CN212808432U - 一种串联阻容吸收测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种串联阻容吸收测试装置，由下述部分组成：电阻测试单元、电容测试单元分别连接控制显示单元，控制显示单元、电容测试单元和电阻测试单元分别连接切换输出单元，切换输出单元的R输出端连接被测串联阻容吸收电路的电阻一端，切换输出单元的C输出端连接被测串联阻容吸收电路的电容不与电阻连接在一起的另一端。本实用新型具有：1.在只接两点的情况下自动测试出串联的阻容吸收的电阻值及电容值。2.测试速度快，测试精度高。3.便于携带、构成部件少、重量轻的特点。4.具有液晶显示屏，屏上除了可以显示测试数据外，还可以将测试数据保存并通过U盘导出。

Description

一种串联阻容吸收测试装置

技术领域

本实用新型涉及串联阻容吸收电路中电阻及电容值的自动测试装置。

背景技术

在高压输电领域各种半导体组件都需要并联电阻与电容串联在一起的阻容吸收电路。其对组件有着显著的保护作用。但是组成组件后往往需要测量每一只并联的阻容吸收值是否符合要求，以往使用万用表分别测量的办法来确认电阻及电容值是否正确，但是采用这种方法有以下弊端：

1)每个组件都需要测试两次，第一次选择电阻档位进行电阻测试，第二次选择电容档位进行电容测试。并且由于需要测试的组件数量庞大，重复工作强度大且效率低。

2)很多情况下阻容吸收电路只有两点引出即电阻的一端及电容的一端，其余都被环氧都封锁在模组内部，这种情况无法采用万用表进行相关测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种串联阻容吸收测试装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种串联阻容吸收测试装置，包括电源进线、电源模块单元、控制显示单元、电容测试单元、电阻测试单元、切换输出单元，所述电源进线连接电源模块单元，电源模块单元分别连接控制显示单元、电容测试单元、电阻测试单元和切换输出单元，所述电阻测试单元、电容测试单元分别连接控制显示单元，所述控制显示单元、电容测试单元和电阻测试单元分别连接切换输出单元，切换输出单元的R输出端连接被测串联阻容吸收电路的电阻一端，切换输出单元的C输出端连接被测串联阻容吸收电路的电容不与电阻连接在一起的另一端。

电源进线采用电源滤波器，电源滤波器内设有串联的保险和开关。

电源模块单元由开关电源和电源模块构成，开关电源用于将220V交流电压转换为+5V直流电压为控制显示单元、电容测试单元、电阻测试单元、切换输出单元提供+5V电压供电，电源模块将220V交流电压转换为±12V直流电压为电阻测试单元提供第二组供电。

控制显示单元由单片机和液晶显示屏构成，单片机主要用于设备测量控制采样及计算相关结果，液晶显示屏通过串口信号接收单片机处理结果并进行显示。

电容测试单元由555谐振电路模块构成。

电阻测试单元由信号发生模块、高频运算放大器模块、驱动模块、高精度宽带有效值直流转换器模块组成，信号发生模块通过驱动模块连接控制显示单元，信号发生模块与高频运算放大器模块连接，高精度宽带有效值直流转换器模块与控制显示单元连接，高频运算放大器模块和高精度宽带有效值直流转换器模块并联连接切换输出单元。

切换输出单元由4路5V继电器模块构成。

本实用新型在测试阻容吸收电路时只需要两根线分别接在电阻和电容的引出端，按下设备测试按键，控制显示单元控制自动切换测试单元，分别测试出电容值及电阻值，通过液晶屏显示并保存测试数据，并支持U盘数据输出。

本实用新型的特点如下：

1)可以在只接两点的情况下自动测试出串联的阻容吸收的电阻值及电容值。

2)测试速度快，测试精度高。测试全过程2秒内完成，电容测量可以适应1～5uF吸收电容，检测精度≤1％。电阻测量可以满足10Ω～100Ω之间的常用的吸收电阻，检测精度≤3％。

3)便于携带，该设备构成部件少，重量轻。

4)设备具有液晶显示屏，屏上除了可以显示测试数据外，还可以将测试数据保存并通过U盘导出。

附图说明：

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的测试连接图。

图3电容测试单元电路原理图。

图4是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式：

依据附图1和2，一种串联阻容吸收测试装置，包括电源进线1、电源模块单元2、控制显示单元3、电容测试单元4、电阻测试单元5、切换输出单元6，所述电源进线1连接电源模块单元2，电源模块单元2分别连接控制显示单元3、电容测试单元4、电阻测试单元5和切换输出单元6，所述电阻测试单元5、电容测试单元4分别连接控制显示单元3，所述控制显示单元3、电容测试单元4和电阻测试单元5分别连接切换输出单元6，切换输出单元6的C输出端连接被测串联阻容吸收电路的电容C3不与电阻连接在一起的另一端。电源模块单元2用于给控制显示单元3、电容测试单元4、电阻测试单元5、切换输出单元6提供供电电源。控制显示单元3先驱动电容测试单元4测试被测电容大小，再控制切换输出单元6切换到电阻测试，再驱动电阻测试单元5对被测电阻进行测试，并将测试结果显示在液晶触摸屏上。

