CN212364381U - 一种直流高压发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流高压发生器，包括MCU1控制模块、MCU2控制模块、第一降压模块、第二降压模块、网络模块、电压显示模块、电流显示模块、无线模块、电脑评分系统和采集模块。本实用新型解决了高度实物仿真直流高压发生器与真实设备高压相冲突的问题，既保持了原有设备所具备的操作功能，又降低了电压保证考试过程中考生的安全，同时能够实现自动评分，提高了考试效率。

Description

一种直流高压发生器

技术领域

本实用新型属于特种作业技术领域，具体涉及一种直流高压发生器。

背景技术

在特种作业领域，高压电工作业作为高危行业，一直以来备受关注，在设备操作过程中，由于都是10KV高压甚至更高，稍有操作失误，就会酿成事故，因此对高压作业人员进行培训就显得尤其重要；

当前高压电工中，电气试验的智能化培训考核一直处于空白状态，而用真正的实物进行考核又存在相当大的风险，有鉴于此研发出在不改变原设备结构以及原理的基础上进行降低电压，既保证了设备的功能，减轻了重量、体积、运输、安装成本。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种直流高压发生器，可实现保持了原有设备所具备的操作功能，又降低了电压保证考试过程中考生的安全，同时能够实现自动评分，提高了考试效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种直流高压发生器，包括MCU1控制模块、MCU2控制模块、第一降压模块、第二降压模块、网络模块、电压显示模块、电流显示模块、无线模块、电脑评分系统和采集模块，所述MCU1控制模块分别与MCU2控制模块、无线模块、第一降压模块、网络模块电压显示模块和采集模块电连接，所述第一降压模块与第二降压模块电连接，所述MCU2控制模块和电流显示模块电连接。

优选地，所述采集模块包括第一按钮、第二按钮、第三按钮、电位器、高频输出接线端和接地端。

优选地，所述MCU1控制模块和MUC2控制模块的型号均为MSP430F448。

优选地，所述第一降压模块的型号为MP20045，第二降压模块的型号为 LM2596-5.0。

优选地，所述第一按钮为测量按钮，第二按钮为高压通按钮，第三按钮为电源通/高压断按钮。

优选地，所述高频输出接线端与仿真氧化锌避雷器或直流高压发生柱相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)、本实用新型解决了高度实物仿真直流高压发生器与真实设备高压相冲突的问题，既保持了原有设备所具备的操作功能，又降低了电压保证考试过程中考生的安全，同时能够实现自动评分，提高了考试效率；

(2)、本实用新型通过对设备内部进行改造，保留了原设备的外观、器件布局、操作步骤、使用方法，包括被测试物体与实物完全一致，使考生在操作智能化设备的同时，又对真实设备有直观的认识；

(3)、直流高压发生器与直流高压发生柱采用2.4G(NRF24L01)无线通信，减少了两者之间的通信线，直流高压发生柱采用MSP430F4152(自带段码驱动)+段码LCD的方式，同样省去中间驱动芯片，减化了设计、节省了PCB 空间，节约了成本；

(4)、检测放电棒、接GND夹、设备接GND，采用同一IO口，每根接口线采用不同的阻值分别为30K，30K，30K，上位电阻采用10K，这样加大了IO口的利用率，节省PCB空间，可以减小成本同时简化了程序设计。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图；

图2为本实用新型的第一电气原理图；

图3为本实用新型的第二电气原理图；

图4为本实用新型第一降压模块给MCU供电电路图；

图5为本实用新型第一按钮与MCU1控制器连接电路图；

图6为本实用新型第二按钮与MCU1控制器连接电路图；

图7为本实用新型第三按钮与MCU1控制器连接电路图；

图8为本实用新型电位器与MCU1控制器连接电路图；

图9为本实用新型高频输出接线端与MCU1控制器连接电路图；

图10为本实用新型接地端与MCU1控制器连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-10所示，一种直流高压发生器，包括MCU1控制模块、MCU2控制模块、第一降压模块、第二降压模块、网络模块、电压显示模块、电流显示模块、无线模块、电脑评分系统和采集模块，所述MCU1控制模块分别与MCU2 控制模块、无线模块、第一降压模块、网络模块电压显示模块和采集模块电连接，所述第一降压模块与第二降压模块电连接，整个电路采用12V供电，经过第二降压模块降压成5V，再经过第一降压模块降压为3.3V，检测各接线是否正确，AD端分别采用了几种不同的电阻，采用二线制接法，电阻分压，同时紧临AD口旁边加了104电容，有效解决了AD拌动，从而影响，不同接线之间的误判问题，减化了接线，同时防止各信号之间产生干扰，所述MCU2控制模块和电流显示模块电连接，该设备独特之处在于，放电棒、接GND夹、设备接GND几个检测点，只需要通过一个AD口即可以检测出直流高压发生器与直流高压发生柱以及分别与接地排是否相连接，上拉电阻用10K，此3处 AD采集信号阻值均用30K，即当直流高压发生器的分频口的线与高压发生器相连时(30*10/40)，阻值变为7.5K；当经过氧化锌避雷器与接地排相连时((30K*30K)/(30K+30K)与10K并联)，阻值再次变化为6K；再当放电棒与直流高压柱接触时进行放电时(3个30K并联，然后再与10K上拉电阻并联)，阻值再次变化为5K；然后根据采集出来的AD值来进行判断具体是哪根接线，从而通过预先制定好的协议传给上位机进行智能判分，在此过程中，硬件上MCU 的AD口增加104电容，有效解决因抖动带来的判断不稳定的问题，软件上增加平滑与取平均值的处理，使用来判断接线的AD更加稳定。

