CN109407041A - 一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统，其中模拟故障检测电路板用于程控功率源上，模拟故障检测电路板包括中央处理模块、晶振、复位模块及GPS模块，GPS模块通过SMA插座外接GPS天线，GPS模块用于将接收到的信号识别后反馈给中央处理模块；本申请还提供了一种模拟故障检测系统包括控制组件、处理组件，处理组件包括MCU处理件和通信串口，MCU处理件包括模拟故障检测电路板。在模拟故障检测时可以进行GPS对时，并通过多个驱动件可以增大中央处理模块上信号管脚的带载能力，将元器件集成化，便于安装；并且其中的测试单元可测试不同的功能，满足故障模拟检测设备对电压、电流的要求。

Description

一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统。

背景技术

目前，基于数字化设备的数字电能计量结构逐渐开始取代传统的电能计量方式，但是人们对数字化设备的硬件构成、功能模块、数据传输及数据处理方式的研究还不够深入。其中的某些实验项目并没有充分考虑数字化设备的自身特点及实际运行情况，对数字化设备计量性，能测试不够全面，导致数字化设备在运行中依然遇到较多的计量相关问题。

而程控功率源可以为智能电网相关数字化设备性能校验提供所需要的各种三相电压、电流功率信号或其他测试所需信号。因故障模拟检测设备对电压、电流的要求比较高，因而目前的程控功率源不能实现标准化、智能化的问题，

发明内容

本申请提供了一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统，以解决现有故障模拟检测设备不能满足电压、电流的要求的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请提供了一种模拟故障检测电路板，所述电路板包括，

中央处理模块，所述中央处理模块通过引脚与连接元器件相连接；

晶振，所述晶振通过两个引脚分别与所述中央处理模块的两个引脚相连接；

复位模块，所述复位模块包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻和第一电容并联，且所述复位模块通过引脚与所述中央处理模块串联；

GPS模块，所述GPS模块通过SMA插座外接GPS天线，所述GPS模块用于将接收到的信号识别后反馈给所述中央处理模块。

优选地，所述电路板还包括排线模块，所述排线模块设有8个引脚；

所述排线模块通过输入引脚和输出引脚与所述中央处理模块的两个引脚分别相连接。

优选地，所述电路板还包括驱动模块；

所述驱动模块与所述中央处理模块的引脚相连接；

所述驱动模块用于增大所述中央处理模块的管脚带载。

优选地，所述驱动模块至少为2个，且所述驱动模块的端口接地。

优选地，所述电路板还包括电源模块；

所述电源模块包括第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器；

所述第一低压差线性稳压器用于将12V的电压转化为5V的电压；

所述第二低压差线性稳压器用于将5V的电压转化为3.3V的电压。

优选地，所述电路板还包括通信模块，所述通信模块包括232通信接口和485通信接口；

其中，所述通信模块的一端与所述中央处理模块相连接，另一端与被检测的仪器相连接。

本申请还提供了一种模拟故障检测系统，所述系统包括，

控制组件，所述控制组件包括嵌入式单元、测试单元、处理单元和通信单元，所述控制组件通过所述嵌入式单元调控所述处理组件；

处理组件，所述处理组件包括MCU处理件和通信串口，所述通信串口与所述通信单元连接，所述控制组件通过所述通信单元与所述处理组件相连接，

所述MCU处理件包括模拟故障检测电路板。

优选地，所述处理组件还包括事件顺序记录SOE、输出序列执行、触发控制、开关状态模拟、波形输出控制，其中：

所述MCU处理件用于接收所述SOE的反馈，并发出命令给所述输出序列执行和触发控制，所述输出序列执行反馈给所述波形输出控制；

所述触发控制用于将收到的信号传递给所述输出序列执行。

优选地，所述处理组件还包括GPS、数字输入信号、数字输出信号、模拟量输入和模拟量输出，其中：

所述GPS用于将收到的信息反馈给所述MCU处理件；

所述数字输入信号用于将信息发送给所述开关状态模拟后到达数字输出信号；所述数字输入信号用于将信息发送给所述SOE后反馈给所述MCU处理件；所述数字输入信号(1008)用于将信息直接反馈给所述MCU处理件；

