CN210665882U - 一种便携式回路电阻测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式回路电阻测试仪，包括电源电路、半导体开关器件、接口电路、控制测量电路、以及人机交互电路，电源电路的输出端与半导体开关器件的第一输入端电连接，半导体开关器件的输出端与接口电路的第一输入端电连接，接口电路的第二输入端与外部断路器电连接，接口电路的输出端与控制测量电路的第一输入端电连接，控制测量电路的第二输入端与人机交互电路的第一输入端电连接，人机交互电路的第二输入端与电源电路的输入端电连接，控制测量电路的输出端与半导体开关器件的第二输入端电连接。本实用新型的测试仪无需AC220V电源供电，从而能够避免繁琐的多电源设计，此外，本实用新型的测试仪体积小，重量轻，便携实用，测量精度高。

Description

一种便携式回路电阻测试仪

技术领域

本实用新型属于电气试验技术领域，更具体地，涉及一种便携式回路电阻测试仪。

背景技术

断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，其回路电阻是衡量断路器性能和运行状态的重要技术指标，其能直接反映断路器触头的接触状况和磨损程度，进而预测触头的电寿命。

目前用于测试断路器回路电阻的设备主要包括基于恒流源的测试仪和基于超级电容的测试仪。其中基于恒流源的测试仪主要是通过电力电子技术手段实现直流大电流输出，而基于超级电容的测试仪是采用电池给超级电容充电再放电的方案。

然而，上述两种回路电阻测试仪均存在一些不可忽略的缺陷：基于恒流源的测试仪的重量和体积较大，不便于携带，同时其使用时需要外接AC220V电源，这带来了使用上的不便；基于超级电容的测试仪端口电压低，测试中需等待较长充电时间，另外，其在测试过程中易受空间电磁场的干扰，测试精度低，并需要频繁更换电池。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种便携式回路电阻测试仪，其目的在于，通过半导体开关器件对电源电路的可控放电，实现对回路电阻的测量，从而能解决现有回路电阻测试仪中存在的上述技术问题，且本实用新型的测试仪无需AC220V电源供电，从而能够避免繁琐的多电源设计，此外，本实用新型的测试仪体积小，重量轻，便携实用，测量精度高。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种便携式回路电阻测试仪，包括电源电路、半导体开关器件、接口电路、控制测量电路、以及人机交互电路，电源电路的输出端与半导体开关器件的第一输入端电连接，半导体开关器件的输出端与接口电路的第一输入端电连接，接口电路的第二输入端与外部断路器电连接，接口电路的输出端与控制测量电路的第一输入端电连接，控制测量电路的第二输入端与人机交互电路的第一输入端电连接，人机交互电路的第二输入端与电源电路的输入端电连接，控制测量电路的输出端与半导体开关器件的第二输入端电连接。

优选地，电源电路采用汽车用三元锂电池。

优选地，半导体开关器件是三极管、晶闸管、IGBT、或MOSFET，其耐压水平大于5V，通流能力大于300A，控制关闭延迟时间为386ns，控制接通延迟时间为40ns。

优选地，接口电路用于采集外部断路器的电压值和电流值，接口电路与外部断路器连接的方式为机械式，接口电路包括电流接口和电压接口，电流接口采用紫铜或黄铜材质制造的导线，电压接口采用常规的导线。

优选地，控制测量电路包括高速芯片、以及与该高速芯片电连接的供电电池、触发控制单元、输出单元、电压采集单元、以及电流采集单元，高速芯片用于输出控制指令到输出单元，供电电池用于给高速芯片供电，以保证其可靠运行，触发控制单元用于在人机交互电路工作时，控制高速芯片根据人机交互电路发送的指令工作，输出单元用于将高速芯片的控制指令输出至人机交互电路，电压采集单元用于通过接口电路采集外部断路器的电压值，并将该电压值传输到高速芯片，电流采集单元用于通过接口电路采集外部断路器的电流值，并将该电流值传输给高速芯片。

优选地，人机交互电路包括喇叭、充电接口、屏幕、以及物理按键，喇叭和屏幕与控制测量电路的输出单元电连接，充电接口与电源电路电连接，物理按键与控制测量电路的触发控制单元电连接。

优选地，充电接口为TYPE-C接口或USB接口，物理按键为轻触开关或按钮开关。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型通过半导体开关器件控制电源电路导通产生大电流信号，无需外接AC220V电源，核心功率器件电源电路和半导体开关器件重量轻，体积小，从而使得本实用新型的测试仪体积和重量都非常小，携带方便；

