CN211928019U - 一种实用型继电器功率测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于，包括采样电路、A/D转换器、MCU微处理器和显示模块；所述采样电路分别采样通过继电器线圈两端的电压、电流和继电器开出开关的动作信号，输出端连接A/D转换器，将采样的信号传输给A/D转换器处理；所述A/D转换器接收采样电路输出信号，用于将采样的电压、电流的模拟信号转换成数字信号，输出端将该数字信号传递给MCU微处理器进行处理；所述显示模块连接单片机输出端，将信号显示在液晶屏上。本发明能够解决传统测量继电器动作功率误差较大的问题。

Description

一种实用型继电器功率测试仪

技术领域

本实用新型涉及电力领域，具体涉及一种实用型继电器功率测试仪。

背景技术

在我国，由于城市人口密集，用电量巨大，伴随着继电器的使用量也随之增多，为了保证继电器的安全、可靠、稳定的运行，了解和准确获取继电器动作时的电气参数对研究继电器的性能、特点具有重要意义。

目前我国用于测试继电器动作功率的便携式测试仪还停留在测量误差大、操作过程复杂、测试范围较窄等问题，往往一台测试仪仅能测量一小类继电器的功率，而且测量局限性较大，甚至有的测量工作是靠人工手动进行测试的，可想而知由此测得的测量结果必然存在着很大的误差。针对相关仪表测量误差较大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种实用型继电器功率测试仪，以解决现场工作人员测量继电器动作功率误差较大的问题。

为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案实现：

一种实用型继电器功率测试仪，包括采样电路、A/D转换器、MCU微处理器和显示模块；所述采样电路分别采样通过继电器线圈两端的电压、电流和继电器开出开关的动作信号，输出端连接A/D转换器，将采样的信号传输给A/D转换器处理；所述A/D转换器接收采样电路输出信号，用于将采样的电压、电流的模拟信号转换成数字信号，输出端将该数字信号传递给MCU微处理器进行处理；所述显示模块连接单片机输出端，将信号显示在液晶屏上。

进一步的，还包括电源模块；所述电源模块输入端连接直流或交流电，输出端输出可调直流电，所述输出端连接继电器线圈两端。

进一步的，还包括按键单元，所述按键单元低电平复位信号连接单片机的复位端口。

进一步的，所述采样电路包括超低失调运算放大器和高精度电阻。

进一步的，所述MCU微处理器采用STM32系列的ARM内核单片机。

进一步的，所述显示模块采用3.2寸大屏幕彩色工业液晶屏。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型采样电路采用超低失调电压运算放大器，确保信号的稳定传输，进一步提高采样精度，可以有效解决现场工作人员测量继电器动作功率误差较大的问题。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的实用型继电器功率测试仪的结构示意图；

图2是本实用新型一优选实施例的实用型继电器功率测试仪的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的实用型继电器功率测试仪的工作流程示意图；

图4是本实用新型一实施例的显示模块电路图；

图5是本实用新型一实施例中的3.3V电源模块电路图；

图6是本实用新型一实施例中LED电路图；

图7是本实用新型一实施例中程序录考电路；

图8是本实用新型一实施例中降压电源电路；

图9是本实用新型一实施例中锂电池充电管理电路；

图10是本实用新型一实施例中正负电源电路；

图11是本实用新型一实施例中复位电路；

图12是本实用新型一实施例中MCU微处理器；

图13是本实用新型一实施例中采样电路。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

请参照图1本实施例提供一种实用型继电器功率测试仪，包括电源模块、采样电路、A/D转换器、MCU微处理器、按键单元和显示模块。所述电源模块输入端连接220V直流或交流电，输出端输出0-220V可调直流电，输出端连接继电器线圈两端；所述采样电路分别采样通过继电器线圈两端的电压、电流和继电器开出开关的动作信号，输出端连接A/D转换器，将采样的信号传输给A/D转换器处理；所述A/D转换器接收采样电路输出信号，用于将采样的电压、电流的模拟信号转换成数字信号，输出端将该数字信号传递给微处理器进行处理；所述MCU微处理器用于接收A/D转换器的数字信号，是整个测试仪的核心部分，MCU微处理器将接收到的各种信号进行处理并输出，外接高速晶振电路、参考电压、复位电路；所述显示模块连接单片机输出端，将信号显示在液晶屏上;所述按键单元即复位电路，低电平复位信号连接单片机的复位端口。

