CN2916607Y - 便携式断路器机械特性测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式断路器机械特性测试仪，包括供电电源、单片机系统、触头采样电路、传感器和位移采样电路，单片机系统与触头采样电路、位移采样电路相连，位移采样电路与传感器相连，传感器与断路器相连，断路器与触头采样电路相连；所述单片机系统内嵌入有参考曲线和测试曲线的拟合比较单元；位移采样电路通过传感器采集断路器的行程信号，并对所述行程信号进行隔离放大处理后输出给单片机系统的A/D转换器。位移采样电路对位移传感器阻值的自动识别和测量技术，使本测试仪比以往的同类产品在使用方面具有更多的灵活性和更强的适应性；并在单片机系统内嵌入参考曲线和测试曲线的拟合比较单元，提供了测试曲线和参考曲线的比较显示，使本实用新型测试仪满足了国标要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种便携式断路器机械特性测试仪。
背景技术
现有断路器机械特性测试仪一般包括供电电源、单片机系统、触头采样电路和传感器，对于传感器采集的位移采样环节性能不够理想，有的采样电路结构复杂，增加较多的非线性环节，降低了可靠性和测量精度；当传感器损坏后，更换新的传感器时不同厂家、不同生产批次、不同标称电阻的传感器无法兼容，给测试仪的使用带来不便。
根据GB 1984-2003《高压交流断路器》的规定，在断路器型式试验前后都应记录空载机械行程特性曲线，以便于比较样品性能变化，在出厂试验中还可用于检验产品机械性能与型式试验的样品是否一致。目前市场上类似产品，大多不具备参考曲线记录及包络线拟合比较功能，使新国标不能得到有效推广和贯彻。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种便携式断路器机械特性测试仪，该测试仪通过位移采样电路对位移传感器阻值的自动识别和测量技术，使本测试仪比以往的同类产品在使用方面具有更多的灵活性和更强的适应性；并在单片机系统内嵌入参考曲线和测试曲线的拟合比较单元，提供了测试曲线和参考曲线的比较显示，使本实用新型测试仪满足了国标要求。
本实用新型是一种便携式断路器机械特性测试仪，包括供电电源、单片机系统、触头采样电路、传感器和位移采样电路，单片机系统与触头采样电路、位移采样电路相连，位移采样电路与传感器相连，传感器与断路器相连，断路器与触头采样电路相连；所述单片机系统内嵌入有参考曲线和测试曲线的拟合比较单元；位移采样电路通过传感器采集断路器的行程信号，并对所述行程信号进行隔离放大处理后输出给单片机系统的A/D转换器。
所述的便携式断路器机械特性测试仪，其供电电源的+12V输出电压与位移采样电路的电阻R1联接，电阻R1另一端串联稳压管D1的阴极，稳压管D1阳极接地，稳压管D1的阴极输出端经分压电阻R2或者电阻R3与模拟开关K1相连，模拟开关K1的另一端与传感器的1端相连，传感器的2端与模拟开关K2相连，传感器的3端接地，模拟开关K2另一端与低通滤波电路的电阻R4相连，低通滤波电路的电容C4接地，低通滤波电路的输出端与电阻R5和电压跟随器U2A的3端相连，电压跟随器U2A的1端与隔离运算放大器U1的VIN端相连，隔离运算放大器U1的VOUT端与单片机系统的A/D转换器相连。
所述的便携式断路器机械特性测试仪，其特征在于：(A)测试仪在合闸状态时，所述参考曲线和测试曲线的拟合比较单元采集测试曲线的刚合点P1和参考曲线的刚合点P3，并采用平移曲线法使测试曲线的刚合点P1与参考曲线的刚合点P3的位移采集量相等，则有，刚合点P1与刚合点P3重合；通过比较平移后的测试曲线与参考曲线获得测试曲线的行程偏差，然后采用曲线拟合法显示出参考曲线和平移后的测试曲线；(B)测试仪在分闸状态时，所述参考曲线和测试曲线的拟合比较单元采集测试曲线的刚分点P2和参考曲线的刚分点P4，并采用平移曲线法使测试曲线的刚分点P2与参考曲线的刚分点P4的位移采集量相等，则有，刚分点P2与刚分点P4重合；通过比较平移后的测试曲线与参考曲线获得测试曲线的行程偏差，然后采用曲线拟合法显示出参考曲线和平移后的测试曲线。
