥匙开关25，用于电气控制腔3内的电气系统工作；为便于移动测试柜1，在测试柜1的底部还设有四个万向轮26；为便于观察电气控制腔3内的运行情况，在电气控制腔3的前侧上部还设有一个观察窗口27。
在本发明中，辅照度传感器9由四片尺寸为3mm*40mm、功率为0.1W的小光伏电池片串焊，并经滴胶封装而成，其用于将感测到的由太阳光模拟光源7经第一层均光玻璃5漫反射处理后透射在上漫反射腔体内的模拟光的光强信号转换为相应的电信号并输出给数据采集板12；红外温度传感器10为非接触式红外温度传感器，用于感测待测太阳能小组件在进行测试的过程中，其组件表面温度的变化，并将感测到的温度信号转换为相应的电信号后输出给数据采集板12。
为满足小组件测试幅面的需求，减少不必要的幅面浪费，提高幅面使用率，降低投入成本，测试柜1顶端用于安放待测太阳能小组件的第二均光玻璃6的幅面设计尺寸为长为1.0m，宽为0.8m。
为提高采集采集精度，减少信号失真及信号干扰，本发明中数据采集板12采用本公司自主研制的产品，如图7所示，其包含有四层板结构设计的PCB电路基板12-1，在该PCB电路基板12-1的最外层基板上设置有第一单片机芯片12-2、第二单片机芯片12-3、DA模块12-4、分压模块12-5、分流模块12-6、电子负载模块12-7、主电源接口12-8、辅助电源接口12-9、氙灯驱动控制接口12-10、第二RS242接口12-11、辐照度传感器接口12-12、红外温度传感器接口12-13及光伏组件测试接口12-14；其中，第一单片机芯片12-2分别与第二单片机芯片12-3、分压模块12-5、分流模块12-6、主电源接口12-8、辅助电源接口12-9、氙灯驱动控制接口12-10、第二RS242接口12-11、辐照度传感器接口12-12及红外温度传感器接口12-13电性连接；第二单片机芯片12-3与DA模块13-4电性连接，DA模块12-4与电子负载模块12-7电性连接，电子负载模块12-7分别与分流模块12-6及光伏组件测试接口12-14电性连接，光伏组件测试接口12-14与分压模块12-5电性连接。
如图8所示，在本发明中，分压模块12-5包含第一继电器驱动12-5a、第一信号级继电器12-5b、第二信号级继电器12-5c、第三信号级继电器12-5d、第一精密电阻12-5e、第二精密电阻12-5f、第三精密电阻12-5g、第一精密分压电阻12-5h、第二精密分压电阻12-5i、第一可编程仪表放大器12-5j及电压滤波电路12-5k；第一继电器驱动12-5a的输入端与第一单片机芯片12-2连接，第一继电器驱动12-5a的输出端分别与第一信号级继电器12-5b、第二信号级继电器12-5c及第三信号级继电器12-5d的输入端连接；第一精密电阻12-5e与第二精密电阻12-5f并联，第一精密电阻12-5e与第二精密电阻12-5f一并联端与第一信号级继电器12-5b的输出端连接，第一精密电阻12-5e与第二精密电阻12-5f另一并联端与第二信号级继电器12-5c的输入端连接；第一可编程仪表放大器12-5j的输入端分别与第一精密分压电阻12-5h、第二精密分压电阻12-5i、第三精密电阻12-5g以及第二信号级继电器12-5c的输出端连接，第一可编程仪表放大器12-5j的输出端分别与电压滤波电路12-5k的输入端及第一信号级继电器12-5b的输入端连接，电压滤波电路12-5k的输出端与第一单片机芯片12-2连接；第二信号级继电器12-5c的输出端还与第三精密电阻12-5g连接，第一精密分压电阻12-5h及第二精密分压电阻12-5i均还与第三信号级继电器12-5d的输入端连接，第三信号级继电器12-5d的输出端对应与光伏组件测试接口12-14中的电压负极端子连接，光伏组件测试接口12-14中的电压正极端子分别与第一精密分压电阻12-5h及第二精密分压电阻12-5i连接。