2)本实用新型由电源电路产生的信号为直流大电流波形，其不会受到空间电磁场干扰，测量精度高，无需频繁更换电池；

3)本实用新型能够实现的基础是电源电路性能的大幅提升和半导体开关器件的进步，测试原理简单，设备小巧轻便，测量精度高。

附图说明

图1是本实用新型便携式回路电阻测试仪的原理框图；

图2是本实用新型便携式回路电阻测试仪中控制测量电路的原理框图；

图3是本实用新型便携式回路电阻测试仪中人机交互电路的原理框图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-电源电路；2-半导体开关器件；3-接口电路；4-控制测量电路；5-人机交互电路；41-高速芯片；42-供电电池；43-触发控制单元；44-输出单元；45-电压采集单元；46-电流采集单元；51-喇叭；52-充电接口；53-屏幕；54-物理按键。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种便携式回路电阻测试仪，包括电源电路1、半导体开关器件2、接口电路3、控制测量电路4、以及人机交互电路5：电源电路1的输出端与半导体开关器件2的第一输入端电连接，半导体开关器件2的输出端与接口电路3的第一输入端电连接，接口电路3的第二输入端与外部断路器电连接，接口电路3的输出端与控制测量电路4的第一输入端电连接，控制测量电路4的第二输入端与人机交互电路5的第一输入端电连接，人机交互电路5的第二输入端与电源电路的输入端电连接，控制测量电路4的输出端与半导体开关器件的第二输入端电连接。

电源电路1是核心功率器件，其采用汽车用三元锂电池，其要求是内阻小(毫欧级别)，容量大(几十安时级别)，放电倍率高(及时或者上百级别)。由于断路器的电阻一般处在微欧量级，加上电源电路1的内阻和连接件(即该电源电路1与断路器连接的测试导线)在整个回路上的阻值是毫欧量级，在满足断路器上流经电流不小于100A的情况下，得到流经断路器上电压和电流，根据欧姆定律即可计算出断路器的电阻值。

本实用新型中，三元锂电池可采用宁德时代制造的Catl3.65V100ah型号、力信公司制造的2714891型号、东芝公司制造的东芝2.4v10ah型号、松下公司制造的松下18650型号、日立公司制造的40900型号等。

半导体开关器件2是核心功率控制器件，其可采用三极管、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)、金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)等，其要求是通流能力大，可控关断延迟和可控导通延迟小，性能稳定，可使用寿命长。要求半导体开关器件2的耐压水平大于5V，通流能力大于300A(连续漏极电流660A)，控制关闭延迟时间386ns，控制接通延迟时间40ns，可靠工作寿命1万次以上。因整个回路上的电流值取决于整个回路的电阻值和电源电路1的出口电压，在满足所有测量环境下，要求半导体开关器件2的通流能力越大越好，同时应与电源电路1进行匹配。

在本实用新型中，半导体开关器件2可采用英飞凌公司制造的FP15R12W1T4型号的IGBT、富士通公司制造的2MB1200U2A-060-50型号的IGBT半导体模块、东芝公司制造的F10JZ47型号的晶闸管等。

接口电路3是本实用新型的便携式回路电阻测试仪与外部断路器连接的接口，其用于采集外部断路器的电压值和电流值。

接口电路3包括电流接口(I+，I-)和电压接口(U+，U-)。接口电路3与外部断路器连接的方式为机械式，比如卡扣、螺杆螺纹或接插件的形式。考虑到电流接口的电流值较大，因此电流接口采用较大的横截面积，且选用紫铜或黄铜材质制造的导线。由于电压接口不涉及通流，因此电压接口采用常规的导线即可。

控制测量电路4用于对本实用新型的便携式回路电阻测试仪进行开关机操作和测量操作。测量时，控制测量电路4产生一个触发脉冲到半导体开关器件2，实现电源电路1的导通，从而产生一个大电流流经外部断路器，此时，控制测量电路4通过接口电路3采集外部断路器的电压和电流，并根据欧姆定律计算出断路器的回路电阻值。

如图2所示，控制测量电路4包括高速芯片41、以及与该高速芯片41电连接的供电电池42、触发控制单元43、输出单元44、电压采集单元45、以及电流采集单元46。

高速芯片41是核心处理电路，是整个控制测量电路4的核心器件，其用于输出控制指令到输出单元44。

在本实用新型中，高速芯片41是意法半导体公司生产的STM32F103型号的芯片。

供电电池42，是用于给高速芯片41供电，保证其可靠运行的电源。

在本实用新型中，供电电池42的工作电压是DC3.7V，其是大佳满益厂商生产的503450型号的锂电池。

触发控制单元43用于在人机交互电路5工作时，控制高速芯片41根据人机交互电路5发送的指令工作。

在本实用新型中，触发控制单元43是意法半导体公司生产的AO3400型号的MOSFET。

输出单元44用于将高速芯片41的控制指令输出至人机交互电路5。通过物理按键54的操作，本实用新型的测试仪将测试得到的外部断路器的电阻值，电流等信息反馈到人机交互电路5的喇叭51和屏幕53。

在本实用新型中，输出单元44是MAIYOUT公司生产的MY2480-16P型号的语音模块。

电压采集单元45用于通过接口电路采集外部断路器的电压值，并将该电压传输给高速芯片41。

在本实用新型中，电压采集单元45是AD公司生产的AD620型号的芯片。

电流采集单元46用于通过接口电路3采集外部断路器的电流值，并将该电流传输给高速芯片41，高速芯片41同步接收电压信号和电流信号，通过欧姆定律，计算出所测的电阻值。