本实用新型便携式断路器机械特性测试仪的优点在于：(1)测试仪能够显示出平移后的测试曲线与参考曲线比较结果，有利于国标的贯彻与实施；(2)位移采样电路的设计解决了因更换传感器造成的测试仪不匹配问题；(3)单片机内嵌入的参考曲线和测试曲线的拟合比较单元实现了曲线比较功能。
附图说明
图1是本实用新型测试仪的总体结构框图。
图2是位移采样电路的原理图。
图3是分闸时测试曲线和参考曲线的拟合比较图。
图4是合闸时测试曲线和参考曲线的拟合比较图。
图中：1.单片机 2.位移采样电路 3.传感器 4.断路器
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型是一种便携式断路器机械特性测试仪，包括供电电源、单片机系统1、触头采样电路、传感器3和位移采样电路2，单片机系统1与触头采样电路、位移采样电路2相连，位移采样电路2与传感器3相连，传感器3与断路器4相连，断路器4与触头采样电路相连；所述单片机系统1内嵌入有参考曲线和测试曲线的拟合比较单元；位移采样电路2通过传感器3采集断路器4的行程信号，并对所述行程信号进行隔离放大处理后输出给单片机系统1的A/D转换器。
在本实用新型中，传感器3可以是直线位移传感器或者旋转位移传感器。单片机选取MOTOR生产的MC9S12DP256B系列芯片。
在本实用新型中，参考曲线和测试曲线的拟合比较单元对采集获得的参数以断路器4的工作状态进行不同参数曲线的显示，有(A)测试仪在合闸状态时，所述参考曲线和测试曲线的拟合比较单元采集测试曲线的刚合点P1和参考曲线的刚合点P3，并采用平移曲线法使测试曲线的刚合点P1与参考曲线的刚合点P3的位移采集量相等，则有，刚合点P1与刚合点P3重合；通过比较平移后的测试曲线与参考曲线获得测试曲线的行程偏差，然后采用曲线拟合法显示出参考曲线和平移后的测试曲线；(B)测试仪在分闸状态时，所述参考曲线和测试曲线的拟合比较单元采集测试曲线的刚分点P2和参考曲线的刚分点P4，并采用平移曲线法使测试曲线的刚分点P2与参考曲线的刚分点P4的位移采集量相等，则有，刚分点P2与刚分点P4重合；通过比较平移后的测试曲线与参考曲线获得测试曲线的行程偏差，然后采用曲线拟合法显示出参考曲线和平移后的测试曲线。
本实用新型的测试仪在分闸时，参考曲线可以取自于一项型式试验的空载试验(请参见图3所示)，参考曲线的上下包络线之间的部分可以认为是测试过程的允许误差带，参考曲线和测试曲线的拟合比较单元将使用测试曲线和参考曲线的刚分点作为比较的起始点，平移测试曲线使得两条曲线在这一点上的位移采集量相等，然后通过比较这一点到稳定状态的曲线值计算曲线的行程偏差，并通过曲线拟合的方法将曲线显示出来。图4是指合闸时测试曲线和参考曲线的刚合点的曲线比较结果。
附图1所示中，将直线位移传感器安装在断路器4触头的连动机构上，若选取的传感器3为旋转位移传感器，则安装在断路器4的主轴上。单片机系统1通过触头采样电路和位移采样电路2采集断路器4的触点信号和位移行程信号，并将这些信息储存在单片机内部的RAM上；单片机系统1对接收的信息进行计算获得断路器4的机械特性参数。
由于线性位移传感器受电磁干扰影响较大，因此本实用新型所涉及的测试仪在电路设计上充分考虑了抗电磁干扰问题，采用性能可靠的高精度隔离放大器U1对行程输入信号进行隔离放大。隔离元件两侧的电路分别由独立的电源供电，地线分开，避免引入干扰。在本实用新型的位移采样电路2，供电电源的+12V输出电压与位移采样电路2的电阻R1联接，电阻R1另一端串联稳压管D1的阴极，稳压管D1阳极接地，稳压管D1的阴极输出端经分压电阻R2或者电阻R3与模拟开关K1相连，模拟开关K1的另一端与传感器的1端相连，传感器的2端与模拟开关K2相连，传感器的3端接地，模拟开关K2另一端与低通滤波电路的电阻R4相连，低通滤波电路的电容C4接地，低通滤波电路的输出端与电阻R5和电压跟随器U2A的3端相连，电压跟随器U2A的1端与隔离运算放大器U1的VIN端相连，隔离运算放大器U1的VOUT端与单片机系统的A/D转换器相连。位移采样电路2的电路原理图请参见图2所示。
