CN211979009U - 发动机测试台架用恒流源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发动机测试台架用恒流源装置，用于为被标定对象（11）提供电流，所述恒流源装置包括电气保护模块（1）、起动控制模块（2）、主控模块（3）、调节模块（4）、发动机蓄电池（5）和显示模块（6）；所述电气保护模块的输入端连接电源输入线（9），电气保护模块的输出端连接起动控制模块的输入端，所述起动控制模块的输出端连接主控模块的输入端，所述主控模块的输出端上串联发动机蓄电池和被标定对象；所述调节模块能调节主控模块的输出端的电流值；所述显示模块能显示主控模块的输出端的电流值。本实用新型能满足发动机测试台架标定维护的大电流测试要求，输出电流值精度高且线性度好。

Description

发动机测试台架用恒流源装置

技术领域

本实用新型涉及恒流源装置，特别涉及一种柴油发动机测试台架用恒流源装置。

背景技术

柴油发动机的起动电机在起动过程的初期阶段，起动电流会迅速达到峰值，随着发动机转速上升，起动电流随之下降，起动电流归零时起动过程结束。常温环境下起动电流的峰值一般在300至500A之间，低温环境下峰值可达1000A以上。为合理验证起动电机的综合性能，在发动机台架性能测试（尤其是低温冷库性能试验）中，起动电流的数值测量是判定起动电机性能好坏的重要技术参数依据。起动电流的数值测量范围一般在0至1500A之间，测量误差不允许超过0.3%。

试验室测量起动电流的常规手段是利用电流互感器将大电流转换为弱电信号（通常在0~10V或4~20mA之间），测试软件通过信号变送器读取低电压信号后，按照电流互感器量程范围（量程最小值称为零度，量程最大值称为满度）进行换算，得出实际电流测量值。在实际使用过程中，由于受电流互感器、信号变送器等元器件状态变化，测量结果可能存在偏差，同时根据电流互感器的量程在测试软件中模拟计算标定零度（0A）与满度（1500A），其测量结果线性偏移度、精度与实际值很难保证一致。针对上述问题，理想解决方案是采用恒流源产品定期对测试台架进行期间核查，恒流源装置为测试台架中的被标定对象提供标准电流，如果被标定对象自身测得的电流数值与标准电流数值的偏差超出允许范围，则需要及时修正，以保证标定回路中的电流测量的准确性。而现有的恒流源产品通常为高电压、低电流输出的特征，无法提供发动机测试台架标定维护的所需要的大电流。因此，亟需一种能产生大电流且高精度的恒流源装置来满足发动机测试台架精准对标的使用需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种发动机测试台架用恒流源装置，该恒流源装置能为被标定对象提供大电流作为标准电流，用以校对被标定对象的自身测得电流数值。

本实用新型是这样实现的：

一种发动机测试台架用恒流源装置，用于为被标定对象提供电流，所述恒流源装置包括电气保护模块、起动控制模块、主控模块、调节模块、发动机蓄电池和显示模块；

所述电气保护模块的输入端连接电源输入线，电气保护模块的输出端连接起动控制模块的输入端，所述起动控制模块的输出端连接主控模块的输入端，所述主控模块的输出端上串联有发动机蓄电池和被标定对象；所述调节模块能调节主控模块的输出端的电流值；所述显示模块能显示主控模块的输出端的电流值。

所述主控模块包括滤波整形电路单元、A/D转换电路单元、单片机、场效应管和数据通讯解码单元；

所述滤波整形电路单元的输入端为主控模块的输入端，滤波整形电路单元包括第一输出端和第二输出端，分别为A/D转换电路单元和单片机提供工作电压；所述A/D转换电路单元的输入端连接场效应管的漏极；所述单片机的第一输入端连接调节模块，第二输入端连接A/D转换电路单元的输出端，第一输出端连接场效应管的栅极，第二输出端连接显示模块，单片机还通过数据通讯解码单元与电脑端实现数据传输；所述场效应管的漏极和源极构成主控模块的输出端，场效应管的漏极接发动机蓄电池的正极，发动机蓄电池的负极和场效应管的源极之间串接被标定对象。

