CN112034332A - 一种直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法，包括：可调直流电源模块、数字信号发生模块、数模转换模块、接口模块及显示模块；可调直流电源模块输入端接交流220V，输出端接入直流电压控制器件自动测试装置；数字信号发生模块的输入端与接口模块的输入端连接，输出端与数模转换模块的输入端连接；数模转换模块的输出端与接口模块的输出端连接；数模转换模块的输出端与接口模块的输出端连接；显示模块的输入端与接口模块的输出端连接。本发明采用硬件电路产生测试电压，把测试电压的变化从手动变为自动，并能调整测试电压变动的方向和速率，测试过程中仅需几个按键，操作简单，不仅提高了效率，而且保证了测试精度。

Description

一种直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种通用电器、铁路或轨道交通机车电器制造与维护、检修技术领域，特别是涉及一种电压控制器件的测试与检修。

背景技术

对于一般的继电器、电磁阀等使用电压控制的电器，通常的测试方法是使用一台可调电源，一台精度符合要求的电压表及动作指示装置，连接上被测产品，手动逐台进行动作电压值、返回电压值的测试。测试时，测试电压从零开始，手动快速提升电压到产品额定工作电压，然后回到零，让被测工件动作一到两次，然后手动缓慢增加电压，特别是到动作临界点附近，动作要慢，直到被测件动作，记录动作时的电压值，再把工作电压提高到额定电压，而后下降电压，到返回临界点前，变化要慢，直到被测工件返回，记录下返回值，最后把电压回到零值准备下次测试。在测试时，工作电压不能在临界点上下变动，一旦超过动作值，被测件动作而没有取得动作值，就必须退回较多值，才能重新开始测试。由此可见，测试的速度慢、效率低，工作人员的劳动强度大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法，用于解决现有技术中测试电压需手动调节，造成测试速度慢、效率低，工作人员劳动强度大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法，包括：可调直流电源模块、数字信号发生模块、数模转换模块、接口模块及显示模块；

所述可调直流电源模块输入端接交流220V，输出端通过所述接口模块的输入端接入本测试装置，为其提供稳定的直流工作电压；

所述数字信号发生模块的输入端与接口模块的输入端连接，输出端与数模转换模块的输入端连接，通过外部按键的选择及比较设定值，控制数模转换模块输出电压变动的方向及频率；

所述数模转换模块的输出端与接口模块的输出端连接，将转换的直流电压输出给被测工件及显示模块；

所述数模转换模块的输出端与接口模块的输出端连接，为被测工件提供测试电压；

所述显示模块的输入端与接口模块的输出端连接，显示数模转换模块输出的实时电压值。

于本发明的一实施例中，所述可调直流电源模块为模拟量电压控制输出的AC-DC直流稳压电源。

于本发明的一实施例中，所述数字信号发生模块包括：脉冲发生器单元、比较器单元、控制单元及计数器单元；

所述脉冲发生器单元的输入端与控制单元及比较器单元的输出端连接，输出端与控制单元的输入端连接；通过比较数模转换模块输出的实时电压值，输出不同的脉冲信号来控制计数器单元的输出频率；

所述比较器单元的输入端与接口模块的输入端及计数器单元的输出端连接，输出端与脉冲发生器单元及控制单元的输入端连接；通过比较接口模块输入的设定值及数模转换模块输出的实时电压值，输出控制信号到脉冲发生器单元及控制单元，控制计数器单元输出数据变动的方向及频率；

所述控制单元的输入端与接口模块的输入端、比较器单元及计数器单元的输出端连接，输出端与计数器单元的输入端连接；通过所述接口模块的选择按键，或比较接口模块输入的设定值及数模转换模块输出的实时电压值，控制计数器单元输出数据变动的方向；

所述计数器单元的输出端与比较器单元及数模转换模块的输入端连接，输出数字信号到比较器单元及数模转换模块的输入端。

于本发明的一实施例中，所述数字信号发生模块输出的数字量为十二位。

于本发明的一实施例中，所述比较器单元及控制单元实时监控计数器单元的输出和被测工件的反馈信号，并自动调整计数器单元的工作状态。

于本发明的一实施例中，所述脉冲发生器单元输出的脉冲频率是可调的。

一种直流电压控制器件自动测试装置的测试方法，包括以下步骤：

(1)按下第一按键UP，所述脉冲发生器单元输出高频脉冲信号，通过控制单元，控制计数器单元从零开始输出数字信号到比较器单元、数模转换模块及控制单元的输入端，同时接口模块输入设定的额定电压值、上升频率转折值及下降频率转折值到比较器单元的输入端，当数模转换模块输出的电压值达到上升频率转折值时，比较器单元输出控制信号到脉冲发生器单元，使其输出低频脉冲信号，此时数模转换模块输出的电压以较慢速率增加，当被测工件动作，接收到动作信号，计数器单元暂停计数，记录显示模块此时电压值；

