CN213633620U - 一种回路电阻测试仪 - Google Patents

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周文通
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Abstract

本实用新型公开了一种回路电阻测试仪,涉及回路电阻试验装置领域,包含测试电路模块、控制器模块、显示模块和电源模块,所述测试电路模块和显示模块分别与控制器模块连接,所述测试电路模块包含供电转换电路、A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块;所述电源模块通过供电转换电路分别与A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块连接,所述A/D电流检测模块、A/D电压检测模块分别经过信号调理模块连接CPU模块,所述CPU模块和人机交互模块连接;本实用新型可以测量运行状态下的直流电阻,也可以测量断电状态下的回路电阻,在保证测量精度的前提下减少了设备的停电率,有效的提高了设备的使用率。

Description

一种回路电阻测试仪
技术领域
本实用新型涉及回路电阻试验装置领域,尤其涉及一种回路电阻测试仪。
背景技术
低压配电网是电力系统中的重要组成部分,而低压断路则是低压配电网中的关键节点。低压断路器、低压导电回路中回路电阻是评价其运行状态的重要指标。回路电阻反映了设备的工作状态,它加剧了设备在运行时的损耗,也导致了温度的升高,是设备载流能力与短路电阻切断能力的一种体现,直接影响到开关设备分、合闸的可靠性以及运行的安全性。回路电阻测试仪则是测量各种开关类设备接触电阻、回路电阻的专用仪器,精度一般可达0.01μΩ。目前对回路电阻的测量方法有超导量子器件测量、电解槽法,三次谐波法以及四线法。
传统的测量方法一般采用四线法测试,电流源经I+、I-两端口供给被测电阻电流,输出电流大小I有电流检测模块计算得出。电压表测出待测电阻两端的电压降V,经电压检测模块计算得出。测量模块测出I、V,再经由计算模块算出被测电阻的阻值,该阻值就是被测设备的回路电阻值。
在使用四线法测试时,需要外接直流电源,并且在测试时,待测系统需处于断电状态,待测品的一端或双端进行接地。因此,在实际测量中,需要额外进行断电操作及接地电缆的连接,增加了工作量及劳动强度,使用的限制较多,降低了测量效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中实际测量中,需断电接地导致工作效率低的问题提供一种回路电阻测试仪。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种回路电阻测试仪,包含测试电路模块、控制器模块、显示模块和电源模块,所述测试电路模块和显示模块分别与控制器模块连接,所述电源模块分别与测试电路模块、控制器模块和显示模块连接,用于提供所需电能;
所述测试电路模块包含供电转换电路、A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块;
所述电源模块通过供电转换电路分别与A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块连接,所述A/D电流检测模块、A/D电压检测模块分别经过信号调理模块连接CPU模块,所述CPU模块和人机交互模块连接;
所述信号调理模块包含第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管,其中:所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口,第一放大器的输出口连接第一输出端;所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口,第二放大器的输出口连接第二输出端;所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间;所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间;所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间;所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口,第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口;所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口,第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口;所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口,第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口;所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口,第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。
作为本实用新型一种回路电阻测试仪的进一步优选方案,所述电源模块包含市电模块以及与其连接的供电转换电路;
所述供电转换电路包含DC12V电压输入端、第一二极管、第一电容、第二电容、LM2576S-5.0电源芯片、第二二极管、第一电感、第三电容、5V电压输出端、5V电压输入端、第四电容、TPS7A7001电源芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容和3.3V电压输出端;
所述DC12V电压输入端分别连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端和LM2576S-5.0电源芯片的VIN端,第一二极管的另一端分别与第一电容的另一端、第二电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的EN#端、LM2576S-5.0电源芯片的GND端、第二二极管的正极、第三电容的一端连接并接地;所述第二二极管的负极分别连接LM2576S-5.0电源芯片的VOUT端和第一电感的一端,第一电感的另一端分别与第三电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的FB端、5V输出端连接;
5V输入端分别与第四电容的一端、TPS7A7001电源芯片的EN端和TPS7A7001电源芯片的IN端,第四电容的另一端接地,TPS7A7001电源芯片的GND端与第一电阻的一端连接,第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和TPS7A7001电源芯片的FB端,第二电阻的另一端分别与第五电容的一端、TPS7A7001电源芯片的OUT端、3.3V输出端,所述第五电容的另一端接地。
作为本实用新型一种回路电阻测试仪的进一步优选方案,还包含一电源管理模块,所述电源模块通过电源管理模块分别与测试电路模块、控制器模块和显示模块连接。