所述数字输出信号用于接收所述开关状态模拟和输出序列执行的命令；

所述模拟量输入用于发出信号给所述波形输出控制，所述波形输出控制反馈给所述模拟量输出。

优选地，所述控制组件还包括网口和USB接口。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供了一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统，其中模拟故障检测电路板用于程控功率源上，模拟故障检测电路板包括中央处理模块、晶振、复位模块及GPS模块，所述GPS模块通过SMA插座外接GPS天线，所述GPS模块用于将接收到的信号识别后反馈给所述中央处理模块；本申请还提供了一种模拟故障检测系统，所述系统包括控制组件、处理组件，所述处理组件包括MCU处理件和通信串口，所述MCU处理件包括模拟故障检测电路板。在模拟故障检测时可以进行GPS对时，并通过多个驱动件可以增大中央处理模块上信号管脚的带载能力，将元器件集成化，便于安装；并且其中的测试单元可测试不同的功能，其中包括电压准确度测试、电流准确度测试、频率对电压精度影响测试、频率对电流精度影响测试等，满足故障模拟检测设备对电压、电流的要求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的结构示意图；

图2为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的GPS模块的结构示意图；

图3为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的电源模块的结构示意图；

图4为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的通信模块的结构示意图；

图5为本申请提供的一种模拟故障检测系统的结构示意图；

图6为本申请提供的模拟故障检测系统的供电系统的结构示意图；

图7为本申请提供的模拟故障检测系统的电压输出模块的结构示意图；

图8为本申请提供的模拟故障检测系统的电流输出模块的结构示意图；

图9为本申请提供的模拟故障检测系统的遥信模块的结构示意图；

图10为本申请提供的模拟故障检测系统的遥控模块的结构示意图。

附图标记说明：100-中央处理模块，200-晶振，300-复位模块，400-GPS模块，500-排线模块，600-驱动模块，700-电源模块，800-通信模块，801-232通信接口，802-485通信接口，900-控制组件，901-嵌入单元，902-测试单元，903-处理单元，904-通信单元，905-网口，906-USB接口，1000-处理组件，1001-MCU处理件，1002-事件顺序记录SOE，1003-输出序列执行，1004-触发控制，1005-开关状态模拟，1006-波形输出控制，1007-GPS，1008-数字输入信号，1009-数字输出信号，1010-模拟量输入，1011-模拟量输出，1012-通信串口，R51-第一电阻，C8-第一电容。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种模拟故障检测电路板，具体结构参考图1-图4，图1为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的结构示意图；图2为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的GPS模块的结构示意图；图3为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的电源模块的结构示意图；图4为本申请提供的一种模拟故障检测电路板的通信模块的结构示意图；如图所示所述电路板包括：

中央处理模块100，所述中央处理模块100通过引脚与连接元器件相连接；

晶振200，所述晶振200通过两个引脚分别与所述中央处理模块100的两个引脚相连接；

复位模块300，所述复位模块300包括第一电阻R51和第一电容C8，所述第一电阻R51和第一电容C8并联，且所述复位模块300通过引脚与所述中央处理模块100串联；

GPS模块400，所述GPS模块400通过SMA插座外接GPS天线，所述GPS模块400用于将接收到的信号识别后反馈给所述中央处理模块100。

GPS模块400具有GPS时钟同步接口，可通过外接GPS天线进行时钟同步，在没有GPS信后时，时钟保持误差≤100ms/24h。

进一步地，所述电路板还包括排线模块500，所述排线模块500设有8个引脚；

所述排线模块500通过输入引脚和输出引脚与所述中央处理模块100的两个引脚分别相连接。

进一步地，因为中央处理模块100中各个管脚带载能力较弱，因此所述电路板还包括驱动模块600；在中央处理模块100上设有多个驱动模块600，驱动模块600与中央处理模块100的引脚相连接，增加中央处理模块100的管脚带载。所述驱动模块600与所述中央处理模块100的引脚相连接；所述驱动模块600用于增大所述中央处理模块100的管脚带载。