在本实用新型中，电流采集单元46是RMZZ公司生产的FL-400A型号的分流器。

如图3所示，人机交互电路5包括喇叭51、充电接口52、屏幕53、以及物理按键54。喇叭51和屏幕53与控制测量电路4的输出单元44电连接，充电接口52与电源电路1电连接，物理按键54与控制测量电路4的触发控制单元43电连接(图中未具体示出)。

当本实用新型的测试仪在使用过程中，单击物理按键54，可以查询当前电源电路1的电量，再次单击可以查询历史测试数据(电量和历史数据会在屏幕53上面显示)；长按物理按键54几秒钟，本实用新型的测试仪会开机；开机状态下单击物理按键54，进入测量模式，所测外部断路器的数值(电阻值和电流值)会显示在屏幕53上面。喇叭51会播报当次测量的电阻值。充电接口52是用于给电源电路1充电的接口。

喇叭51为常规的扬声器，如荣域华府公司制造的SPEAKER、Risym的3W16R、云开公司制造的4W8R、以及ELESKY公司制造的4.8W等。

充电接口52可选用TYPE-C接口、USB接口等。

屏幕53为常规的液晶显示屏，如2.4寸的TFT液晶显示屏、2.42寸的OLED屏均可，本实用新型所选的是晶奥公司的5.5寸oled显示屏。

物理按键54为常规的物理按钮，如领祥公司制造的轻触开关(4脚)、云辉公司制造的AC-01按钮开关等。

本实用新型的工作原理如下：人机交互电路5通过物理按键操作，使得控制测量电路4控制半导体开关器件2导通，进而控制电源电路1放电，释放出大电流信号，大电流信号经接口电路3的电流接口(I+，I-)流经外部断路器，控制测量电路4通过接口电路3的电压接口(U+，U-)采集外部断路器两端的电压值，并通过接口电路3的电流接口(I+，I-)采集外部断路器两端的电流值，然后控制测量电路4根据电压值和电流值进行计算，从而得出回路电阻值，并将电阻值和电流值等信息通过人机交互电路5进行显示，同时人机交互电路5通过自带的充电接口和喇叭，实现为电源电路1充电和语音播报电阻值功能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便携式回路电阻测试仪，包括电源电路、半导体开关器件、接口电路、控制测量电路、以及人机交互电路，其特征在于，电源电路的输出端与半导体开关器件的第一输入端电连接，半导体开关器件的输出端与接口电路的第一输入端电连接，接口电路的第二输入端与外部断路器电连接，接口电路的输出端与控制测量电路的第一输入端电连接，控制测量电路的第二输入端与人机交互电路的第一输入端电连接，人机交互电路的第二输入端与电源电路的输入端电连接，控制测量电路的输出端与半导体开关器件的第二输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的便携式回路电阻测试仪，其特征在于，电源电路采用汽车用三元锂电池。

3.根据权利要求1所述的便携式回路电阻测试仪，其特征在于，半导体开关器件是三极管、晶闸管、IGBT、或MOSFET，其耐压水平大于5V，通流能力大于300A，控制关闭延迟时间为386ns，控制接通延迟时间为40ns。

4.根据权利要求1所述的便携式回路电阻测试仪，其特征在于，

接口电路用于采集外部断路器的电压值和电流值；

接口电路与外部断路器连接的方式为机械式；

接口电路包括电流接口和电压接口；

电流接口采用紫铜或黄铜材质制造的导线；

电压接口采用常规的导线。

5.根据权利要求1所述的便携式回路电阻测试仪，其特征在于，

控制测量电路包括高速芯片、以及与该高速芯片电连接的供电电池、触发控制单元、输出单元、电压采集单元、以及电流采集单元；

高速芯片用于输出控制指令到输出单元；

供电电池用于给高速芯片供电，以保证其可靠运行；

触发控制单元用于在人机交互电路工作时，控制高速芯片根据人机交互电路发送的指令工作；

输出单元用于将高速芯片的控制指令输出至人机交互电路；

电压采集单元用于通过接口电路采集外部断路器的电压值，并将该电压值传输到高速芯片；

电流采集单元用于通过接口电路采集外部断路器的电流值，并将该电流值传输给高速芯片。

6.根据权利要求5所述的便携式回路电阻测试仪，其特征在于，

人机交互电路包括喇叭、充电接口、屏幕、以及物理按键；

喇叭和屏幕与控制测量电路的输出单元电连接；

充电接口与电源电路电连接；

物理按键与控制测量电路的触发控制单元电连接。

7.根据权利要求6所述的便携式回路电阻测试仪，其特征在于，充电接口为TYPE-C接口或USB接口，物理按键为轻触开关或按钮开关。

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