所述起动控制模块包括起动按钮和具有自锁回路的交流接触器。

所述电气保护模块包括保护开关和出触电保护器。

本实用新型通过电气保护模块和起动控制模块为主控模块提供工作电压，主控模块中由高性能的单片机芯片和功率管元器件-场效应管配合工作为被标定对象提供标准电流，调节模块经单片机控制场效应管的栅极，从而调整场效应管的漏极和源极之间的电流值大小，主控模块中的单片机芯片和A/D电流转换单元配合工作得到主控模块的输出端的标准电流值并输出给显示模块，用于校对被标定对象自身测得的电流值。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：满足大电流的测试要求，输出电流值精度高且线性度好，能实现从零度到满度的多点绘线标定，有效抑制标定结果的偏移度，亦保证了标定精度。

附图说明

图1为本实用新型发动机测试台架用恒流源装置的结构示意图；

图2为本实用新型的主控模块的结构示意图。

图中，1电气保护模块，11被标定对象，2起动控制模块，3主控模块，31滤波整形电路单元，32 A/D电路转换单元，33单片机，34场效应管，35数据通讯解码单元，4调节模块，5发动机蓄电池，6显示模块，7接线，9电源输入线，10电脑端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1，一种发动机测试台架用恒流源装置，包括电气保护模块1、起动控制模块2、主控模块3、调节模块4、发动机蓄电池5和显示模块6。电气保护模块1的输入端连接电源输入线9，电源为AC 220V市电，电气保护模块1的输出端连接起动控制模块2的输入端，电气保护模块1包括保护开关和触电保护器，当后端的元器件出现短路、过载或者有人触电时，电气保护模块1能及时切断输出。起动控制模块2包括起动按钮和具有自锁回路的交流接触器，其功能是整个装置的电源开启和切断。

参见图2，主控模块3包括滤波整形电路单元31、A/D转换电路单元32、单片机33、场效应管34和数据通讯解码单元35。滤波整形电路单元31的输入端与起动控制模块2的输出端连接，滤波整形电路单元31的输出端包括第一输出端和第二输出端，AC 220V市电经滤波整形电路单元31后由第一输出端输出为12V直流、由第二输出端输出为5V直流，第一输出端为A/D转换电路单元32提供工作电压，第二输出端为单片机33提供工作电压。场效应管34包括栅极、漏极和源极，漏极和源极作为主控模块3的输出端，发动机蓄电池5和被标定对象11依次串联在漏极和源极之间。

单片机33的第一输入端连接调节模块4，第二输入端连接A/D转换电路单元32的输出端，第一输出端连接场效应管34的栅极，第二输出端连接显示模块6。本实施例中，单片机33的型号为STC15F2K32S2-28I LQFP-44，单片机33的输入端和输出端根据所需连接的模块或单元可以是多个输入/输出引脚。调节模块4用于调节主控模块3的输出端的电流值，本实施例中，调节模块4由两个编码器组成，编码器型号为OMRON E6B2-CWZ6C。当旋转编码器进行设置时，每旋转一定角度，发出一个脉冲信号给单片机33，单片机33计算获得的脉冲信号的次数及两个脉冲信号的间隔周期，从而计算出此次要调节的幅度，进而调整单片机输出给场效应管34的栅极的电压占空比，以调节场效应管34的漏极和源极之间的电流大小，从而实现主控模块3的输出端的不同电流值。单片机33还提供接口与数据通讯解码单元35连接，数据通讯解码单元35提供接口连接电脑端10，本实施例中，数据通讯解码单元35的芯片型号为MAX485CSA。数据通讯解码单元35能完成RS485通讯格式的标准电平电压和单片机33可识别的TTL5V电平电压之间的转换，从而实现数据传输。单片机33通过数据通讯解码单元35实现与电脑端10的双向数据传输，电脑端10上的软件可对单片机33进行控制或读取数据。

场效应管34的栅极与单片机33的的第一输出端连接，场效应管34的漏极连接发动机蓄电池5的正极，发动机蓄电池5的负极和场效应管34的源极之间串接被标定对象11。场效应管34在漏极和源极导通的情况下与发动机蓄电池5、被标定对象11构成标定回路，同时场效应管34的漏极和源极分别通过接线7与发动机蓄电池5和被标定对象11连接，发动机蓄电池5和被标定对象11之间通过接线7连接，接线7的线径在95平方毫米以上，发动机蓄电池5为标定回路提供工作电压，单个发动机蓄电池5的最大电流可达200A，根据被标定对象11的实际需求，可采用多个发动机蓄电池5混联（24V）或并联（12V）来满足使用需求。本实施例中，场效应管34的单个型号为IRFP4110（参数为100V180A），其数量可根据被标定对象11的实际需求进行配置，当场效应管34的数量为十个且并联连接组成，主控模块3的输出端实现最大可支持100V1800A，且场效应管34配备散热器。