作为本实用新型一种回路电阻测试仪的进一步优选方案,所述电源管理模块包含采样滤波电路、磁偏检测电路、DSP模块、CPLD模块、隔离驱动电路、功率放大电路、远程通讯模块;所述采样滤波电路、磁偏检测电路、功率放大电路、远程通讯模块连接在DSP模块的相应端口上,所述DSP模块通过CPLD模块连接隔离驱动电路。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1.本实用新型克服了传统测量仪只能在被测对象断电情况下使用的缺点,采集的电流信号与电压信号经仪器处理后,可以得出带电状态下回路电阻的实际大小,增大了仪器的适用范围;信号调理模块能够自动调节增益数值,当强度超过预设的幅度时,信号调理模块降低增益使得检波器输出受到限制甚至不放大;当强度低于预设的幅度时,信号调理模块仍执行预设的增益使得弱信号得以正常放大;
2.本实用新型采用了CPU对测量结果进行计算、处理,大大提高了测量结果的精确性;本实用新型通过回路电阻的实际工作电流越大,电压差越大,测量越精确,对于供电高度密集、负荷集中、低压设备负荷较重的区域有着很大的意义。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构原理图;
图2是本实用新型的电流测试原理图;
图3是本实用新型信号调理模块结构原理图;
图4是本实用新型的供电转换电路电路图
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。
一种回路电阻测试仪,如图1所示,包含测试电路模块、控制器模块、显示模块和电源模块,所述测试电路模块和显示模块分别与控制器模块连接,所述电源模块分别与测试电路模块、控制器模块和显示模块连接,用于提供所需电能;
如图2所示,所述测试电路模块包含供电转换电路、A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块;
所述电源模块通过供电转换电路分别与A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块连接,所述A/D电流检测模块、A/D电压检测模块分别经过信号调理模块连接CPU模块,所述CPU模块和人机交互模块连接;
考虑到带电状态下的安全性以及便捷性,电流信号的采集使用电流钳,电流钳在原理上可以看成一个简单的电流变压器,它可以将流过设备的实际电流大小成比例的翻遍,为了产生一个能用过相应倍数比例的输出水平,交流电流探头内置特有的探头线圈架,为了能够适应不同的点流量程,在钳形线圈上的匝数需设计成整数倍。电流信号很难直接供给检测仪器内部的检测芯片,需经过电流信号向电压信号的转换后,才能被准确识别,因此IV转换电路是必须的。IV转换电路将电流信号转换为相应的电压信号,然后通过中间的程控放大芯片,将电压信号调整到合理的幅值范围,这样可以有效的提高测量的精确度。A/D转换模块是测量的核心部分,需要有较好的测量精度与测量速度,这样能够在有限时间内得到足够的样本数据进行数据处理计算,提高测量精度。电磁隔离部分保证了电流测量电路部分与控制CPU模块能够完全隔离,保证测量安全。CPU模块进行电流数据的数字量采集与计算,通过高速通信接口与A/D转换模块连接。为了能够保证大量数据的电流数据及时读取与运算,CPU需要使用高速的处理芯片。
如图3所示,所述信号调理模块包含第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管,其中:所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口,第一放大器的输出口连接第一输出端;所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口,第二放大器的输出口连接第二输出端;所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间;所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间;所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间;所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口,第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口;所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口,第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口;所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口,第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口;所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口,第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。
所述电源模块包含市电模块以及与其连接的供电转换电路;
如图4所示,所述供电转换电路包含DC12V电压输入端、第一二极管、第一电容、第二电容、LM2576S-5.0电源芯片、第二二极管、第一电感、第三电容、5V电压输出端、5V电压输入端、第四电容、TPS7A7001电源芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容和3.3V电压输出端;
所述DC12V电压输入端分别连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端和LM2576S-5.0电源芯片的VIN端,第一二极管的另一端分别与第一电容的另一端、第二电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的EN#端、LM2576S-5.0电源芯片的GND端、第二二极管的正极、第三电容的一端连接并接地;所述第二二极管的负极分别连接LM2576S-5.0电源芯片的VOUT端和第一电感的一端,第一电感的另一端分别与第三电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的FB端、5V输出端连接;
5V输入端分别与第四电容的一端、TPS7A7001电源芯片的EN端和TPS7A7001电源芯片的IN端,第四电容的另一端接地,TPS7A7001电源芯片的GND端与第一电阻的一端连接,第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和TPS7A7001电源芯片的FB端,第二电阻的另一端分别与第五电容的一端、TPS7A7001电源芯片的OUT端、3.3V输出端,所述第五电容的另一端接地。
电压采集的方式为双探针直接获取接触电阻两端的电压,所以这种采集方法简单便捷,适合现场应用。采集的电压信号一般幅值较高,所以不能直接送给仪器内部芯片。因此需要经过一段一级高精度的分压转换,将信号成比例的缩小至合理的幅值范围供给后级测量电路。程控放大电路负责将幅值缩小后的电压信号进行比例放大供给后级A/D转换芯片,以适应不同的现场测试电压,提高测量精度。电压信号的测量部分与电流信号的测量部分是相互独立隔离的,因此电压信号测量部分需要使用单独的A/D芯片进行信号转换。电磁隔离部分保证了电压测量电路部分与控制CPU模块能够完全隔离,保证测量安全。电压测量部分可以与电流测量部分共用CPU测量模块,这样可以节省电路资源,同时保证了测量信号的同步性,利于提高计算精度。
