專利名稱：六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn) 系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)F6密度繼電器進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)，并能對SF6密度繼電器性能進(jìn)行綜 合評估，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的檢驗(yàn)，從而提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平及可靠性，有效預(yù)防電力系統(tǒng) 由于SF6密度繼電器故障所引起的災(zāi)害。本實(shí)用新型屬于信號處理與監(jiān)測類技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以SF6氣體為滅弧介質(zhì)的SF6開關(guān)及全密封組合電器 (GIS)已在電力系統(tǒng)中廣泛使用，正在逐步取代以前的多油式、少油式、真空式斷路器。 它具有體積小、重量輕、容量大、成套組裝、維修量小等優(yōu)點(diǎn)，這些都是傳統(tǒng)斷路器無 法比擬的。然而，SF6氣體的泄漏及SF6氣體在寒冷狀態(tài)下的液化會(huì)導(dǎo)致設(shè)備絕緣能力的 下降，甚至造成嚴(yán)重事故等。因此，SF6電氣設(shè)備的整體密封性能便成為SF6電氣設(shè)備 的一個(gè)重要指標(biāo)。這一指標(biāo)通常以密度繼電器或稱密度控制器、密度監(jiān)視器來反映。一 臺密封性能良好的SF6電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的有毒物質(zhì)含量較少、濕度較小、密度值穩(wěn)定不 變。SF6密度繼電器是近幾年來在SF6電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用的一種新型安全保護(hù)自動(dòng) 裝置，是一種帶溫度補(bǔ)償?shù)膲毫刂破?，目前主要以機(jī)械式密度繼電器為主。它的主要 作用是檢測電氣設(shè)備本體中SF6氣體密度的變化。如果SF6氣體發(fā)生泄漏或液化，密度 繼電器會(huì)通過保護(hù)回路發(fā)出報(bào)警信號。如果密度進(jìn)一步下降，閉鎖開關(guān)將發(fā)生動(dòng)作，以 保護(hù)設(shè)備、防止事故的發(fā)生。因此密度繼電器的準(zhǔn)確性和可靠性是關(guān)系到電氣設(shè)備及電 網(wǎng)安全的重要保障，檢驗(yàn)其工作的可靠性和準(zhǔn)確性都是十分必要的。因?yàn)镾F6密度繼電 器失靈或失準(zhǔn)造成的事故或事故隱患廣泛的存在。1997年1月開始實(shí)施的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》也已明確要求"SF6氣體密度監(jiān)視器(包括整定值)、壓力 表檢驗(yàn)”在大修后、必要時(shí)或1-3年內(nèi)必須進(jìn)行檢驗(yàn)。正因如此，研制高精度、使用方 便的SF6密度繼電器校驗(yàn)儀勢在必行。SF6氣體中的水分含量也是SF6氣體的一個(gè)重要指標(biāo)。SF6氣體經(jīng)電弧分解后會(huì) 產(chǎn)生粉末狀的沉淀物。這些沉淀的固體受潮后呈半導(dǎo)體的特性，使絕緣性能大幅下降。 曾有三臺220kV的SF6斷路器因SF6含水較多而導(dǎo)致40kA開斷失敗，斷口間因絕緣能力 不足在恢復(fù)電壓峰值附近擊穿。同是這三臺設(shè)備，未更新任何部件，緊緊換了干燥的氣 體之后，就順利地通過了 40kA開斷實(shí)驗(yàn)。這說明了 SF6氣體的水分含量同樣嚴(yán)重影響 著電氣設(shè)備的性能。在實(shí)際運(yùn)行中，水分進(jìn)入斷路器設(shè)備的途徑很多。例如，新充入的 SF6氣體本身含有微量水分，設(shè)備部件在工作過程中吸附的水分，設(shè)備安裝時(shí)從大氣帶入 的水分以及設(shè)備密封圈中滲入的水分等等。這些因素都可能導(dǎo)致SF6氣體含水量超標(biāo)。 運(yùn)行過程中SF6斷路器(GCB)在額定氣壓為0.3 0.5MPa時(shí)的水分體積分?jǐn)?shù)允許值為 600X ΙΟ"60由此可見，SF6設(shè)備中的水分含量一般是很少的(微量的)，所以對其含水量 的測量稱為微水測量。SF6氣體微水量同樣是SF6氣體狀態(tài)的重要參數(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，經(jīng)過大量的探索研究和試驗(yàn)總 結(jié)，提供了一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，采用8位高檔微處理器，對SF6密度繼電 器進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)，準(zhǔn)確獲得其運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)過對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算及推理，判斷出 SF6密度繼電器是否正常工作；采用精確的傳感器對相關(guān)測量值進(jìn)行采集，利用的先進(jìn)信 號處理技術(shù)及算法提取特征量，并結(jié)合系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)智能推理及故障診斷功能；解決了 現(xiàn)有技術(shù)中無法對六氟化硫密度繼電器進(jìn)行校驗(yàn)的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下由基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、智能 控制輸出單元組成；所述AVR單片機(jī)智能控制及處理單元選擇了 ATMEL公司的ATmegal28單片機(jī)