依据附图3，其中R3、C3为被测串联阻容吸收电路的电阻和电容。电容测试单元4由555谐振电路模块RAP6构成电容测试电路。电阻R6、R7为两只RJ14-2k电阻，R6接在LM555集成电路的8脚及7脚之间，R7接在LM555集成电路的6脚和7脚之间，电容C2为2A104J100V涤纶电容，连接在LM555集成电路的1脚和5脚之间，电阻R8为RJ14-20k电阻，连接在LM555集成电路的1脚和3脚之间保证了输出电平稳定性。电容测试单元4PAP6通过PC0端与控制显示单元3的PC0端连接用于高电平信号输出，输出端R04端与切换输出单元6连接。通过LM555集成电路将被测电容大小转换成频率信号输送至控制显示单元3的STM32单片机进行高电平时间捕获，获得时间参数TH，检测根据公式1：

高电平宽度：C3＝TH/0.7(R6+R7)......................公式1计算出C3电容大小，至此电容值已确定。

例：在实际中我们在回路中连接了被测串联阻容吸收电路(电阻R3 30Ω串联电容C3 1.00uF)，单片机PC0口捕获采样到高电平时间TH为2.82mS换算为2820uS，R6和R7都是2kΩ电阻。C＝2820/(4000×0.7)得到电容大小为1.007uF。与我们接入的被测电容C3 1.00uF误差只有0.7％。

依据附图4具体说明本实用新型工作原理如下：

电源进线1设备采用CW2B-3A-T电源滤波器T1，电源滤波器T1内设有串联的保险F1及开关S1，将220V 50Hz市电经过电源滤波器T1内串联的开关S1和保险F1滤波后接入电源模块单元2使用。

电源模块单元2由开关电源G1RS-15-24V和电源模块G2LH20-10A12构成。开关电源G1用于将220V转换为+5V直流电压为控制显示单元3、电容测试单元4电阻测试单元5切换输出单元6提供+5V电压供电，电源模块G2将220V转换为±12V为电阻测试单元5提供第二组供电。

控制显示单元3由单片机电路板RAP5和液晶显示屏LCD1构成，单片机STM32F407ZGT6主要用于设备测量控制采样及计算相关结果，液晶屏DC10600W101通过串口PB10和PB11与单片机处理通讯并显示结果。

电阻测试单元5由AD9854DDS信号发生模块RAP1、THS4001高频运算放大器模块RAP2、AD9854DDS驱动模块RAP3、AD637高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4组成。信号发生模块RAP1通过驱动模块RAP3连接控制显示单元3，信号发生模块RAP1与高频运算放大器模块RAP2通过R01和R02端口连接，高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4与控制显示单元3通过PA5端口连接，高频运算放大器模块RAP2通过R03端口连接切换输出单元6，高频运算放大器模块RAP2通过R04端口和电阻R1、R2连接切换输出单元6，高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4通过R05端口、电阻R2连接切换输出单元6，高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4通过R04端口连接切换输出单元6。

切换输出单元6由4路5V继电器模块KAP1型号为4Relay module构成。4路5V继电器模块KAP1的R03、R04端口切换连接R输出端，4路5V继电器模块KAP1的R04、GND端口切换连接C输出端。

整个装置需要220V市电进行供电，电源进线1滤波后送至电源模块单元2，由开关电源G1RS-15-24V将220V转换为+5V直流电压为控制显示单元3、电容测试单元4、电阻测试单元5、切换输出单元6提供+5V电压供电。由电源模块G2LH20-10A12将220V转换为±12V为电阻测试单元5的THS4001高频运算放大器模块RAP2和AD637高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4提供第二路供电。

在测试中由控制显示单元3先对电容测试单元4输入频率进行检测计算并得到电容值。之后控制显示单元3控制切换输出单元6切换到电阻测试模式。控制显示单元3发送需要测试的2kHz频率按键信号编码，通过排线送至AD9854DDS驱动模块RAP3，在接收到需要测试的频率后AD9854DDS驱动模块RAP3驱动AD9854DDS信号发生模块RAP1发出频率为2kHz幅值为540mV的纯正弦波给THS4001高频运算放大器模块RAP2，此模块将540mV的信号放大至3.535V纯正弦波电压信号V送至被测串联阻容吸收电路的电阻R3和电容C3两端。AD637高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4通过电流采样电阻R2RJ17-100R将回路纯正弦波电压信号采样并转为直流有效值信号送入控制显示单元3得到回路中得电流值I，电阻R1RJ17-100R为限流电阻，保护AD637高精度宽带有效值直流转换器模块RAP4不会过流。根据电阻电容串联计算公式，本测试回路中电感非常小可以忽略的情况下总阻抗(回路总电压V÷回路总电流I)的平方等于回路电阻的平方+回路电容容抗的平方。