如图9所示，在本发明中，分流模块12-6包含第二继电器驱动12-6a、第四信号级继电器12-6b、第五信号级继电器12-6c、第六信号级继电器12-6d、第四精密电阻12-6e、第五精密电阻12-6f、第六精密电阻12-6g、第一精密分流器12-6h、第二精密分流器12-6i、第二可编程仪表放大器12-6j及电流滤波电路12-6k；第二继电器驱动12-6a的输入端与第一单片机芯片12-2连接，第二继电器驱动12-6a的输出端分别与第四信号级继电器12-6b、第五信号级继电器12-6c及第六信号级继电器12-6d的输入端连接；第四精密电阻12-6e与第五精密电阻12-6f并联，第四精密电阻12-6e与第五精密电阻12-6f一并联端与第四信号级继电器12-6b的输出端连接，另一并联端与第五信号级继电器12-6c的输入端连接；第二可编程仪表放大器12-6j的输入端分别与第六精密电阻12-6g以及第五信号级继电器12-6c和第六信号级继电器12-6d的输出端连接，第二可编程仪表放大器12-6j的输出端分别与电流滤波电路12-6k的输入端及第四信号级继电器12-6b的输入端连接；第五信号级继电器12-6c的输出端还与第六精密电阻12-6g连接，第六信号级继电器12-6d的输入端还分别与第一精密分流器12-6h及第二精密分流器12-6i的输入端连接；电子负载模块12-7包含辅助电源12-7a、第一MOS晶体管12-7b、第二MOS晶体管12-7c及第七信号级继电器12-7d,辅助电源12-7a对应与光伏组件测试接口12-14中的电流正极端子连接，光伏组件测试接口12-14中的电流负极端子分别与第一MOS晶体管12-7b及第二MOS晶体管12-7c的输入端连接，第一MOS晶体管12-7b及第二MOS晶体管12-7c的输入端还分别与第七信号级继电器13-7d的输出端连接，第七信号级继电器12-7d的输入端分别与DA模块12-4及第二继电器驱动12-6a的输出端连接，第一MOS晶体管12-7b的输出端与第一精密分流器12-6h的输入端连接，第二MOS晶体管12-7c的输出端与第二精密分流器12-6i的输入端连接。
在本发明中，太阳光模拟电路13采用的是本领域常用的太阳光模拟电路结构，如图6所示，其由氙灯驱动板13-1、充电板13-2、驱动板13-3及超级电容组13-4组成，其中，氙灯驱动板13-1分别与充电板13-2及数据采集板12电连接，驱动板13-3对应与充电板13-2及太阳光模拟光源7电连接，超级电容组13-4分别对应与充电板13-2及驱动板13-3电连接。
在本发明中，数据采集板12采用可编程仪表放大器来进行信号放大，提高了信号放大倍数，减小了采集信号失真；由于信号级继电器的接触电阻小，能将信号衰减降到最低，故而在本发明中数据采集板12采用信号级继电器作为信号切换开关来控制各信号放大电路的切换，进而可有效的提高数据的采集精度。
在本发明中，太阳光模拟光源7采用的是常见用于模拟太阳光的氙灯；第一单片机芯片12-2采用型号为STM32F407芯片；第二单片机芯片12-3采用型号为STM32F103芯片；另外，文中未指明规格信号的各可编程仪表放大器、精密分流器、信号级继电器及精密电阻等电路元器件均为本领域技术人员公知的，文中未指明的各滤波电路也为本领域技术人员公知的常见滤波电路，故而不再赘述。
如图6和图7所示，当进行测试工作时，数据采集板12的主电源接口12-8及辅助电源接口12-9分别对应与第一电源接口17及第二电源接口18电连接，第一电源接口17及第二电源接口18对应与220V市电连接；数据采集板12的氙灯驱动控制接口12-10对应与太阳光模拟电路13的氙灯驱动板13-1电连接；数据采集板12的第二RS242接口12-11对应与工控机11电连接，工控机11通过第一RS242接口19与外部显示终端28电连接；数据采集板12的辐照度传感器接口12-12对应与辐照度传感器19电连接；数据采集板12的红外温度传感器接口12-13对应与红外温度传感器10电连接；数据采集板12的光伏组件测试接口12-14对应与测试夹具机构14的探针14-4电连接，测试夹具机构14的探针14-4对应与待测太阳能小组件的正负电极相接触；其具体工作过程如下：
工作时，给测试仪通电，接通太阳光模拟电路13，使太阳光模拟光源7发射出太阳模拟光并照射到太阳光模拟发射腔3中，后通过两层均光玻璃5、6将模拟光经均光处理后照射到待测太阳能小组件上；与此同时，通过竖向气缸14-2驱动水平夹具14-3下压带动探针14-4向下靠近设置在第二均光玻璃6表面的待测太阳能小组件，使探针14-4与待测太阳能小组件的电极相接触，通过红外接近传感器15自动感应安放在第二均光玻璃6顶部的待测太阳能小组件位置，并驱动小组件测试仪自动开始测试工作；