(2)按下第二按键REUP，所述脉冲发生器单元继续输出高频脉冲信号，数模转换模块输出电压值上升到额定电压值，计数器单元停止计数；

(3)按下第三按键DOWN，所述脉冲发生器单元输出高频脉冲信号，通过控制单元，控制计数器单元下降计数，当数模转换模块输出的电压值达到下降频率转折值时，比较器单元输出控制信号到脉冲发生器单元，使其输出低频脉冲信号，此时数模转换模块输出的电压以较慢速率下降，当被测工件返回，接收到返回信号，计数器单元停止计数，记录显示模块此时电压值；

(4)按下第四按键RESET，计数器单元复位，测试结束。

如上所述，本发明的直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法，具有以下有益效果：首先，本发明采用硬件电路产生测试电压，并使用模拟量电压控制输出的可调直流电源为硬件电路提供工作电压，保证了输出均匀、稳定、高精度的测试电压；其次，测试电压以较高速率变化，但在接近动作和返回的临界点时，自动降低测试电压变动速率，不仅提高了效率，也保证了精度；再次，被测工件动作或返回时，测试电压变动自动停止，方便测试人员记录测试数据；最后，把测试电压的变化从手动变为自动，测试过程仅需几个按键，操作简单，不仅提高了效率，也降低了测试人员的劳动强度。

附图说明

图1显示为本发明的结构框图；

图2显示为本发明的数字信号发生模块的结构框图；

图3显示为本发明的接口模块的原理图；

图4显示为本发明的数模转换模块的原理图；

图5显示为本发明的脉冲发生器单元的原理图；

图6-8显示为本发明的比较器单元的原理图；

图9-10显示为本发明的控制单元的原理图；

图11显示为本发明的计数器单元的原理图。

元件标号说明

1、可调直流电源模块；2、数字信号发生模块；3、数模转换模块；4、接口模块；

5、显示模块；6、脉冲发生器单元；7、比较器单元；8、控制单元；9、计数器单元。

具体实施方式

请参阅图1-11，以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种直流电压控制器件自动测试装置及其测试方法，包括：可调直流电源模块1、数字信号发生模块2、数模转换模块3、接口模块4及显示模块5；

所述可调直流电源模块1为模拟量电压控制的AC-DC直流稳压电源，鉴于铁路或轨道交通的直流工作电压一般不会高于110V，极限电压不超过150V，采用输入端接交流220V，输入控制电压为0-10VDC，输出直流电压为0-150V3A的直流稳压电源，输出端通过所述接口模块的输入端接入本测试装置，为其提供直流工作电压，保证输出均匀、稳定、高精度的测试电压。

所述数字信号发生模块2的输入端与接口模块4的输入端连接，输出端与数模转换模块3的输入端连接，通过按键的选择及比较设定值，控制数模转换模块3输出电压的变动方向及频率；

请参阅图3，接口模块4的输入端包括第一按键UP、第二按键REUP、第三按键DOWN、第四按键RESET，通过按键可控制本装置的输出状态；接口模块4的输入端还包括多组设置开关S1-S6，分别输入额定电压值、上升频率转折值及下降频率转折值到比较器单元7的三组比较器中，输入的设定值一般为经验值，也可以现场测试几次，根据动作电压值适当放宽获取。另外，接口模块4的输入端还包括一个反馈开关J4，将被测工件的动作信号或返回信号反馈给数字信号发生模块2。

请参阅图4，所述数模转换模块3的输出端与接口模块4的输出端连接，将转换的直流电压输出给被测工件及显示模块5,为被测工件提供测试电压。

所述显示模块5的输入端与接口模块4的输出端连接，显示数模转换模块3输出的实时电压值。显示模块5推荐使用高精度数字电压表，在测试条件有限或对精度要求不高时，也可采用示波器、万用表等电压测量设备。

请参阅图2，数字信号发生模块1包括：脉冲发生器单元6、比较器单元7、控制单元8及计数器单元9；

请参阅图5，所述脉冲发生器单元6的输入端与控制单元8及比较器单元7的输出端连接，输出端与控制单元8的输入端连接；通过比较数模转换模块3输出的实时电压值，输出不同的脉冲信号来控制计数器单元9的输出频率；

请参阅图6-8，所述比较器单元7的输入端与接口模块4的输入端及计数器单元9的输出端连接，输出端与脉冲发生器单元6及控制单元8的输入端连接；通过比较接口模块4输入的设定值及数模转换模块3输出的实时电压值，输出控制信号到脉冲发生器单元6及控制单元8，控制计数器单元9输出数据变动的方向及频率。

