CN218445948U - 一种电压互感器自动负载箱控制系统 - Google Patents

Abstract

一种电压互感器自动负载箱控制系统，所属仪器仪表技术领域，控制系统包括控制单元、显示单元、操作单元、供电单元和通讯单元，其中，控制单元包括单片机控制器、控制输出模块和额定电流及电压切换模块；显示单元包括指示模块和数码管显示模块；操作单元按键控制及指示模块。本实用新型控制系统用于电压互感器自动负载箱，检验各类型电流电压互感器时作为被校互感器的二次负载，控制系统能够实现按键或通讯控制继电器切换各挡位负载值，能够大幅降低误差。

Description

一种电压互感器自动负载箱控制系统

技术领域

本实用新型属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种电压互感器自动负载箱控制系统。

背景技术

电压互感器负载箱工作原理上可以分为无源的阻抗器件以及由受控电压源和电流源组成的有源阻抗器件两大类。受控电压源和电流源可以通过电子放大器实现，也可以通过可调外电源实现。

制造厂家在设计互感器时，为了达到节省材料的目的，通常会把额定负荷下的比值误差调校到负值，把下限负荷下的比值误差调校到正值。电压互感器负载箱在互感器误差检定中不扮演标准计量器的角色，但因为互感器的误差与二次负荷值有关，因此负载箱的误差会对检定结果产生影响。因此，需要减小电压互感器负载箱的误差。

实用新型内容

为了实现对电压互感器的检测功能，提高效率和精度，解决减小电压互感器负载箱的误差问题，本实用新型提供一种电压互感器自动负载箱控制系统，用于检验各类型电流电压互感器时作为被校互感器的二次负载，按键或通讯控制继电器切换各挡位负载值，从而实现高效、精确的检测性能。其具体技术方案如下：

一种电压互感器自动负载箱控制系统，控制系统包括控制单元、显示单元和操作单元，所述显示单元和操作单元分别连接控制单元；所述控制单元包括单片机控制器1、控制输出模块6和额定电流及电压切换模块7，所述控制输出模块6连接单片机控制器1，所述控制输出模块6用于切换控制继电器信号，所述额定电流及电压切换模块7连接单片机控制器1，所述额定电流及电压切换模块7用于切换额定挡位对应显示；所述操作单元包括按键控制及指示模块8，所述按键控制及指示模块8连接单片机控制器1，所述按键控制及指示模块8用于切换挡位及切换对应显示；所述控制输出模块6的电路包括驱动芯片74HC595、APM4953、 NPN三极管和电阻；所述驱动芯片74HC595的数量为3个，3个所述驱动芯片74HC595串联；所述APM4953的数量为12个，12个所述APM4953之间为并联；每个驱动芯片74HC595 通过NPN三极管和电阻与4个APM4953连接。

上述技术方案中，所述显示单元包括指示模块2和数码管显示模块5，所述指示模块2 连接单片机控制器1，所述指示模块2用于根据操作发出提示音，进而助于判断是否操作成功；所述数码管显示模块5连接单片机控制器1，所述数码管显示模块5用于显示控制命令状态及当前挡位。

上述技术方案中，所述控制系统还包括供电单元，所述供电单元包括电源模块3，所述电源模块3连接单片机控制器1，所述电源模块3为控制系统提供工作电压。

上述技术方案中，所述控制系统还包括通讯单元，所述通讯单元包括通讯模块4，所述通讯模块4连接单片机控制器1，所述通讯模块4用于接收上位机控制信号并传输给单片机控制器。

上述技术方案中，所述单片机控制器1包括SH88F516单片机和时钟振荡器；所述SH88F516单片机连接时钟振荡器，所述单片机控制器1用于实现挡位切换及控制对应显示。

上述技术方案中，所述数码管显示模块5的电路包括数码管、74HC164、电阻和电容；所述数码管为0.4寸3位一体数码管，所述数码管的数量为2个，所述74HC164的数量为2个，每个所述数码管与一个74HC164连接；所述数码管还连接有电阻，所述74HC164连接电容。

控制系统通过接收按键控制及指示模块8选择挡位输出命令，或者接收通讯模块4的上位机命令给单片机控制器1，单片机控制器1控制输出模块6进行切换输出，同时输出给数码管显示模块5进行显示。