测试过程中，通过探针14-4与待测太阳能小组件的电极相接触，实现对待测太阳能小组件输出电流及电压的检测，并通过探针14-4将检测到的电流及电压传输到数据采集板12中；通过辅照度传感器9自动感测到模拟光的光照强度，并将感测到的光照强度信号转换为相应的电信号后传输到数据采集板12中；通过红外温度传感器10自动感测待测太阳能小组件在测试过程中的温度变化，并将感测到的温度信号转换为相应的电信号后传输到数据采集板中；通过数据采集板12将采集到的有关待测太阳能小组件的输出电压、电流以及待测小组件表面的温度和模拟光源发射的光照强度等数据参数输入到工控机11中，通过工控机11内设的特定程序将这些数据转换后，生成待测太阳能小组件的PV-IV测试曲线；
测试结束后，切断电源，断开太阳光模拟电路13，使竖向气缸14-2回位，由水平夹具14-3上移带动探针14-4向上运动，使探针14-4与待测太阳能小组件的电极相分离，取出待测太阳能小组件。
最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包含在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种全自动小组件测试仪，包含测试柜(1)，所述测试柜(1)内腔通过竖隔板(4)分隔成太阳光模拟发射腔(2)及电气控制腔(3)，其特征在于：在所述太阳光模拟发射腔(2)中部横设有第一均光钢化玻璃(5)，在所述太阳光模拟发射腔(2)顶部横设有第二均光玻璃(6)，所述第一均光钢化玻璃(5)及第二均光玻璃(6)将所述太阳光模拟发射腔(2)分隔成上下两个漫反射腔体，在所述第一均光钢化玻璃(5)下部且位于下漫反射腔体内设有太阳光模拟光源(7)，所述太阳光模拟光源(7)通过光源固定架(8)固定在与下漫反射腔体内，在所述第二均光玻璃(6)下部且位于上漫反射腔体内设有辅照度传感器(9)，所述辅照度传感器(9)固定在上漫反射腔体的内壁上，在所述第二均光玻璃(6)上空设有红外温度传感器(10)，所述红外温度传感器(10)通过支架固定在所述第二均光玻璃(6)的正上空；
在所述电气控制腔(3)内部设有工控机(11)、数据采集板(12)及太阳光模拟电路(13)，所述工控机(11)与所述数据采集板(12)电连接，所述数据采集板(12)与所述太阳光模拟电路(13)电连接，所述太阳光模拟电路(13)与所述太阳光模拟光源(7)电连接，所述数据采集板(12)还与所述辅照度传感器(9)及红外温度传感器(10)电连接；
在所述电气控制腔(3)顶部设有测试夹具机构(14)，所述测试夹具机构(14)包含基座(14-1)、竖向气缸(14-2)、水平夹具(14-3)及探针(14-4)，所述基座(14-1)固定在所述电气控制腔(3)顶部，所述竖向气缸(14-3)设置在所述基座(14-1)面向所述太阳光模拟发射腔(2)一侧，所述水平夹具(14-3)一端与所述竖向气缸(14-2)的缸筒连接，另一端与所述探针(14-4)连接，所述水平夹具(14-3)及探针(14-5)均位于所述第二均光玻璃(6)的上方，在所述竖向气缸(14-2)下端还固定有红外接近传感器(15)，所述竖向气缸(14-2)与所述工控机(11)电连接，所述探针(14-4)及红外接近传感器(15)均与所述数据采集板(12)电连接。
2.根据权利要求1所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：在所述电气控制腔(3)左侧或右侧外腔壁上还设有一个凹槽(16),在所述凹槽(16)的槽底处设有第一电源接口(17)、第二电源接口(18)、第一RS242接口(19)、网口(20)、USB接口(21)及开机键(22)，所述第一电源接口(17)、第一RS242接口(19)、网口(20)、USB接口(21)及开机键(22)均与所述工控机(11)电连接，所述第一电源接口(17)及第二电源接口(18)均还与所述数据采集板(12)电连接，所述工控机(11)通过第一RS242接口(19)与设置在测试柜(1)外部的显示终端(28)电连接，所述显示终端(28)用于显示由工控机(11)生成并输出的待测太阳能小组件的PV-IV曲线；在所述电气控制腔(3)左侧和右侧外腔壁上均还分别开设有一个排风口，在每个所述排风口内均设有一个排风扇(23)，每个所述排风扇(23)均与所述第一电源接口(17)电连接。