请参阅图9-10，所述控制单元8的输入端与接口模块4的输入端、比较器单元7及计数器单元9的输出端连接，输出端与计数器单元9的输入端连接；通过接口模块4的选择按键、比较接口模块4输入的设定值及数模转换模块3输出的实时电压值、以及检测被测工件的反馈信号，控制计数器单元9输出数据变动的方向。

请参阅图11，所述计数器单元9的输出端与比较器单元7及数模转换模块3的输入端连接，输出数字信号到比较器单元7及数模转换模块3的输入端；

请参阅图1-11，本发明模仿了人工测试时到接近动作临界点时放缓测试电压的变动速率，脉冲发生器单元6采用MC14060B产生脉冲信号，MC14051B作为选择开关通道，将输出的脉冲信号输入到控制单元8的输入端。通过比较，优选2048Hz和8Hz来作为高、低频计数脉冲。

按下第一按键UP，测试开始，脉冲发生器单元6工作，输出高频脉冲信号到计数器单元9，计数器单元9从零开始输出数字信号，此时显示模块5上开始显示输出电压值。比较器单元7将实时的数字信号与接口模块4输入的设定值进行比较，当输出电压值达到上升频率转折值时，比较器单元7输出控制信号到控制单元8，经控制单元8后输入脉冲发生器单元6，使其输出低频脉冲信号，输出电压以较慢速率增加，当被测工件动作，接口模块4的反馈开关J4接收到动作信号，计数器单元9暂停计数，记录显示模块5此时电压值。

当测试电压为150V时，对应十二位的步长为4096，步距为0.0366V，而十位的步距为0.1645V，八位的步距更大，为0.5859V，因此为了提高测试精度，计数器单元9输出的数字量为十二位；相应的，数模转换模块3转换芯片选用十二位并口输入芯片MX7541；计数器单元9采用三个四位可逆计数器芯片MC14193组成十二位芯片。为了输出电压的稳定性，数模转换模块3选用采用精密可控稳压源TL431为AD转换芯片提供参考电压。

当测试电压为150V时，计数器单元9输出数据的低四位总值只有15×150÷4096＝0.55V，对于转折点的位置误差保持在0.55V并不会影响测试精度，因此为了节约成本，比较器单元7的每组比较器选用两个四位比较器芯片MC14585B组成八位比较器，采集计数器单元9输出数字量的高八位。

按下第二按键REUP，脉冲发生器单元6继续输出高频脉冲信号，当输出电压值上升到额定电压值时，比较器单元7输出控制信号到脉冲发生器单元6，使其停止工作，计数器单元9停止计数。

按下第三按键DOWN，脉冲发生器单元6输出高频脉冲信号，通过控制单元8，控制计数器单元9下降计数，当输出的电压值达到下降频率转折值时，比较器单元7输出控制信号到脉冲发生器单元6，使其输出低频脉冲信号，此时输出的电压以较慢速率下降，当被测工件返回，接口模块4的反馈开关J4接收到返回信号，计数器单元9停止计数，记录显示模块5此时电压值；

计数器单元9输出的高八位还输入控制单元8的输入端，控制单元8实时检测输出电压值，当输出电压到达零或额定值时，计数器单元9停止计数。正常工作时，由比较器单元7来判断是否到达被测工件的额定值，但如果比较器单元7失效，输出电压达到极限值时，控制单元8将直接停止计数器单元9工作，保护被测工件。

按下第四按键RESET，计数器单元9复位，测试结束。

请参阅图1-11，本发明的测试方法包括：

(1)按下第一按键UP，所述脉冲发生器单元6输出高频脉冲信号，通过控制单元8，控制计数器单元9从零开始输出数字信号到比较器单元7、数模转换模块3及控制单元8的输入端，同时接口模块4输入设定的额定电压值、上升频率转折值及下降频率转折值到比较器单元7的输入端，当数模转换模块3输出的电压值达到上升频率转折值时，比较器单元7输出控制信号到脉冲发生器单元6，使其输出低频脉冲信号，此时数模转换模块3输出的电压以较慢速率增加，当被测工件动作，接收到动作信号，计数器单元9暂停计数，记录显示模块5此时电压值；

(2)再按下第二按键REUP，所述脉冲发生器单元6继续输出高频脉冲信号，数模转换模块3输出电压值上升到额定电压值，计数器单元9停止计数；

(3)按下第三按键DOWN，所述脉冲发生器单元6输出高频脉冲信号，通过控制单元8，控制计数器单元9下降计数，当数模转换模块3输出的电压值达到下降频率转折值时，比较器单元7输出控制信号到脉冲发生器单元6，使其输出低频脉冲信号，此时数模转换模块3输出的电压以较慢速率下降，当被测工件返回，接收到返回信号，计数器单元9停止计数，记录显示模块5此时电压值；

