CN109901091A - 一种可远程诊断的电容电感测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可远程诊断的电容电感测试仪，属于电容电感测试仪，本发明要解决的技术问题为如何实现技术人员远程调试诊断电容电感测试仪，指导用户操作，方便故障处理，节省人力物力资源，采用的技术方案为：该测试仪包括壳体以及设置在壳体内的主板，壳体为长方形盒状结构，长方形盒状壳体的上端面依次设置有电压接口A、电压接口B和电流接口；壳体一侧侧面设置有充电口、指示灯、显示屏和按键；主板上设置有电流电压测量单元、故障存储单元、4G通信模块和隔离电源模块，故障存储单元包括副CPU、光耦隔离器和铁电存储器，副CPU分别电连接光耦隔离器、4G通信模块和铁电存储器，光耦隔离器通过串口电连接电流电压测量单元。
Description
技术领域
本发明涉及电容电感测试仪，具体地说是一种可远程诊断的电容电感测试仪。
背景技术
电容电感测试仪是对变电站电容器进行测试的重要仪器，试验现场使用量较大。因操作不规范等原因，电容电感测试仪容易发生测试故障或其他测量问题。仪器生产商需要派遣专门的技术人员到达现场查找问题，这样极易造成人力物力的浪费。故如何实现技术人员远程调试诊断电容电感测试仪，指导用户操作，方便故障处理，节省人力物力资源是目前现有技术中存在的技术问题。
专利号为CN206161740U的专利文献公开了一种无线分布式电容电感测试装置，所述测试装置电流钳卡接在被测电容器或电感的连接铝排，另一端通过航空插头连接到电流测试通路端口，测试电源输出通过测试线连接被测电容或电感的两端，电压测试通路与电压放大器连接进行电压放大；放大的电流信号、电压信号传递至A/D转换单元，将转换后的电流信号和电压信号通过并口传递至DSP数字信号处理器，将运算所得到的幅值和初相角等特征值经过UART串行通讯口输出到无线通讯单元，再传递至主机。但是该技术方案不能实现技术人员远程调试诊断电容电感测试仪，指导用户操作，方便故障处理，节省人力物力资源。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种可远程诊断的电容电感测试仪，来解决如何实现技术人员远程调试诊断电容电感测试仪，指导用户操作，方便故障处理，节省人力物力资源的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种可远程诊断的电容电感测试仪，该测试仪包括壳体以及设置在壳体内的主板，壳体为长方形盒状结构，长方形盒状壳体的上端面依次设置有电压接口A、电压接口B和电流接口；壳体一侧侧面设置有充电口、指示灯、显示屏和按键；
主板上设置有电流电压测量单元、故障存储单元、4G通信模块和隔离电源模块，故障存储单元包括副CPU、光耦隔离器和铁电存储器，副CPU分别电连接光耦隔离器、4G通信模块和铁电存储器，光耦隔离器通过串口电连接电流电压测量单元；
隔离电源模块分别电连接4G通信模块、副CPU、光耦隔离器和铁电存储器为其供电；隔离电源模块用于实现故障存储单元和4G通信模块与电流电压测量单元之间的隔离，保证电流电压测量单元发生电路故障时，故障存储单元和4G通信模块能够正常工作。
作为优选，所述充电口设置在壳体侧面中部靠下的位置，指示灯设置在壳体侧面中部靠上的位置，显示屏设置在充电口和指示灯之间，按键设置在显示屏的一侧且与按键与显示屏并列设置。
作为优选，所述充电口用于外接12.6V充电电源，为壳体内的主板充供电；
按键包括四个触摸按钮，四个触摸按钮分别为上移键、下移键、右移键和确定键；
显示屏采用分辨率为128*64的黑白液晶屏，显示屏用于显示测量结果；
电压接口A和电压接口B用于对外输出交流电压，提供给待测试品；
电流接口用于接检测到的待测试品的电流信号，提供给该测试仪内部分析；其中，电流信号的采集方式为电流钳感应。
更优地，所述电流电压测量单元包括主CPU、电压信号采集器、电流信号采集器、A/D转换器和按键与显示模块，主CPU分别电连接光耦隔离器、A/D转换器、按键与显示模块以及功放芯片；A/D转换器分别电连接电压信号采集器和电流信号采集器。
更优地，所述电流电压测量单元还包括电源模块，电源模块分别电连接主CPU、电压信号采集器、电流信号采集器、A/D转换器、功放芯片以及按键与显示模块为其供电；
电源模块包括12.6V锂电池与稳压芯片，稳压芯片包括LDO芯片和DC-DC芯片，LDO芯片采用AS1117-3.3，DC-DC芯片采用TPS5450；其中，电源模块将能满足5-36V宽电压输入，根据模块的额定电压及功率情况选择恰当的供电芯片，DC-DC芯片采用TPS5450(3A供电能力，+5V)，LDO芯片采用AMS1117-3.3(1A供电能力，+3.3V)。