进一步地，所述驱动模块600至少为2个，且所述驱动模块600的端口接地。

进一步地，所述电路板还包括电源模块700；所述电源模块700包括第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器；所述第一低压差线性稳压器用于将12V的电压转化为5V的电压；所述第二低压差线性稳压器用于将5V的电压转化为3.3V的电压，为不同的模块提供不同的电压。

进一步地，所述电路板还包括通信模块800，所述通信模块800包括232通信接口801和485通信接口802；其中，所述通信模块800的一端与所述中央处理模块100相连接，另一端与被检测的仪器相连接。232通信接口801和485通信接口802均为串口，但是通信方式不同，在不同规格下选择不同的串口。

本申请还提供了一种模拟故障检测系统，具体结构参考图5，图5为本申请提供的一种模拟故障检测系统的结构示意图，如图所示所述系统包括，

控制组件900，所述控制组件900包括嵌入式单元901、测试单元902、处理单元903和通信单元904，所述控制组件900通过所述嵌入式单元901调控所述处理组件1000。

其中测试单元902测试不同的功能，其中包括电压准确度测试、电流准确度测试、频率对电压精度影响测试、频率对电流精度影响测试、相位准确度测试和遥信风暴测试。

处理组件1000，所述处理组件1000包括MCU处理件1001和通信串口1012，所述通信串口1012与所述通信单元904连接，所述控制组件900通过所述通信单元904与所述处理组件1000相连接，

所述MCU处理件1001包括上述的模拟故障检测电路板。

进一步地，所述处理组件1000还包括事件顺序记录SOE1002、输出序列执行1003、触发控制1004、开关状态模拟1005、波形输出控制1006，其中：

SOE1002表示的是处理组件1000将采集待测设备的状态量内部以SOE的形式传输。

所述MCU处理件1001用于接收所述SOE1002的反馈，并发出命令给所述输出序列执行1003和触发控制1004，所述输出序列执行1003反馈给所述波形输出控制1006；

所述触发控制1004用于将收到的信号传递给所述输出序列执行1003，其中所述触发控制1004不直接动作。

进一步地，所述处理组件1000还包括GPS1007、数字输入信号1008、数字输出信号1009、模拟量输入1010和模拟量输出1011，其中：

所述GPS1007用于将收到的信息反馈给所述MCU处理件1001；

所述数字输入信号1008用于将信息发送给所述开关状态模拟1005后到达数字输出信号1009；所述数字输入信号1008用于将信息发送给所述SOE1002后反馈给所述MCU处理件1001；所述数字输入信号1008用于将信息直接反馈给所述MCU处理件1001；

所述数字输出信号1009用于接收所述开关状态模拟1005和输出序列执行1003的命令；

所述模拟量输入1010用于发出信号给所述波形输出控制1006，所述波形输出控制1006反馈给所述模拟量输出1011。

进一步地，所述控制组件900还包括网口905和USB接口906。

需要说明的是，在模拟故障检测系统划分为6大块，分别是供电系统、主控模块、电压输出模块、电流输出模块、遥信模块和遥控模块。

参照图6，图6为本申请提供的模拟故障检测系统的供电系统的结构示意图，如图所示，将220V的电源分别给±15V、100A大功率开关电源，400V、200W电源，24V、1A开关电源，±15V、1A开关电源模拟电路用，5V、15A开关电源供电。

其中，±15V、100A大功率开关电源和±15V、1A开关电源模拟电路用会给电流输出模块供电。

其中，400V、200W电源和±15V、1A开关电源模拟电路用会给电压输出模块供电。

其中，24V、1A开关电源和5V、15A开关电源会给数字输入信号1008、数字输出信号1009供电；

其中，±15V、1A开关电源模拟电路用和5V、15A开关电源会给主控模块(即应用于模拟故障检测系统的电路板)供电；

其中，5V、15A开关电源会给嵌入式PC，即控制组件900供电。

参照图7，图7为本申请提供的模拟故障检测系统的电压输出模块的结构示意图，如图所示关于电压输出模块，其包括多个输入，其中具体为：DC400输入、24V输入、总线输入锁存和波形输入。上述输入分别与50W输出±40-400V隔离可控开关电源、±15V输出隔离模块、光隔、电流型PT相连接。