上述技术方案中，所述连接为电连接，所述电连接为有线或无线连接。

本实用新型的一种电压互感器自动负载箱控制系统，与现有技术相比，有益效果为：

一、本实用新型的SH88F516单片机是一种高速高效率8051兼容单片机。在同样振荡频率下，较之传统的8051芯片它具有运行更快速，性能更优越的特性。SH88F516保留了标准 8051芯片的大部分特性，这些特性包括内置256字节RAM和2个16位定时器/计数器，1 个UART和外部中断INT0和INT1。此外，SH88F516单片机还集成外置1024字节RAM，能够兼容8052芯片的16位定时器/计数器(Timer2)。该单片机还包括适合于程序和数据的 64K字节Flash存储器。SH88F516单片机不仅集成了如EUART，SPI等标准通讯模块，此外还集成了具有内建比较功能的ADC，PWM定时器以及模拟比较器(CMP)等模块。为了达到高可靠性和低功耗，SH88F516单片机内建有看门狗定时器，低电压复位功能，低电压检测功能和振荡器失效检测功能。此外SH88F516单片机还提供了2种低功耗省电模式。保证了系统高速高效率运行，同时节省耗能。

二、本实用新型控制输出模块中的74HC595是一款具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能的驱动芯片，移位寄存器和存储器分别具有独立的时钟信号，数据在SHCP的上升沿输入，在STCP的上升沿进入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入(DS)，和一个串行输出(Q7’)，和一个异步的低电平复位(MR)，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时(为低电平)，存储寄存器的数据输出到总线，从而使控制输出模块稳定切换控制继电器信号。

三、本实用新型控制输出模块中的APM4953是双P沟道MOSFET，内部两个独立P沟道金属氧化物场效应管。它有超低的导通电阻RDS(ON)，适合用LED显示屏，LED显示器驱动，也能够用来做负载开关或PWM开关，具有耐用性和可靠性极强，耐高温，低稳等恶劣工作环境等优点，满足现场频繁操作不易损坏的需求。

四、本实用新型控制系统的数码管显示模块选用0.4寸3位一体数码管，数码管具有功耗小、无热量、耐冲击和长寿命的优点。

五、本实用新型的单片机控制器为核心实现挡位切换及对应显示；指示模块根据操作发出提示音，用于确定是否操作成功；电源模块为整个电路提供工作电压；通讯模块接收上位机控制信号，传输给单片机控制器实现控制切换和对应指示显示；数码管显示模块显示控制命令状态及当前挡位；控制输出模块切换控制继电器信号；额定电流及电压切换模块用于切换额定挡位对应显示；按键控制及指示模块用于切换挡位及对应显示。本实用新型控制系统通过接收按键控制及指示模块选择挡位输出命令，或者接收通讯模块的上位机命令给单片机控制器，单片机控制器控制输出模块进行切换输出，同时输出给数码管显示模块进行显示。本实用新型的整个系统各个模块互相配合，实现用于检验各类型电流电压互感器时作为被校互感器的二次负载，按键或通讯控制继电器切换各挡位负载值，从而达到精确的检测精度，能够大幅降低误差，误差在±3％范围内。

六、本实用新型控制系统能够实现按键或通讯控制继电器切换各挡位负载值，方便现场操作。

附图说明

图1为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的示意图，其中：1-单片机控制器，2-指示模块，3-电源模块，4-通讯模块，5-数码管显示模块，6-控制输出模块，7-额定电流及电压切换模块，8-按键控制及指示模块。

图2为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的单片机控制器的电路图。

图3为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的指示模块的电路图。

图4为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的电源模块的电路图。

图5为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的通讯模块的电路图。

图6为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的数码管显示模块的电路图。

图7为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的控制输出模块的电路图。

图8为图7(a)的放大图。

图9为图7(b)的放大图。

图10为图7(c)的放大图。

图11为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的额定电流及电压切换模块的电路图。

图12为本实用新型一种电压互感器自动负载箱控制系统的按键控制及指示模块的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施案例和附图1-12对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。

实施例1

一种电压互感器自动负载箱控制系统，如图1-12所示，控制系统包括控制单元、显示单元和操作单元，显示单元和操作单元分别连接控制单元；其中，控制单元包括单片机控制器 1、控制输出模块6和额定电流及电压切换模块7，控制输出模块6连接单片机控制器1，额定电流及电压切换模块7连接单片机控制器1；其中，显示单元包括指示模块2和数码管显示模块5，指示模块2连接单片机控制器1，数码管显示模块5连接单片机控制器1；其中，操作单元包括按键控制及指示模块8，按键控制及指示模块8连接单片机控制器1。

控制系统还包括供电单元和通讯单元，供电单元包括电源模块3，电源模块3连接单片机控制器1。通讯单元包括通讯模块4，通讯模块4连接单片机控制器1。

其中，单片机控制器1包括SH88F516单片机和时钟振荡器；SH88F516单片机连接时钟振荡器，单片机控制器1用于实现挡位切换及对应显示。

其中，控制输出模块6的电路包括驱动芯片74HC595、APM4953、NPN三极管和电阻；驱动芯片74HC595的数量为3个，3个驱动芯片74HC595串联；APM4953的数量为12个， 12个APM4953之间为并联；每个驱动芯片74HC595通过NPN三极管和电阻与4个APM4953 连接。