3.根据权利要求2所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：在所述电气控制腔(3)顶部还设有一个急停开关(24)和一个钥匙开关(25)，在所述测试柜(1)的底部还设有四个万向轮(26)，在所述电气控制腔(3)的前侧还设有一个观察窗口(27)，所述急停开关(24)和钥匙开关(25)均与所述工控机(11)电连接。
4.根据权利要求1所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述辅照度传感器(9)由四片尺寸为3mm*40mm、功率为0.1W的小光伏电池片串焊，并经滴胶封装而成；所述红外温度传感器(10)为非接触式红外温度传感器。
5.根据权利要求1所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述竖向气缸(14-2)为双向双推杆气缸，其由双向双推杆及缸筒组成，缸筒活动穿套在双向双推杆的上，双向双推杆的两端固定在基座(14-1)上。
6.根据权利要求1所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述第二均光玻璃(6)的幅面长为1.0m，宽为0.8m。
7.根据权利要求1所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述数据采集板(12)包含四层板结构设计的PCB电路基板(12-1)，在所述PCB电路基板(12-1)的最外层基板上设置有第一单片机芯片(12-2)、第二单片机芯片(12-3)、DA模块(12-4)、分压模块(12-5)、分流模块(12-6)、电子负载模块(12-7)、主电源接口(12-8)、辅助电源接口(12-9)、氙灯驱动控制接口(12-10)、第二RS242接口(12-11)、辐照度传感器接口(12-12)、红外温度传感器接口(12-13)及光伏组件测试接口(12-14)；
所述第一单片机芯片(12-2)分别与所述第二单片机芯片(12-3)、分压模块(12-5)、分流模块(12-6)、主电源接口(12-8)、辅助电源接口(12-9)、氙灯驱动控制接口(12-10)、第二RS242接口(12-11)、辐照度传感器接口(12-12)及红外温度传感器接口(12-13)电性连接；
所述第二单片机芯片(12-3)与所述DA模块(12-4)电性连接，所述DA模块(12-4)与所述电子负载模块(12-7)电性连接，所述电子负载模块(12-7)分别与所述分流模块(12-6)及光伏组件测试接口(12-14)电性连接，所述光伏组件测试接口(12-14)与所述分压模块(12-5)电性连接。
8.根据权利要求7所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述分压模块(12-5)包含第一继电器驱动(12-5a)、第一信号级继电器(12-5b)、第二信号级继电器(12-5c)、第三信号级继电器(12-5d)、第一精密电阻(12-5e)、第二精密电阻(12-5f)、第三精密电阻(12-5g)、第一精密分压电阻(12-5h)、第二精密分压电阻(12-5i)、第一可编程仪表放大器(12-5j)及电压滤波电路(12-5k)；
所述第一继电器驱动(12-5a)的输入端与所述第一单片机芯片(12-2)连接，所述第一继电器驱动(12-5a)的输出端分别与所述第一信号级继电器(12-5b)、第二信号级继电器(12-5c)及第三信号级继电器(12-5d)的输入端连接；
所述第一精密电阻(12-5e)与第二精密电阻(12-5f)并联，所述第一精密电阻(12-5e)与第二精密电阻(12-5f)一并联端与第一信号级继电器(12-5b)的输出端连接，所述第一精密电阻(12-5e)与第二精密电阻(12-5f)另一并联端与所述第二信号级继电器(12-5c)的输入端连接；