具体而言，所述采集模块包括第一按钮、第二按钮、第三按钮、电位器、高频输出接线端和接地端，所述第一按钮为测量按钮，第二按钮为高压通按钮，第三按钮为电源通/高压断按钮，①第一按钮输入：0.75U/DC 1mA，②第二按钮：高压通，③第三按钮：电源通/高压断，④电位器：电压调节端口，⑤高频输出：接直流高压发生柱，⑥接地：接接地排。

具体而言，所述MCU1控制模块和MUC2控制模块的型号均为MSP430F448，此款MCU自带LCD驱动，此设计独特之处在于通过外部电阻 R32，R33，R34进行分压，实现段码LCD需要的偏置电压，省去了外部单独接段码驱动芯片。

具体而言，所述第一降压模块的型号为MP20045，第二降压模块的型号为 LM2596-5.0，通过LM2596将12V电压转换为5V，然后再经过低功耗的LDO， MP20045降为3.3V，给整个电路供电，电源转换采用模块化设计思路，使整个板子整齐有序，5V输出端特意增加了6VTVS，有效的防止了电源插拔带来了静电烧坏板子的情况。

具体而言，所述高频输出接线端与仿真氧化锌避雷器或直流高压发生柱相连；

打分系统：

一、当直流高压发生器是将真实仪器的所有功能通过仿真的方式实现，与被测试物体(仿真氧化锌避雷器亦是经过改造)相连：该系统采用两个MCU (主要是两段段码LCD，采用的MCU自带段码LCD驱动)一个用来显示氧化锌避雷施加电压，一个用来显示氧化锌避雷施加的电流和泄漏电流，当调节旋钮升电流时，进行相应的电压值显示，由于两个MCU相互独立所以工作互不干扰，仅通过串口通信进行，MUC1在自己显示的同时，即将数据传给MCU2，同时将具体的数值通过网口发送给上位机，上位机根据传过来的值判断操作步骤是否正确，从而进行打分；

二、当接通电源直流高压发生器高频输出端与直流高压发生柱底部相连，底部另一则与接地排相连，设备端GND与接地排相连，高压发生器顶部引出线与氧化锌避雷器相连，氧化锌避雷器另一端与接地排相连：此时虽然没有打开电源，但依然能够检测到接的每一条线，打开电源开关(此为一个开关量信号，打开时屏幕点亮，同时信号被MCU检测到)，检测到AD值在预先设定的范围内以后，通过预先既定的协议发送给上位机；

先将电压旋钮归0，此旋钮接MCU AD口(10位AD)，能够检测到满量程旋钮的转动，此时按下高压通按钮，并开始旋转调电流至1000UA，电压值也在同步上升,当检测到数值为1000UA时，通过即定的数值传输协议至上位机，此时按下0.75U DC1 mA，该旋钮为开关量检测，此时电压显示为 33.3*0.75＝25MA，即氧化锌避雷器的泄漏电流为25MA，将此协议传至上位机，原则上泄漏电流小于50ua算合格。

工作过程：

1、直流高压发生器高频输出端⑤与微安表高频输入端连接，微安表顶端与氧化锌避雷器一端连接，直流高压发生器仪表GND⑥与微安表GND、氧化锌避雷器另一端接接地排，形成回路；

2、打开电源开关，按下③，此时对④的阻值进行调整(必须先调为0，电位器旋钮不为0按高压通按钮无反应)，此时MCU1控制的电压表与MCU2 控制的电流表均显示0000；

3、按下高压断红灯亮，绿灯灭。旋转电位器至电流为1000uA,按① (0.75U/DC1MA按钮)电流显示为30uA(氧化锌避雷器电流小于50uA为合格)；

4、再按下0.75U/DC1MA按钮，旋转电位器电压至0，按下高压断按钮，关闭电源；

5、进行放电(放电棒接大地进行放电)；

6、最后进行拆除接线。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种直流高压发生器，其特征在于：包括MCU1控制模块、MCU2控制模块、第一降压模块、第二降压模块、网络模块、电压显示模块、电流显示模块、无线模块、电脑评分系统和采集模块，所述MCU1控制模块分别与MCU2控制模块、无线模块、第一降压模块、网络模块电压显示模块和采集模块电连接，所述第一降压模块与第二降压模块电连接，所述MCU2控制模块和电流显示模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种直流高压发生器，其特征在于，所述采集模块包括第一按钮、第二按钮、第三按钮、电位器、高频输出接线端和接地端。

3.根据权利要求2所述的一种直流高压发生器，其特征在于，所述MCU1控制模块和MUC2控制模块的型号均为MSP430F448。

4.根据权利要求3所述的一种直流高压发生器，其特征在于，所述第一降压模块的型号为MP20045，第二降压模块的型号为LM2596-5.0。

5.根据权利要求4所述的一种直流高压发生器，其特征在于，所述第一按钮为测量按钮，第二按钮为高压通按钮，第三按钮为电源通/高压断按钮。

6.根据权利要求4所述的一种直流高压发生器，其特征在于，所述高频输出接线端与仿真氧化锌避雷器或直流高压发生柱相连。

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