在本实施例中，当电源模块给继电器线圈两端添加电压逐渐增大时，各个电源模块就会开始工作，逐级上报，采样实时电压、电流和功率，当电压达到一定量时，动作开关就会动作，此信号传递给单片机后就会立马采样此刻的动作电压、电流并传递给单片机计算出动作功率并将此信息显示在液晶屏上，当复位键按下时，动作数据就会清零，再将电压值调至0V就可开始下一组数据的测量。

在实施例中，采用STM32系列ARM内核单片机、超低失调运算放大器和高精度电阻组成的采样电路组成了该实用型继电器功率测试仪，所述的超低失调运算放大器能够将接收的信号稳定的传输出去，并能进行放大缩小等运算，所述电流采样回路设计为两个档位：0-200mA和0-1A；这两个档位在仪器内通过电流采样自动切换，不需要人为选择电流档位。在不同的电流回路中，串入高精度的采样电阻进行采样，提高了采样的精度；所述STM32系列单片机内含高精度的A/D转换器，当动作开关动作时单片机的中断响应很快，在微秒级别，微处理器及时响应继电器的动作信号，读取继电器的动作电压和电流。所述达到了高精度测量的目的，从而实现了高精度测量和读取的技术效果，进而解决了测试误差较大的技术问题。

优选的，如图3所述，当所述给电源模块接上220V交流电时，经过电源模块的转换产生直流电经过继电器，在继电器线圈两端就会有一定的电压和电流流过，经过采样电路进行分部式的采样和计算处理包括：

步骤P01，所述给电源模块接上220V交流电时，按下电源开关，电源模块就会开始工作，电源模块输出端就能够向外输送0-220V可调直流电。

步骤P02，根据所述操作接着按下启动开关将输出电压加在继电器线圈两端，调节电压旋钮逐渐来增大电压值，由采样电路实时采样数据并等待动作信号。

步骤P03，通过采样电路将采样的模拟信号传递给A/D转换器进行处理，将模拟信号转换成数字信号，再传递给微处理器处理。

步骤P04，根据所述A/D转换器将数字信号传输到微处理器处理，再将信号发送出去。

步骤P05，根据所述微处理器处理完的数据输送到液晶屏上对实时数据和动作数据进行横向显示，方便数据进行对比，方便工作人员进行记录。

在本实施例中，由于该实用型继电器功率测试仪主要目的就是准确的测量继电器动作瞬间的功率值，由于现场工作环境的复杂性，继电器使用过程中的连接方式有所不同，考虑到继电器输入端可能与输出端有连接；优选的，使用隔离稳压电源模块将输入端接地端与输出端接地端进行区分隔离，这样就可以很好的进行输入输出间的隔离，保证测量的正常进行，同时将容易被干扰的线路尽量缩短线路长度，也在最大限度的避免线路中的不必要的干扰，增大测量结果的准确度。

具体地，插上电源插头，给电源模块供电，电源模块通过交直流转换和处理在输出端产生0-220V可调直流电源，然后将输出两端连接到继电器线圈两端，这样通过调节电压旋钮即可达到给继电器线圈两端添加连续可调电压的目的。继电器另外两端分别接5V隔离非稳压电源的输出电源端和光电耦合器的1号引脚，光耦的3号引脚与隔离非稳压电源的输出接地端相连接，光耦的6号引脚接5V电源，4号引脚接地，这样设计效果是只要动作开关闭合，光耦可迅速将此信号发送到微处理器进行响应，从而采样动作电压、电流和功率；并且可以不用考虑继电器输入端与输出端有无单线连接的问题。

在本实施例中，操作面板上，通过顺时针旋转电压调节旋钮即可增大给继电器线圈两端的外加电压，电压显示屏也会显示输出电压值，当电源模块正常工作时，绿色工作指示灯会持续显示，当发生故障时，红色故障灯也会持续发亮，警示线路故障，需要关闭电源进行检修。电源模块还配置了一台散热风扇，在电源模块温度过高时，风扇就会自动启动，为电源模块降低温度。操作面板上的四个橡胶插头其中两个绿色插头分别接继电器开出开关两端，红色和黑色插头分别接继电器线圈两端。