更优地，所述电源模块的12.6V锂电池为隔离电源模块供电；隔离电源模块包括LDO芯片和隔离稳压芯片，隔离稳压芯片用于隔离电压，隔离稳压芯片的输出电压和隔离电压分别为5V和1500V，隔离稳压芯片采用B1205XT-W2R2；
LDO芯片用于为副CPU供电，LDO芯片采用AS1117-3.3(1A供电能力，+3.3V)。
更优地，所述电压信号采集器采用电阻串联分压的方式用于采集电压接口A和电压接口B输出的电压信号，分压后传输到A/D转换器；电压信号采集器采用两个精度0.1％的阻值分别为3千欧电阻和1.5千欧电阻串联分压后给后面的电路；
电流信号采集器用于将输入的微弱电流信号进行放大，传输到A/D转换器；电流信号采集器的放大芯片采用AD8253。
更优地，所述主CPU采用STM32F103RCT6；
主CPU通过模拟量输出脚连接功放芯片，功放芯片用于将主CPU自身输出的模拟正弦波放大，供给待测样品；功放芯片采用TPA3116D2；
主CPU通过并口连接A/D转换器，A/D转换器用于将采集的输入信号转换为数字量，提供给主CPU；A/D转换器采用AD7656。
更优地，所述副CPU采用STM32F103RCT6；
副CPU通过串口连接光耦隔离器，光耦隔离器用于主CPU和副CPU之间电气信号隔离；光耦隔离器采用TLP181；
副CPU通过SPI连接铁电存储器，铁电存储器用于存储测试仪的ID以及历史故障信息，网络通信中依据测试仪ID进行识别和控制；铁电存储器中的存储芯片采用FM25L16B。
更优地，所述副CPU通过串口连接4G通信模块，4G通信模块用于使用移动4G网络或电信4G网络进行数据传输，技术人员通过4G网络远程读取测试仪的当前测试信息、历史故障信息或远程操作仪器进行工作；4G通信模块采用WH-LTE-7S4V2。
本发明的可远程诊断的电容电感测试仪具有以下优点：
(一)、本发明使技术人员无需到达测试现场，通过4G网络对电容电感测试仪内部进行远程诊断或调试工作，解决并排除问题，节约人力物力；
(二)、本发明测试仪可通过按键操作，将测试仪设置为正常模式或远程模式；正常状态下用户可进行正常测量工作，不启动4G网络通信；远程状态下允许技术人员通过4G网络远程调试诊断仪器，方便指导用户操作，快速进行故障处理。
故本发明具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为可远程诊断的电容电感测试仪的结构示意图；
附图2为可远程诊断的电容电感测试仪的立体结构示意图；
附图3为主板的结构框图。
图中：1、充电口，2、按键，3、显示屏，4、指示灯，5、电压接口A，6、电压接口B，7、电流接口，8、电流电压测量单元，9、故障存储单元，10、4G通信模块，11、隔离电源模块，12、副CPU，13、光耦隔离器，14、铁电存储器，15、主CPU，16、电压信号采集器，17、电流信号采集器，18、A/D转换器，19、按键与显示模块，20、电源模块，21、功放芯片，22、壳体，23、主板。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种可远程诊断的电容电感测试仪作以下详细地说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
如附图1和2所示，本发明的可远程诊断的电容电感测试仪,该测试仪包括壳体22以及安装在壳体22内的主板23，壳体22为长方形盒状结构，长方形盒状壳体22的上端面依次安装有电压接口A 5、电压接口B 6和电流接口7；壳体22一侧侧面安装有充电口1、指示灯4、显示屏3和按键2；充电口1位于壳体22侧面中部靠下的位置，指示灯4安装在壳体22侧面中部靠上的位置，显示屏3安装在充电口1和指示灯4之间，按键2安装在显示屏3的一侧且与按键2与显示屏3并列设置。充电口1用于外接12.6V充电电源，为壳体22内的主板充供电；按键2包括四个触摸按钮，四个触摸按钮分别为上移键、下移键、右移键和确定键；显示屏3采用分辨率为128*64的黑白液晶屏，显示屏3用于显示测量结果；电压接口A 5和电压接口B 6用于对外输出交流电压，提供给待测试品；电流接口7用于接检测到的待测试品的电流信号，提供给该测试仪内部分析；其中，电流信号的采集方式为电流钳感应。