A/D转换电路单元32的输入端连接场效应管34的漏极，A/D转换电路单元32的输出端连接单片机33的第二输入端，本实施例中，A/D转换电路单元的芯片型号为ADS8344NB 16位A/D转换器芯片。A/D转换电路单元32采集场效应管34的漏极的电压数值并将模拟量转换为单片机33可识别的数字量信号，送到单片机33中并计算得出主控模块3为被标定对象11提供的实时电流值。

显示模块6用于实时显示主控模块3中的重要数据，包括调节模块4设置的电流值和主控模块3的输出端的实际电流值，用于实时了解测试情况。本实施例中，显示模块6采用的型号为TJC4827X543_011C的显示屏，显示模块6提供TTL接口，可直接与单片机33通讯。

本实用新型的工作过程如下：将被标定对象与主控模块的输出端连接；按下起动控制模块的起动按钮后，带自锁回路的交流接触器吸合，交流220V电压进入主控模块，经过滤波整形电路单元作变压处理后，分别从滤波整形电路单元的第一输出端和第二输出端输出±12V直流及±5V直流，并分别提供给A/D转换电路单元及单片机作为工作电压；通过调节模块控制主控模块的输出电流供被标定对象使用，通过A/D转换电路单元获取标定回路的实际电流值并输出给显示模块作为标准电流值。被标定对象的自身配备电流测量单元，其输出的电流值与标准电流值进行对标，达到修正被标定对象测量偏差的目的。本实施例中，被标定对象的电流测量单元包括电流互感器、电流采集模块和组态测试软件，其中电流采集模块的型号为泓格I-7017RC，电流互感器将一次侧大电流转换为二次侧的弱电流信号（量程范围4~20mA），电流采集模块与组态测试软件通过串口（RS485）实现通讯并显示电流值。

本实用新型发动机测试台架用恒流源装置由电气保护模块和起动控制模块为主控模块提供工作电压，发动机蓄电池为标定回路提供工作电压，调节模块能调整主控模块的输出端电流，显示模块能显示主控模块的输出端电流值，主控模块的输出端电流供被标定对象使用，以达到精确校对被标定对象自身测得电流数值的目的。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种发动机测试台架用恒流源装置，用于为被标定对象（11）提供电流，其特征在于：所述恒流源装置包括电气保护模块（1）、起动控制模块（2）、主控模块（3）、调节模块（4）、发动机蓄电池（5）和显示模块（6）；

所述电气保护模块（1）的输入端连接电源输入线（9），电气保护模块（1）的输出端连接起动控制模块（2）的输入端，所述起动控制模块（2）的输出端连接主控模块（3）的输入端，所述主控模块（3）的输出端上串联有发动机蓄电池（5）和被标定对象（11）；所述调节模块（4）能调节主控模块（3）的输出端的电流值；所述显示模块（6）能显示主控模块（3）的输出端的电流值。

2.根据权利要求1所述的发动机测试台架用恒流源装置，其特征在于：所述主控模块（3）包括滤波整形电路单元（31）、A/D转换电路单元（32）、单片机（33）、场效应管（34）和数据通讯解码单元（35）；

所述滤波整形电路单元（31）的输入端为主控模块（3）的输入端，滤波整形电路单元（31）包括第一输出端和第二输出端，分别为A/D转换电路单元（32）和单片机（33）提供工作电压；所述A/D转换电路单元（32）的输入端连接场效应管（34）的漏极；所述单片机（33）的第一输入端连接调节模块（4），第二输入端连接A/D转换电路单元（32）的输出端，第一输出端连接场效应管（34）的栅极，第二输出端连接显示模块（6），单片机（33）还通过数据通讯解码单元（35）与电脑端（10）实现数据传输；所述场效应管（34）的漏极和源极构成主控模块（3）的输出端，场效应管（34）的漏极接发动机蓄电池（5）的正极，发动机蓄电池（5）的负极和场效应管（34）的源极之间串接被标定对象（11）。

3.根据权利要求1所述的发动机测试台架用恒流源装置，其特征在于：所述起动控制模块（2）包括起动按钮和具有自锁回路的交流接触器。

4.根据权利要求1所述的发动机测试台架用恒流源装置，其特征在于：所述电气保护模块（1）包括保护开关和触电保护器。

Images