其中，数码管显示模块5的电路包括数码管、74HC164、电阻和电容；数码管为0.4寸3 位一体数码管，数码管的数量为2个，74HC164的数量为2个，每个数码管与一个74HC164连接；数码管还连接有电阻，4HC164连接电容。

本实施例系统单片机控制器为核心实现挡位切换及控制对应显示；指示模块根据操作发出提示音，用于判断是否操作成功；电源模块为整个电路提供工作电压；通讯模块接收上位机控制信号，传输给单片机控制器实现控制切换和控制对应指示显示；数码管显示模块显示控制命令状态及显示当前挡位；控制输出模块切换控制继电器信号；额定电流及电压切换模块用于切换额定挡位对应显示；按键控制及指示模块用于切换挡位及切换对应显示。本实施例系统通过接收按键控制及指示模块选择挡位输出命令，或者接收通讯模块的上位机命令给单片机控制器，单片机控制器控制输出模块进行切换输出，同时输出给数码管显示模块进行显示。整个系统各个模块互相配合，实现用于检验各类型电流电压互感器时作为被校互感器的二次负载，按键或通讯控制继电器切换各挡位负载值，从而达到精确的检测精度，

本实施例的电压互感器自动负载箱控制系统用于控制FY69-A电压互感器负载箱，用于检验各类型电压互感器时作为被校互感器的二次负载。控制系统的额定工作电压：100V、100/ √3V、100/3V；工作电压范围：20～200％；额定伏安：0、1.25、2.5、3.75、5、6.25、7.5、 10、12.5、15、18.75、20、25、30、37.5、40、50、60、62.5、75、80、100、120、150、200、 250、300VA；功率因数：0.8、1.0；工作频率：50Hz、60Hz；准确度：有功部分：±3％；无功部分：±3％；试验电压：工频2KV/分钟。通讯：采用232通讯接口，适用MODBUS协议。

将负载箱的两接线端和被校电压互感器二次a与x端直接连接即可，经试用负载箱的误差在±3％范围内，大幅减少误差。

Claims (7)

1.一种电压互感器自动负载箱控制系统，控制系统包括控制单元、显示单元和操作单元，所述显示单元和操作单元分别连接控制单元；其特征在于，所述控制单元包括单片机控制器(1)、控制输出模块(6)和额定电流及电压切换模块(7)，所述控制输出模块(6)连接单片机控制器(1)，所述控制输出模块(6)用于切换控制继电器信号；所述额定电流及电压切换模块(7)连接单片机控制器(1)，所述额定电流及电压切换模块(7)用于切换额定挡位对应显示；

所述操作单元包括按键控制及指示模块(8)，所述按键控制及指示模块(8)连接单片机控制器(1)，所述按键控制及指示模块(8)用于切换挡位及切换对应显示；

所述控制输出模块(6)的电路包括驱动芯片74HC595、APM4953、NPN三极管和电阻；所述驱动芯片74HC595的数量为3个，3个所述驱动芯片74HC595串联；所述APM4953的数量为12个，12个所述APM4953之间为并联；每个驱动芯片74HC595通过NPN三极管和电阻与4个APM4953连接。

2.根据权利要求1所述的一种电压互感器自动负载箱控制系统，其特征在于，所述显示单元包括指示模块(2)和数码管显示模块(5)，所述指示模块(2)连接单片机控制器(1)，所述指示模块(2)用于根据操作发出提示音，进而助于判断是否操作成功；所述数码管显示模块(5)连接单片机控制器(1)，所述数码管显示模块(5)用于显示控制命令状态及当前挡位。

3.根据权利要求1所述的一种电压互感器自动负载箱控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括供电单元，所述供电单元包括电源模块(3)，所述电源模块(3)连接单片机控制器(1)，所述电源模块(3)为控制系统提供工作电压。

4.根据权利要求1所述的一种电压互感器自动负载箱控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括通讯单元，所述通讯单元包括通讯模块(4)，所述通讯模块(4)连接单片机控制器(1)，所述通讯模块(4)用于接收上位机控制信号并传输给单片机控制器。

5.根据权利要求1所述的一种电压互感器自动负载箱控制系统，其特征在于，所述单片机控制器(1)包括SH88F516单片机和时钟振荡器；所述SH88F516单片机连接时钟振荡器，所述单片机控制器(1)用于实现挡位切换及控制对应显示。

6.根据权利要求2所述的一种电压互感器自动负载箱控制系统，其特征在于，所述数码管显示模块(5)的电路包括数码管、74HC164、电阻和电容；所述数码管的数量为2个，所述74HC164的数量为2个，每个所述数码管与一个74HC164连接；所述数码管还连接有电阻，所述74HC164连接电容。

7.根据权利要求6所述的一种电压互感器自动负载箱控制系统，其特征在于，所述数码管为0.4寸3位一体数码管。

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