其中，DC400输入给50W输出±40-400V隔离可控开关电源供电后，IGBT对管带限流电路带温度保护，变成电压输出，并分别流向反馈电路和测量PT，反馈电路反馈给运放部分，运放流向IGBT对管带限流电路带温度保护和50W输出±40-400V隔离可控开关电源。而测量PT则给测量反馈。

其中，24V输入给±15V输出隔离模块，流向运放部分。

其中，总线输入锁存流向光离，光离流向量程控制，量程控制流向运放部分或者反馈电路。或者总线输入锁存直接流向测量反馈。

其中，波形输入流向电流型PT，电流型PT流向交直流切换，交直流切换流向运放部分。

需要说明的是，反馈电路还会流向MCU直流电压输出控制，MCU直流电压输出控制流向交直流切换、光隔。

需要说明的是，光隔和MCU直流电压输出控制是双向流通的，且光隔和485通信接口802相连接，因此，光隔可通过485通信接口802与中央处理模块100相连接。

参照图8，图8为本申请提供的模拟故障检测系统的电流输出模块的结构示意图，电流输出模块的输入包括±15V电源输入、波型输入和总线输入。

其中，±15V电源输入给TO-3功率对管带温度保护电路，并采样反馈后，电流输出，电流输出给测量CT，测量CT给测量反馈。

波型输入给隔离CT，隔离CT给运放，运放给TO-3功率对管带温度保护电路，采样反馈给运放。

其中，±15V电源可以直接给运放供电。

总线输入给光隔，光隔给量程控制，量程控制给运放。

参照图9，图9为本申请提供的模拟故障检测系统的遥信模块的结构示意图，遥信模块包括5V电源、电阻分压、数字输入信号输入、光隔、DC/DC和MCU ADC，其中，5V电源给DC/DC后，给到MCU ADC，数字输入信号输入包括数字输入信号输入1、数字输入信号输入2、数字输入信号输入3……数字输入信号输入n，且数字输入信号输入1、数字输入信号输入2、数字输入信号输入3……数字输入信号输入n分别对应给一个电阻进行分压后再传给MCU ADC。

其中，MCU ADC与光隔相连，光隔通过485通信模块通信。

参照图10，图10为本申请提供的模拟故障检测系统的遥控模块的结构示意图，遥控模块包括5V电源、总线输入、锁存器、光耦继电器和数字输出信号输出，其中，数字输出信号输出包括数字输出信号输出1、数字输出信号输出2、数字输出信号输出3……数字输出信号输出n，5V电源和总线输入均与锁存器相连接并发送信号，信号经过锁存器后发送给光耦继电器，每个光耦继电器均与一个数字输出信号输出相连接，即光耦继电器分别与数字输出信号输出1、数字输出信号输出2、数字输出信号输出3……数字输出信号输出n，且一一对应。

需要说明的是，在遥控模块和遥信模块中均有24V电源和辅助电源输出，24V电源给辅助电源输出供电。

综上，本申请提供了一种模拟故障检测电路板及模拟故障检测系统，其中模拟故障检测电路板用于程控功率源上，模拟故障检测电路板包括中央处理模块100、晶振200、复位模块300及GPS模块400，所述GPS模块400通过SMA插座外接GPS天线，所述GPS模块400用于将接收到的信号识别后反馈给所述中央处理模块100；本申请还提供了一种模拟故障检测系统，所述系统包括控制组件900、处理组件1000，所述处理组件1000包括MCU处理件1001和通信串口1012，所述MCU处理件1001包括模拟故障检测电路板。在模拟故障检测时可以进行GPS对时，并通过多个驱动件可以增大中央处理模块上信号管脚的带载能力，将元器件集成化，便于安装。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语包括、包含或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种模拟故障检测电路板，其特征在于，所述电路板包括：