(4)按下第四按键RESET，计数器单元9复位，测试结束。更换被测工件，可以继续测试。

综上所述，首先，本发明采用硬件电路产生测试电压，并使用模拟量电压控制输出的可调直流电源为硬件电路提供工作电压，保证了输出均匀、稳定、高精度的测试电压；其次，测试电压以较高速率变化，但在接近动作和返回的临界点时，自动降低测试电压变动速率，不仅提高了效率，也保证了精度；再次，被测工件动作或返回时，测试电压变动自动停止，方便测试人员记录测试数据；最后，把测试电压的变化从手动变为自动，测试过程仅需几个按键，操作简单，不仅提高了效率，也降低了测试人员的劳动强度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种直流电压控制器件自动测试装置，其特征在于，包括：可调直流电源模块、数字信号发生模块、数模转换模块、接口模块及显示模块；

所述可调直流电源模块输入端接交流220V，输出端通过所述接口模块的输入端接入本测试装置，为其提供稳定的直流工作电压；

所述数字信号发生模块的输入端与接口模块的输入端连接，输出端与数模转换模块的输入端连接，通过外部按键的选择及比较设定值，控制数模转换模块输出电压变动的方向及频率；

所述数模转换模块的输出端与接口模块的输出端连接，将转换的直流电压输出给被测工件及显示模块；

所述数模转换模块的输出端与接口模块的输出端连接，为被测工件提供测试电压；

所述显示模块的输入端与接口模块的输出端连接，显示数模转换模块输出的实时电压值。

2.根据权利要求1所述的直流电压控制器件自动测试装置，其特征在于，所述可调直流电源模块为模拟量电压控制输出的AC-DC直流稳压电源。

3.根据权利要求1所述的直流电压控制器件自动测试装置，其特征在于，所述数字信号发生模块包括：脉冲发生器单元、比较器单元、控制单元及计数器单元；

所述脉冲发生器单元的输入端与控制单元及比较器单元的输出端连接，输出端与控制单元的输入端连接；通过比较数模转换模块输出的实时电压值，输出不同的脉冲信号来控制计数器单元的输出频率；

所述比较器单元的输入端与接口模块的输入端及计数器单元的输出端连接，输出端与脉冲发生器单元及控制单元的输入端连接；通过比较接口模块输入的设定值及数模转换模块输出的实时电压值，输出控制信号到脉冲发生器单元及控制单元，控制计数器单元输出数据变动的方向及频率；

所述控制单元的输入端与接口模块的输入端、比较器单元及计数器单元的输出端连接，输出端与计数器单元的输入端连接；通过所述接口模块的选择按键，或比较接口模块输入的设定值及数模转换模块输出的实时电压值，控制计数器单元输出数据变动的方向；

所述计数器单元的输出端与比较器单元及数模转换模块的输入端连接，输出数字信号到比较器单元及数模转换模块的输入端。

4.根据权利要求3所述的直流电压控制器件自动测试装置，其特征在于，所述计数器模块输出的数字量为十二位。

5.根据权利要求3所述的直流电压控制器件自动测试装置，其特征在于，所述比较器单元及控制单元实时监控计数器单元的输出和被测工件的反馈信号，并自动调整计数器单元的工作状态。

6.根据权利要求3所述的直流电压控制器件自动测试装置，其特征在于，所述脉冲发生器单元输出的脉冲频率是可调的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的直流电压控制器件自动测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按下第一按键UP，所述脉冲发生器单元输出高频脉冲信号，通过控制单元，控制计数器单元从零开始输出数字信号到比较器单元、数模转换模块及控制单元的输入端，同时接口模块输入设定的额定电压值、上升频率转折值及下降频率转折值到比较器单元的输入端，当数模转换模块输出的电压值达到上升频率转折值时，比较器单元输出控制信号到脉冲发生器单元，使其输出低频脉冲信号，此时数模转换模块输出的电压以较慢速率增加，当被测工件动作，接收到动作信号，计数器单元暂停计数，记录显示模块此时电压值；

(2)按下第二按键REUP，所述脉冲发生器单元继续输出高频脉冲信号，数模转换模块输出电压值上升到额定电压值，计数器单元停止计数；

(3)按下第三按键DOWN，所述脉冲发生器单元输出高频脉冲信号，通过控制单元，控制计数器单元下降计数，当数模转换模块输出的电压值达到下降频率转折值时，比较器单元输出控制信号到脉冲发生器单元，使其输出低频脉冲信号，此时数模转换模块输出的电压以较慢速率下降，当被测工件返回，接收到返回信号，计数器单元停止计数，记录显示模块此时电压值；

(4)按下第四按键RESET，计数器单元复位，测试结束。

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