如附图3所示，主板23上安装有电流电压测量单元8、故障存储单元9、4G通信模块10和隔离电源模块11，故障存储单元9包括副CPU 12、光耦隔离器13和铁电存储器14，副CPU12分别电连接光耦隔离器13、4G通信模块10和铁电存储器14，光耦隔离器13通过串口电连接电流电压测量单元8；隔离电源模块11分别电连接4G通信模块10、副CPU 12、光耦隔离器13和铁电存储器14为其供电；隔离电源模块11用于实现故障存储单元9和4G通信模块10与电流电压测量单元8之间的隔离，保证电流电压测量单元发生电路故障时，故障存储单元9和4G通信模块10能够正常工作。副CPU 12采用STM32F103RCT6；副CPU 12通过串口连接光耦隔离器13，光耦隔离器13用于主CPU 15和副CPU 12之间电气信号隔离；光耦隔离器13采用TLP181；副CPU 12通过SPI连接铁电存储器14，铁电存储器14用于存储测试仪的ID以及历史故障信息，网络通信中依据测试仪ID进行识别和控制；铁电存储器14中的存储芯片采用FM25L16B。副CPU 12通过串口连接4G通信模块10，4G通信模块10用于使用移动4G网络或电信4G网络进行数据传输，技术人员通过4G网络远程读取测试仪的当前测试信息、历史故障信息或远程操作仪器进行工作；4G通信模块10采用WH-LTE-7S4V2。电源模块20的12.6V锂电池为隔离电源模块11供电；隔离电源模块11包括LDO芯片和隔离稳压芯片，隔离稳压芯片用于隔离电压，隔离稳压芯片的输出电压和隔离电压分别为5V和1500V，隔离稳压芯片采用B1205XT-W2R2；LDO芯片用于为副CPU供电，LDO芯片采用AS1117-3.3(1A供电能力，+3.3V)。
电流电压测量单元8包括主CPU 15、电压信号采集器16、电流信号采集器17、A/D转换器18、电源模块20、功放芯片21、和按键与显示模块19，主CPU 15分别电连接光耦隔离器13、A/D转换器18、按键与显示模块19以及功放芯21；A/D转换器18分别电连接电压信号采集器16和电流信号采集器17。电源模块20分别电连接主CPU15、电压信号采集器16、电流信号采集器17、A/D转换器18、功放芯片21以及按键与显示模块19为其供电；电源模块20包括12.6V锂电池与稳压芯片，稳压芯片包括LDO芯片和DC-DC芯片，LDO芯片采用AS1117-3.3，DC-DC芯片采用TPS5450；其中，电源模块20将能满足5-36V宽电压输入，根据模块的额定电压及功率情况选择恰当的供电芯片，DC-DC芯片采用TPS5450(3A供电能力，+5V)，LDO芯片采用AMS1117-3.3(1A供电能力，+3.3V)。电压信号采集器16采用电阻串联分压的方式用于采集电压接口A 5和电压接口B 6输出的电压信号，分压后传输到A/D转换器18；电流信号采集器17用于将输入的微弱电流信号进行放大，传输到A/D转换器18；电流信号采集器17的放大芯片采用AD8253。主CPU 15采用STM32F103RCT6；主CPU 15通过模拟量输出脚连接功放芯片21，功放芯片21用于将主CPU 15自身输出的模拟正弦波放大，供给待测样品；功放芯片21采用TPA3116D2；主CPU 15通过并口连接A/D转换器18，A/D转换器18用于将采集的输入信号转换为数字量，提供给主CPU 15；A/D转换器18采用AD7656。
通过按键2操作，将测试仪设置为正常模式或远程模式。正常状态下用户可进行正常测量工作，不启动4G网络通信。远程状态下允许技术人员通过4G网络远程调试诊断仪器。
正常使用时，将测试仪设置为正常模式。操作人员通过按键2操作启动测试仪测量，主CPU 15通过模拟量输出引脚模拟正弦波输出，经过功放芯片21放大后，通过电压接口A 5和电压接口B 6输出给外部待测样品。电压信号采集器16采集电压接口A 5、电压接口B6处的电压信号，电流信号采集器17采集输入的电流信号。电压信号采集器16与电流信号采集器17将信号调整到A/D转换器18可接受的信号幅值范围，传输给A/D转换器18。主CPU 15通过并口读取A/D转换器18的数据信息，通过计算得出测量结果。测量结果通过显示屏显示。
正常状态下，主CPU 15将测试仪信息实时发送给故障存储单元9。故障存储单元9只接收信息，不存储。测试仪发生故障，主CPU 15能正常工作时，主CPU 15将当前测试状态下的故障信息发给故障存储单元并保存。测试仪发生故障，主CPU 15不能正常工作时，故障存储单元9会存储最后一次主CPU 15发送的测试仪信息。
远程诊断时，将测试仪设置为远程模式。测试仪本地用户需把故障测试仪的ID告知远程技术人员，并保持测试仪开机状态。远程技术人员可通过网络通信与4G通信模块10建立通信，通过副CPU 12调取铁电存储器中故障信息或通过副CPU 12与主CPU 15通信，远程遥控测试仪进行调试工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，该测试仪包括壳体以及设置在壳体内的主板，壳体为长方形盒状结构，长方形盒状壳体的上端面依次设置有电压接口A、电压接口B和电流接口；壳体一侧侧面设置有充电口、指示灯、显示屏和按键；