中央处理模块(100)，所述中央处理模块(100)通过引脚与连接元器件相连接；

晶振(200)，所述晶振(200)通过两个引脚分别与所述中央处理模块(100)的两个引脚相连接；

复位模块(300)，所述复位模块(300)包括第一电阻(R51)和第一电容(C8)，所述第一电阻(R51)和第一电容(C8)并联，且所述复位模块(300)通过引脚与所述中央处理模块(100)串联；

GPS模块(400)，所述GPS模块(400)通过SMA插座外接GPS天线，所述GPS模块(400)用于将接收到的信号识别后反馈给所述中央处理模块(100)。

2.根据权利要求1所述的模拟故障检测电路板，其特征在于，所述电路板还包括排线模块(500)，所述排线模块(500)设有8个引脚；

所述排线模块(500)通过输入引脚和输出引脚与所述中央处理模块(100)的两个引脚分别相连接。

3.根据权利要求1所述的模拟故障检测电路板，其特征在于，所述电路板还包括驱动模块(600)；

所述驱动模块(600)与所述中央处理模块(100)的引脚相连接；

所述驱动模块(600)用于增大所述中央处理模块(100)的管脚带载。

4.根据权利要求3所述的模拟故障检测电路板，其特征在于，所述驱动模块(600)至少为2个，且所述驱动模块(600)的端口接地。

5.根据权利要求1所述的模拟故障检测电路板，其特征在于，所述电路板还包括电源模块(700)；

所述电源模块(700)包括第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器；

所述第一低压差线性稳压器用于将12V的电压转化为5V的电压；

所述第二低压差线性稳压器用于将5V的电压转化为3.3V的电压。

6.根据权利要求1所述的模拟故障检测电路板，其特征在于，所述电路板还包括通信模块(800)，所述通信模块(800)包括232通信接口(801)和485通信接口(802)；

其中，所述通信模块(800)的一端与所述中央处理模块(100)相连接，另一端与被检测的仪器相连接。

7.一种模拟故障检测系统，其特征在于，所述系统包括，

控制组件(900)，所述控制组件(900)包括嵌入式单元(901)、测试单元(902)、处理单元(903)和通信单元(904)；

处理组件(1000)，所述处理组件(1000)包括MCU处理件(1001)和通信串口(1012)，所述通信串口(1012)与所述通信单元(904)连接，所述控制组件(900)通过所述通信单元(904)与所述处理组件(1000)相连接，所述控制组件(900)通过所述嵌入式单元(901)调控所述处理组件(1000)；

所述MCU处理件(1001)包括权利要求1-6任一所述的模拟故障检测电路板。

8.根据权利要求7所述的模拟故障检测系统，其特征在于，所述处理组件(1000)还包括事件顺序记录SOE(1002)、输出序列执行(1003)、触发控制(1004)、开关状态模拟(1005)、波形输出控制(1006)，其中：

所述MCU处理件(1001)用于接收所述SOE(1002)的反馈，并发出命令给所述输出序列执行(1003)和触发控制(1004)，所述输出序列执行(1003)反馈给所述波形输出控制(1006)；

所述触发控制(1004)用于将收到的信号传递给所述输出序列执行(1003)。

9.根据权利要求7所述的模拟故障检测系统，其特征在于，所述处理组件(1000)还包括GPS(1007)、数字输入信号(1008)、数字输出信号(1009)、模拟量输入(1010)和模拟量输出(1011)，其中：

所述GPS(1007)用于将收到的信息反馈给所述MCU处理件(1001)；

所述数字输入信号(1008)用于将信息发送给所述开关状态模拟(1005)后到达数字输出信号(1009)；所述数字输入信号(1008)用于将信息发送给所述SOE(1002)后反馈给所述MCU处理件(1001)；所述数字输入信号(1008)用于将信息直接反馈给所述MCU处理件(1001)；

所述数字输出信号(1009)用于接收所述开关状态模拟(1005)和输出序列执行(1003)的命令；

所述模拟量输入(1010)用于发出信号给所述波形输出控制(1006)，所述波形输出控制(1006)反馈给所述模拟量输出(1011)。

10.根据权利要求7所述的模拟故障检测系统，其特征在于，所述控制组件(900)还包括网口(905)和USB接口(906)。