TS系列传感器的行程有25mm、50mm及100mm等多种，其标称电阻有1kΩ和5kΩ两种。真空断路器的开距一般在10mm左右，25mm量程的传感器即可满足使用要求，而对于SF6断路器及油断路器等，其开距可能较大，需使用其他量程的传感器。位移采样电路2中的供电电源模块输出电压+12V，经过电阻R1和稳压管D1后使得电压稳定在10V左右，模拟开关K1来选择不同的分压电阻，以便于两种标称电阻的传感器之间的更换使用。分别使用1.2kΩ及5.6kΩ的电阻与标称电阻为1kΩ及5kΩ的两种传感器分压，使得传感器的总电压保持在5V的A/D采样电压范围之内，同时采用电压跟随器U2A来增加输入电阻，提高输入电压精度。采用模拟开关K2来选择输入传感器总电压或传感器输出电压，便于采集总电压参与模拟量计算及传感器校准。
在测试仪系统复位后，模拟开关K1总是选择在5.6kΩ的串联分压电阻上，这时将模拟开关K2的开关选择到传感器总电压上，延时一段时间，采样A/D数据，如果采样值在5V左右，说明所连接的传感器的标称电阻是5kΩ的，否则是1kΩ的，这样可以通过模拟开关K1来选择串联分压电阻构成了智能分压电路。
为增强抗干扰性能，采用阻容滤波来滤除输入电压中耦合的高频干扰信号。电压跟随器前端加入一级低通滤波器(低通滤波器由电阻R4、电容C4构成)，其时间常数T1＝R4C4＝33μs，该低通滤波电路可以在保留有用信号的同时削弱高频电磁干扰，从而大大提高了位移采样的测量精度。
本实用新型的位移采样电路具有自动自动识别两种标称电阻的传感器的功能；实用新型能够测试特性曲线和记录参考曲线，并且显示比较的结果；测试仪具有良好的抗干扰能力；本测试仪适合断路器现场维护及检测，为用户提供较为精确的检测数据及判断依据。
Claims (3)
1、一种便携式断路器机械特性测试仪，包括供电电源、单片机系统(1)、触头采样电路、传感器(3)，其特征在于：还包括位移采样电路(2)，单片机系统(1)与触头采样电路、位移采样电路(2)相连，位移采样电路(2)与传感器(3)相连，传感器(3)与断路器(4)相连，断路器(4)与触头采样电路相连；所述单片机系统(1)内嵌入有参考曲线和测试曲线的拟合比较单元；位移采样电路(2)通过传感器(3)采集断路器(4)的行程信号，并对所述行程信号进行隔离放大处理后输出给单片机系统(1)的A/D转换器。
2、根据权利要求1所述的便携式断路器机械特性测试仪，其特征在于：供电电源的+12V输出电压与位移采样电路(2)的电阻R1联接，电阻R1另一端串联稳压管D1的阴极，稳压管D1阳极接地，稳压管D1的阴极输出端经分压电阻R2或者电阻R3与模拟开关K1相连，模拟开关K1的另一端与传感器的1端相连，传感器的2端与模拟开关K2相连，传感器的3端接地，模拟开关K2另一端与低通滤波电路的电阻R4相连，低通滤波电路的电容C4接地，低通滤波电路的输出端与电阻R5和电压跟随器U2A的3端相连，电压跟随器U2A的1端与隔离运算放大器U1的VIN端相连，隔离运算放大器U1的VOUT端与单片机系统的A/D转换器相连。
3、根据权利要求1所述的便携式断路器机械特性测试仪，其特征在于：所述传感器为直线位移传感器或者旋转位移传感器。
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| CN106289735A (zh) * | 2016-07-25 | 2017-01-04 | 河南森源电气股份有限公司 | 基于合闸压力曲线的断路器刚合点检测方法及系统 |
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