在本回路中得到公式2：

(V/I)²＝(R1+R2+R3)²+XC².....................公式2

在公式1中我们已经得到了电容值大小1.007uF。我们通过该电容值通过公式3可以计算出该电容在信号发生模块RAP1产生的2kHz纯正弦波下的容抗值XC。(其中f为2kHz，C是1.007uF)

XC＝1/(2πfC).............................公式3

根据公式3得到XC＝1/(2π×2000×1.007E(-6))≈79.02Ω由于需要计算的是被测电阻R3，由公式2推导出公式4

公式3中V为总回路施加的电压3.535V，I为STM32单片机采样电流采样电阻R2上电压计算得出的总回路电流值，XC为公式2计算出的回路容抗值，R1和R2都是已知的100R标准电阻。

计算就可得到被测R3得电阻值。

例：在实际中我们在回路中连接了被测串联阻容吸收电路(电阻R3 30Ω串联电容C3 1.00uF)

(3.535/0.01459)²＝(200+X)²+(79.02)²

先根据公式3求出了1.007uF的电容容抗为79.02Ω

我们采样R2电阻上电流得到回路中总电路为0.01459mA

计算得到R3的大小约为30.45Ω

与实际传入的R3 30Ω误差为1.5％。

至此回路中串联的R3和C3电阻都已得出，通过单片机上传至液晶屏显示最终结果。

Claims (7)

1.一种串联阻容吸收测试装置，包括电源进线(1)、电源模块单元(2)、控制显示单元(3)、电容测试单元(4)、电阻测试单元(5)、切换输出单元(6)，其特征在于：所述电源进线(1)连接电源模块单元(2)，电源模块单元(2)分别连接控制显示单元(3)、电容测试单元(4)、电阻测试单元(5)和切换输出单元(6)，所述电阻测试单元(5)、电容测试单元(4)分别连接控制显示单元(3)，所述控制显示单元(3)、电容测试单元(4)和电阻测试单元(5)分别连接切换输出单元(6)，切换输出单元(6)的R输出端连接被测串联阻容吸收电路的电阻一端，切换输出单元(6)的C输出端连接被测串联阻容吸收电路的电容不与电阻连接在一起的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种串联阻容吸收测试装置，其特征在于：电源进线(1)采用电源滤波器(T1)，电源滤波器(T1)内设有串联的保险(F1)及开关(S1)。

3.根据权利要求1所述的一种串联阻容吸收测试装置，其特征在于：电源模块单元(2)由开关电源(G1)和电源模块(G2)构成，开关电源(G1)用于将220V交流电压转换为+5V直流电压为控制显示单元(3)、电容测试单元(4)、电阻测试单元(5)、切换输出单元(6)提供+5V电压供电，电源模块(G2)将220V交流电压转换为±12V直流电压为电阻测试单元(5)提供第二组供电。

4.根据权利要求1所述的一种串联阻容吸收测试装置，其特征在于：控制显示单元(3)由包括单片机(RAP5)和液晶显示屏(LCD1) 构成，单片机(RAP5)主要用于设备测量控制采样及计算相关结果，液晶显示屏(LCD1)通过串口信号接收单片机(RAP5)处理结果并进行显示。

5.根据权利要求1所述的一种串联阻容吸收测试装置，其特征在于：电容测试单元(4)由555谐振电路模块(RAP6)构成。

6.根据权利要求1所述的一种串联阻容吸收测试装置，其特征在于：电阻测试单元(5)由信号发生模块(RAP1)、高频运算放大器模块(RAP2)、驱动模块(RAP3)、高精度宽带有效值直流转换器模块(RAP4)组成，信号发生模块(RAP1)通过驱动模块(RAP3)连接控制显示单元(3)，信号发生模块(RAP1)与高频运算放大器模块(RAP2)连接，高精度宽带有效值直流转换器模块(RAP4)与控制显示单元(3)连接，高频运算放大器模块(RAP2)和高精度宽带有效值直流转换器模块(RAP4)并联连接切换输出单元(6)。

7.根据权利要求1所述的一种串联阻容吸收测试装置，其特征在于：切换输出单元(6)由4路5V继电器模块(KAP1)构成。

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