优选的，电压采样电路主要由一个电压跟随器组成，按照阻抗匹配将输入电压用分压电阻分为134份取其中的一份进行采样输入到运放的输入端，再传输给A/D转换器和微处理器进行转换、处理，即可计算出继电器两端的电压数值。电流采样电路分为0-200mA和0-1A两个档位分别采样，再经过电压跟随器、放大器进行放大，最后传递给A/D转换器和微处理器进行转换、计算。

在本实施例中，两个档位通过微处理器进行自动选择通过，两个档位电路利用继电器控制线路通断进行选择，并在微处理器选择信号发出端分别串联与门和或门来控制两个继电器导通。

具体地，A/D转换器作用在于将采样电路采集到的信号进行转换，将模拟信号转换成数字信号发送给微处理器进行读取和处理，A/D转换器外接参考电源，和供电电源，还有十五个采样通道，但此设计只用两个采样通道，分别连接电压采样端和电流采样端。

在本实施例中，STM32系列单片机的A/D转换器拥有1MHz的转换速率、12位转换精度、最多18个采样通道，通过A/D转换电路将测得的继电器动作电压和电流(电压信号)转换为数字信号送入单片机进行处理，该A/D转换电路具有功耗低，采样精度高，可靠性好、接口简便等特点。

具体地，微处理器作为整个设计的核心部分，几乎与每个部分都有连接，共有五组电源供电端；外接高速晶振电路；内部与A/D转换器连接，继电器动作开关采样信号输入端和动作电流、动作电压采样信号控制输出端分别连接微处理器两端，能够在动作瞬间（微秒级）确保信号接收和指令的发出；程序考录端也是连接在微处理器上，用以设置微处理器的工作方式、读取和发出指令；还有外部两复位电路连接微处理器，随时接收和发出复位指令。微处理器将转换好的数字信号进行处理，以固定的方式呈现在屏幕上。

如图2所示，优选的，本实施例中，将电流采样路段分为两个档位，分别为0-200mA和0-1A两个档位，并都串联了相应匹配的高精度采样电阻，再经过阻抗匹配和超低失调运算放大器进行信号稳定传输再计算，再经A/D转换器和微处理器进行处理，保证了采样的高精度性。

具体地，不同于以往的手动测试选择量程，当有外加电压通过继电器线圈时，通过运放将信号采样传输到A/D转换器再到微处理器自动判断选择档位进行电流采样计算，然后再计算出功率值一并显示在液晶屏上，避免了人为操作的长时间延迟性，当动作开关动作时也是同样的方式自动选择电流档位进行采样和计算，提高了采样精度。

优选的，电流采样分为两个档位，每个档位都匹配性的串联了一个1%的精密电阻来保证计算结果的准确性，在0-200mA的档位串联了1欧的精密采样电阻，在0-1A串联了0.1欧的精密采样电阻，再通过电压跟随器的信号稳定传输和放大器将信号放大计算，再经A/D转换器和微处理器的精密处理计算获得准确数值显示在液晶屏上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于，包括采样电路、A/D转换器、MCU微处理器和显示模块；所述采样电路分别采样通过继电器线圈两端的电压、电流和继电器开出开关的动作信号，输出端连接A/D转换器，将采样的信号传输给A/D转换器处理；所述A/D转换器接收采样电路输出信号，用于将采样的电压、电流的模拟信号转换成数字信号，输出端将该数字信号传递给MCU微处理器进行处理；所述显示模块连接单片机输出端，将信号显示在液晶屏上。

2.根据权利要求1所述的一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于：还包括一电源模块；所述电源模块输入端连接直流或交流电，输出端输出可调直流电，所述输出端连接继电器线圈两端。

3.根据权利要求1所述的一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于：所述MCU微处理器外接高速晶振电路、参考电压和复位电路。

4.根据权利要求1所述的一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于：还包括一按键单元，所述按键单元低电平复位信号连接单片机的复位端口。

5.根据权利要求1所述的一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于：所述采样电路包括超低失调运算放大器和高精度电阻。

6.根据权利要求1所述的一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于：所述MCU微处理器采用STM32系列的ARM内核单片机。

7.根据权利要求1所述的一种实用型继电器功率测试仪，其特征在于：所述显示模块采用3.2寸大屏幕彩色工业液晶屏。

Images