所述第一可编程仪表放大器(12-5j)的输入端分别与所述第一精密分压电阻(12-5h)、第二精密分压电阻(12-5i)、第三精密电阻(12-5g)以及第二信号级继电器(12-5c)的输出端连接，所述第一可编程仪表放大器(12-5j)的输出端分别与所述电压滤波电路(12-5k)的输入端及第一信号级继电器(12-5b)的输入端连接，所述电压滤波电路(12-5k)的输出端与所述第一单片机芯片(12-2)连接；
所述第二信号级继电器(12-5c)的输出端还与所述第三精密电阻(12-5g)连接，所述第一精密分压电阻(12-5h)及第二精密分压电阻(12-5i)均还与所述第三信号级继电器(12-5d)的输入端连接，所述第三信号级继电器(12-5d)的输出端对应与所述光伏组件测试接口(12-14)中的电压负极端子连接，所述光伏组件测试接口(12-14)中的电压正极端子分别与所述第一精密分压电阻(12-5h)及第二精密分压电阻(12-5i)连接。
9.根据权利要求7所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述分流模块(12-6)包含第二继电器驱动(12-6a)、第四信号级继电器(12-6b)、第五信号级继电器(12-6c)、第六信号级继电器(12-6d)、第四精密电阻(12-6e)、第五精密电阻(12-6f)、第六精密电阻(12-6g)、第一精密分流器(12-6h)、第二精密分流器(12-6i)、第二可编程仪表放大器(12-6j)及电流滤波电路(12-6k)；
所述第二继电器驱动(12-6a)的输入端与所述第一单片机芯片(12-2)连接，所述第二继电器驱动(12-6a)的输出端分别与所述第四信号级继电器(12-6b)、第五信号级继电器(12-6c)及第六信号级继电器(12-6d)的输入端连接；
所述第四精密电阻(12-6e)与第五精密电阻(12-6f)并联，所述第四精密电阻(12-6e)与第五精密电阻(12-6f)一并联端与所述第四信号级继电器(12-6b)的输出端连接，另一并联端与所述第五信号级继电器(12-6c)的输入端连接；
所述第二可编程仪表放大器(12-6j)的输入端分别与所述第六精密电阻(12-6g)以及所述第五信号级继电器(12-6c)和第六信号级继电器(12-6d)的输出端连接，所述第二可编程仪表放大器(12-6j)的输出端分别与所述电流滤波电路(12-6k)的输入端及第四信号级继电器(12-6b)的输入端连接；
所述第五信号级继电器(12-6c)的输出端还与所述第六精密电阻(12-6g)连接，所述第六信号级继电器(12-6d)的输入端还分别与所述第一精密分流器(12-6h)及第二精密分流器(12-6i)的输入端连接；
所述电子负载模块(12-7)包含辅助电源(12-7a)、第一MOS晶体管(12-7b)、第二MOS晶体管(12-7c)及第七信号级继电器(12-7d),所述辅助电源(12-7a)对应与光伏组件测试接口(12-14)中的电流正极端子连接，所述光伏组件测试接口(12-14)中的电流负极端子分别与所述第一MOS晶体管(12-7b)及第二MOS晶体管(12-7c)的输入端连接，所述第一MOS晶体管(12-7b)及第二MOS晶体管(12-7c)的输入端还分别与所述第七信号级继电器(12-7d)的输出端连接，所述第七信号级继电器(12-7d)的输入端分别与所述DA模块(12-4)及第二继电器驱动(12-6a)的输出端连接，所述第一MOS晶体管(12-7b)的输出端与所述第一精密分流器(12-6h)的输入端连接，所述第二MOS晶体管(12-7c)的输出端与所述第二精密分流器(12-6i)的输入端连接。
10.根据权利要求1所述的全自动小组件测试仪，其特征在于：所述太阳光模拟电路(13)包含氙灯驱动板(13-1)、充电板(13-2)、驱动板(13-3)及超级电容组(13-4)，所述氙灯驱动板(13-1)分别与所述充电板(13-2)及数据采集板(12)电连接，所述驱动板(13-3)对应与所述充电板(13-2)及太阳光模拟光源(7)电连接，所述超级电容组(13-4)分别对应与所述充电板(13-2)及驱动板(13-3)电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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