CN2058249U - 单片微机电工参数测试仪 - Google Patents

Abstract

一种由单片微机控制的随时能对电气设备进行各项交流电力参数测量的电工综合测试仪器。可在设备不停电的情况下方便地测得电流、电压、频率、功率、功率因数值，也可测直流电阻和绝缘电阻值。仪器为整装便携式结构、体积小重量2.5分斤，量程自动切换，测量最大值：电压600伏、电流500安、功率300千瓦、频率99.9赫、功率因数-0.999-0.999。适合于供电局、变电所、工矿企业、电力排灌农副产品加工站及农村电工人员，特别适合于野外作业的电气人员使用。

Description

本实用新型是一种由单片微机控制的并随时能对运行中的电气设备进行各项交流电力参数测量的综合性测试仪器。使用该仪器可方便地测得电压、电流、频率、功率因数、有功功率及无功功率等参数，还可测量直流电阻和绝缘电阻值数码管显示测量结果，也可打印输出。测量精度等级为：1.0、1.5、2.0和2.5级。适合于供电局、变电所、工矿企业、电力排灌农付产品加工站及农村电工人员使用，为测量鉴别用电设备，特别是电机的经济运行状况提供可靠依据。

我国电工测量仪表，至今绝大多数还是采用五六十年代的仿苏产品。一块仪表一般只能测量一个参数，体积大，如果要同时测量运行中电气设备的综合参数就十分麻烦，首先必须将设备停电，而后把电流、电压、功率、功率因数、频率等仪表一块块用导线接入被测线路，接线相当繁杂，且易弄错。要进行反复检查确认无误后才能送电进行测量，这就大大增加了工作人员的劳动强度。电气安全也比较差，还有些用电设备在现场就没有地方供这些仪表铺开接线测量，更有甚者根本就不能停电，无法进行测量。

本实用新型的目的是要克服上述测量仪表的缺点，集多种测量功能于一体，被测设备无需停电而在运行过程中能随时方便地测得各项参数，提高了工作效率和测量精度。仪器为便携式结构，体积小，只有220×220×60（mm）。重量轻，只有2.5公斤重，这些独特的优点，特别适合于工矿农村及野外作业。

据调查国内目前还未见有这种仪器生产，国外经检索也未曾发现有类似这种仪器的资料。本实用新型是根据我国电工仪表及单片微机开发应用技术，而自行研究设计的独特产品。

主要技术数据：

1、精度等级：1.0、1.5、2.0和2.5级。

2、测量范围：电压  0～300～600V

电流  倍率×1  0～10～25～50A

倍率×10  0～100～250～600A

频率  0～99.9Hz

功率因数cosφ  －0.999～0.999

功率  倍率×1    30KW

倍率×10    300KW

相数  单、三相任选

3、电源电压：AC220V±5％    或DC6V／1.5A

4、外形尺寸：220×220×60（mm）

5、重量：2.5Kg

6、型式：整装便携式

仪器主要分硬件电路和软件程序两大部分。

软件程序采用单片机机器码语言自行设计编程。硬件电路原理框图见附图，其工作原理如下：

电压测量：用夹子或挂钩（用绝缘护套保护）将被测电压（1）引入电压阻抗匹配器（2）。考虑输出电压的线性和电路的简化，电压阻抗匹配器采用电阻组合而成，其阻抗的变换是由单片机根据输入电压信号的高低来自动控制量程变换开关实现的，经电压阻抗匹配器取出的正弦电压信号，一路进入波形整形电路（6），将正弦电压波形整形成同频率的方波，输入单片计算机（15），另一路经高精度线性整流电路（3），将交换信号整流成直流后，输入集成运算放大电路（4），进行信号的放大和调整，调整后的信号进入电压A／D转换电路（5），输入单片微机（15），经数据处理后，按键盘指令，显示或打印出被测电压数值。

电流测量：用类似于钳形电流表的活动铁芯，使被测电流（7）通过铁芯，铁芯被磁化，在其电流传感器（8）线圈上产生感应电压，此电压与被测电流成线性比例关系，为了扩大电流测量范围增设倍率开关（9），量程可在原测量范围上扩大10倍，经倍率开关后的信号输入电流阻抗匹配器（10），电流阻抗匹配器同样采用电阻组合而成，其阻抗的变换是由单片机根据输入电流信号的大小来自动控制量程变换开关实现的，电流阻抗匹配器取出的正弦电流信号，一路进入波形整形电路（14），将正弦电流波形整形成同频率的方波，输入单片机（15），另一路经高精度线性整流电路（11），将交流信号整流成直流后，输入集成运算放大电路（12），进行信号的放大和调整，调整后的信号进入电流A／D转换电路（13），再输入单片机（15），经数据处理后，按键盘指令，将被测电流值显示和打印出来。

频率测量：经过波形整形后的电压或电流方波，输入单片机（15）经软件程序数据处理后可显示或打印出频率数值。

功率因数测量：电压方波（6）和电流方波（14），同时输入单片计算机（15）经软件程序数据处理后显示或打印出功率因数值。

功率（有功、无功）测量：在测量功率因数的同时将电流、电压的模拟量信号输入单片机（15），经软件程序数据处理后显示或打印出功率数值。

附图中：打印接口输出（16），按键指令（17），输出显示（18）。

应用举例：某农付产品加工站，一台40千瓦电动机，拖动机械进行加工作业，一般电压、电流值有可能从开关箱上的表针读得，但无法判断电机是否处于经济运行状态，功率因数是低还是高不知道，因而无法采取补偿措施。使用本仪器，电机不用停电，只要接上电压夹头和钳入一相电流，分别揿动键盘按键，就很方便地读得电压、电流、功率因数、功率、频率等数值，还可通过打印机将测得的参数打印出来。根据这些数据极易鉴别出这台电动机运行是否经济合理，是大马拉小车还是小马拉大车，可针对存在问题采用有效的补偿措施，直到符合规定要求为止，提高了经济效益。

Claims (5)

1、一种随时能对电气设备进行交流电力参数测量的电工测试仪器，其特征在于采用单片微机软件程序控制、数码显示的交流电力参数测试仪器。

2、根据权利要求1所说的测试仪器，其特征在于电流、电压交流正弦信号分别同时整形成相应的占空比一致的方波或矩形波信号，输入单片微机，经数据处理后，显示或打印出频率、功率因数和功率值。

3、根据权利要求1所说的测试仪器，其特征在于集多种测量功能于一体，可在被测设备不停电的情况下同时测得电流、电压、频率、功率和功率因数值。

4、根据权利要求1所说的测试仪器，其特征在于量程由单片机控制自动切换，阻抗自动匹配，可组成精度等级为1.0、1.5、2.0和2.5级系列产品。

5、根据权利要求1所说的测试仪器，其特征在于为整装便携式结构。