所述运算放大器采用的型号为LF356。所述AD转换芯片Q采用的型号为LM331。所述三极管N1为NPN型。所述人机界面包含蓝牙模块、液晶模块、按键模块。所示蓝牙模块用于数据传输;所示液晶模块用于显示回路系统中的电流、电压参数;所述按键模块用于对系统参数进行设定。配电系统中的低压断路器、低压导电回路正常运行时有一定的电流流过,该电流在流过开关或者回路时会产生相应的电压,该电流在流过开关或者回路时,会产生相应的电压,在电流恒定时,阻值越大,电压也就越大。通过对该电压以及实际运行电流的测量,可以计算得出回路实际运行中接触电阻的大小。
还包含一电源管理模块,所述电源模块通过电源管理模块分别与测试电路模块、控制器模块和显示模块连接。
所述电源管理模块包含采样滤波电路、磁偏检测电路、DSP模块、CPLD模块、隔离驱动电路、功率放大电路、远程通讯模块;所述采样滤波电路、磁偏检测电路、功率放大电路、远程通讯模块连接在DSP模块的相应端口上,所述DSP模块通过CPLD模块连接隔离驱动电路。
本实用新型克服了传统测量仪只能在被测对象断电情况下使用的缺点,采集的电流信号与电压信号经仪器处理后,可以得出带电状态下回路电阻的实际大小,增大了仪器的适用范围;信号调理模块能够自动调节增益数值,当强度超过预设的幅度时,信号调理模块降低增益使得检波器输出受到限制甚至不放大;当强度低于预设的幅度时,信号调理模块仍执行预设的增益使得弱信号得以正常放大;
本实用新型采用了CPU对测量结果进行计算、处理,大大提高了测量结果的精确性;本实用新型通过回路电阻的实际工作电流越大,电压差越大,测量越精确,对于供电高度密集、负荷集中、低压设备负荷较重的区域有着很大的意义。
最后应说明的几点是:首先,在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变,则相对位置关系可能发生改变;
其次:本实用新型公开实施例附图中,只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计,在不冲突情况下,本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合;
最后:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,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、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种回路电阻测试仪,其特征在于:包含测试电路模块、控制器模块、显示模块和电源模块,所述测试电路模块和显示模块分别与控制器模块连接,所述电源模块分别与测试电路模块、控制器模块和显示模块连接,用于提供所需电能;
所述测试电路模块包含供电转换电路、A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块;所述电源模块通过供电转换电路分别与A/D电流检测模块、A/D电压检测模块、信号调理模块、CPU模块和人机交互模块连接,所述A/D电流检测模块、A/D电压检测模块分别经过信号调理模块连接CPU模块,所述CPU模块和人机交互模块连接;
所述信号调理模块包含第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管,其中:所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口,第一放大器的输出口连接第一输出端;所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口,第二放大器的输出口连接第二输出端;所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间;所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间;所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间;所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口,第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口;所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口,第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口;所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口,第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口;所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口,第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。
2.根据权利要求1所述的一种回路电阻测试仪,其特征在于:所述供电转换电路包含DC12V电压输入端、第一二极管、第一电容、第二电容、LM2576S-5.0电源芯片、第二二极管、第一电感、第三电容、5V电压输出端、5V电压输入端、第四电容、TPS7A7001电源芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容和3.3V电压输出端;
所述DC12V电压输入端分别连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端和LM2576S-5.0电源芯片的VIN端,第一二极管的另一端分别与第一电容的另一端、第二电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的EN#端、LM2576S-5.0电源芯片的GND端、第二二极管的正极、第三电容的一端连接并接地;所述第二二极管的负极分别连接LM2576S-5.0电源芯片的VOUT端和第一电感的一端,第一电感的另一端分别与第三电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的FB端、5V输出端连接;
5V输入端分别与第四电容的一端、TPS7A7001电源芯片的EN端和TPS7A7001电源芯片的IN端连接,第四电容的另一端接地,TPS7A7001电源芯片的GND端与第一电阻的一端连接,第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和TPS7A7001电源芯片的FB端连接,第二电阻的另一端分别与第五电容的一端、TPS7A7001电源芯片的OUT端、3.3V输出端连接,所述第五电容的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种回路电阻测试仪,其特征在于:还包含一电源管理模块,所述电源模块通过电源管理模块分别与测试电路模块、控制器模块和显示模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种回路电阻测试仪,其特征在于:所述电源管理模块包含采样滤波电路、磁偏检测电路、DSP模块、CPLD模块、隔离驱动电路、功率放大电路、远程通讯模块;所述采样滤波电路、磁偏检测电路、功率放大电路、远程通讯模块连接在DSP模块的相应端口上,所述DSP模块通过CPLD模块连接隔离驱动电路。
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