主板上设置有电流电压测量单元、故障存储单元、4G通信模块和隔离电源模块，故障存储单元包括副CPU、光耦隔离器和铁电存储器，副CPU分别电连接光耦隔离器、4G通信模块和铁电存储器，光耦隔离器通过串口电连接电流电压测量单元；
隔离电源模块分别电连接4G通信模块、副CPU、光耦隔离器和铁电存储器为其供电；隔离电源模块用于实现故障存储单元和4G通信模块与电流电压测量单元之间的隔离，保证电流电压测量单元发生电路故障时，故障存储单元和4G通信模块能够正常工作。
2.根据权利要求1所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述充电口设置在壳体侧面中部靠下的位置，指示灯设置在壳体侧面中部靠上的位置，显示屏设置在充电口和指示灯之间，按键设置在显示屏的一侧且与按键与显示屏并列设置。
3.根据权利要求1或2所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述充电口用于外接充电电源，为壳体内的主板充供电；
按键包括四个触摸按钮，四个触摸按钮分别为上移键、下移键、右移键和确定键；
显示屏采用分辨率为128*64的黑白液晶屏，显示屏用于显示测量结果；
电压接口A和电压接口B用于对外输出交流电压，提供给待测试品；
电流接口用于接检测到的待测试品的电流信号，提供给该测试仪内部分析。
4.根据权利要求3所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述电流电压测量单元包括主CPU、电压信号采集器、电流信号采集器、A/D转换器、功放芯片和按键与显示模块，主CPU分别电连接光耦隔离器、A/D转换器、按键与显示模块以及功放芯片；A/D转换器分别电连接电压信号采集器和电流信号采集器。
5.根据权利要求4所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述电流电压测量单元还包括电源模块，电源模块分别电连接主CPU、电压信号采集器、电流信号采集器、A/D转换器、功放芯片以及按键与显示模块为其供电；
电源模块包括锂电池与稳压芯片，稳压芯片包括LDO芯片和DC-DC芯片，LDO芯片采用AS1117-3.3，DC-DC芯片采用TPS5450。
6.根据权利要求5所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述电源模块的锂电池为隔离电源模块供电；隔离电源模块包括LDO芯片和隔离稳压芯片，隔离稳压芯片用于隔离电压，隔离稳压芯片的输出电压和隔离电压分别为5V和1500V，隔离稳压芯片采用B1205XT-W2R2；
LDO芯片用于为副CPU供电，LDO芯片采用AS1117-3.3。
7.根据权利要求6所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述电压信号采集器采用电阻串联分压的方式用于采集电压接口A和电压接口B输出的电压信号，分压后传输到A/D转换器；
电流信号采集器用于将输入的微弱电流信号进行放大，传输到A/D转换器；电流信号采集器的放大芯片采用AD8253。
8.根据权利要求7所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述主CPU采用STM32F103RCT6；
主CPU通过模拟量输出脚连接功放芯片，功放芯片用于将主CPU自身输出的模拟正弦波放大，供给待测样品；功放芯片采用TPA3116D2；
主CPU通过并口连接A/D转换器，A/D转换器用于将采集的输入信号转换为数字量，提供给主CPU；A/D转换器采用AD7656。
9.根据权利要求8所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述副CPU采用STM32F103RCT6；
副CPU通过串口连接光耦隔离器，光耦隔离器用于主CPU和副CPU之间电气信号隔离；光耦隔离器采用TLP181；
副CPU通过SPI连接铁电存储器，铁电存储器用于存储测试仪的ID以及历史故障信息，网络通信中依据测试仪ID进行识别和控制；铁电存储器中的存储芯片采用FM25L16B。
10.根据权利要求9所述的可远程诊断的电容电感测试仪，其特征在于，所述副CPU通过串口连接4G通信模块，4G通信模块用于使用移动4G网络或电信4G网络进行数据传输，技术人员通过4G网络远程读取测试仪的当前测试信息、历史故障信息或远程操作仪器进行工作；4G通信模块采用WH-LTE-7S4V2。
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