作為主控制器；所述數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集模擬量輸出或數(shù)字量輸出的傳感器信號，由A/ D采樣、數(shù)字I/O接口、開關(guān)量采集、模擬信號調(diào)理電路及數(shù)字信號調(diào)理電路組成； ADS7841芯片和數(shù)字I/O接口則分別采集調(diào)理后的模擬信號和數(shù)字信號；開關(guān)量采集模 塊采集密度繼電器的報(bào)警和閉鎖信號；模擬信號調(diào)理電路對模擬量傳感器輸出的信號進(jìn) 行調(diào)理和濾波；數(shù)字信號調(diào)理電路對數(shù)字量傳感器輸出的數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)理；所述數(shù)據(jù)存儲單元由EEPROM存儲器構(gòu)成；所述智能控制輸出單元包括液晶顯示模塊、鍵盤、微型打印機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路單元 和日歷時(shí)鐘芯片。本實(shí)用新型的工作原理如下本實(shí)用新型是在明確SF6密度繼電器工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。目前，密度繼 電器主要有數(shù)字式和機(jī)械式兩種，但目前，數(shù)字式密度繼電器應(yīng)用很少，主要以機(jī)械式 密度繼電器為主。典型的機(jī)械式密度繼電器如圖1所示。機(jī)械式密度繼電器的工作原理 為預(yù)充氣室內(nèi)充有額定壓力的SF6氣體，忽略其微量的泄漏，將該預(yù)充氣室作為標(biāo)準(zhǔn) 氣室。該氣室通過波紋管與被檢測的氣室相連。如果被檢測的氣室發(fā)生泄漏，波紋管將 在壓力差的作用下發(fā)生壓縮，并通過雙金屬片帶動(dòng)微動(dòng)開關(guān)給出報(bào)警或閉鎖信號?？刂?電路的一個(gè)重要功能就是采集閉鎖或報(bào)警開關(guān)閉合時(shí)刻的管路氣體壓力值，因此需要解 決開關(guān)量的采集問題。根據(jù)現(xiàn)場校驗(yàn)的特點(diǎn)，結(jié)合微處理器技術(shù)，經(jīng)過反復(fù)討論設(shè)計(jì)出了一種新的氣 路方案，該SF6氣路工作原理如圖2所示。校驗(yàn)儀采用了高精度溫度、壓力和濕度傳感 器，由微處理器控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)氣缸活塞的伸縮動(dòng)作，從而改變密度繼電器中的氣體 壓力。密度測試過程如下①通過SF6電氣設(shè)備的充氣接口連接測試儀(密度繼電器與 SF6設(shè)備主氣室在校驗(yàn)前處于斷開狀態(tài))，形成連通氣路；②開啟氣缸閥門，此時(shí)由于密 度繼電器中的壓力值大于連通氣路中的壓力值，密度繼電器中的SF6氣體向氣缸緩慢流 動(dòng)；③根據(jù)微處理器中設(shè)定的額定壓力值，控制活塞運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到給定壓力，完成密度 繼電器額定壓力的設(shè)置過程；④等待一段時(shí)間后，控制活塞拉伸，使管道中的氣體壓力 逐漸減小，當(dāng)氣體壓力衰減到一定程度時(shí)，校驗(yàn)儀的密度繼電器產(chǎn)生報(bào)警(或閉鎖)動(dòng)作，在SF6氣體密度繼電器報(bào)警(或閉鎖)動(dòng)作的同時(shí)，采集相應(yīng)時(shí)刻的氣路壓力值，將 該值進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，換算為20°C時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值，把該值與密度繼電器報(bào)警(或閉鎖)的額 定值比較即可判斷繼電器工作是否正常。進(jìn)行濕度測試時(shí)的管路連接方法與密度測試相 同。此時(shí)，氣缸閥門關(guān)閉，首先打開本體閥門和濕度管路的電磁閥，利用壓力差讓本體 中的氣體把濕度管路中的殘余氣體排出，保證測量的是本體氣體的濕度。然后關(guān)閉電磁 閥進(jìn)行本體氣體濕度的測試，即可獲得濕度值?？刂齐娐分饕梢壕э@示、鍵盤、驅(qū)動(dòng) 電路、微型打印機(jī)、EEPROM數(shù)據(jù)存儲、A/D采樣、日歷時(shí)鐘、開關(guān)量采集以及電源等 模塊組成，如圖3所示。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下(1)采用高性能的單片機(jī)進(jìn)行檢測與控制，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)合理、運(yùn) 行穩(wěn)定的氣動(dòng)平臺，氣動(dòng)元件采用高性能的元件，性能穩(wěn)定可靠。(2)校驗(yàn)過程中無需恒溫室，可以在任意有效溫度范圍內(nèi)對SF6氣體密度繼電
器進(jìn)行校驗(yàn)，自動(dòng)完成壓力測量和20°C值轉(zhuǎn)換，從而完成了壓力、溫度間的動(dòng)態(tài)自動(dòng)補(bǔ) m
te ο(3)配有多種型號氣路接頭，方便校驗(yàn)儀氣路的連接，校驗(yàn)時(shí)無需拆卸密度繼電 器，可以對其進(jìn)行在線校驗(yàn)；采用進(jìn)口接口裝置，保證了氣路密閉性，大大提高了測量 精度；具有廣泛的適用性，可以根據(jù)待校驗(yàn)的密度繼電器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，適用于不同型 號的密度繼電器校驗(yàn)。(4)帶有高精度時(shí)鐘芯片，為測量結(jié)果提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息，采用可涓流充電紐 扣電池，設(shè)備上電時(shí)自動(dòng)充電，無需更換電池；能同時(shí)存儲32個(gè)設(shè)備的測試數(shù)據(jù)，可以 為每個(gè)設(shè)備存儲35次測試結(jié)果，并具有掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能；具備多樣化、人性化的數(shù)據(jù) 查詢方式，有利于快速準(zhǔn)確地查詢所需歷史數(shù)據(jù)；具有方便快捷的打印設(shè)備，可以根據(jù) 需要任意選擇要打印的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以報(bào)表式進(jìn)行打印，清晰明了。(6)系統(tǒng)接線簡單，安裝方便，占地空間小，具有高可靠、長壽命、強(qiáng)抗電磁干 擾功能。另外，本實(shí)用新型通過控制電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來帶動(dòng)活塞氣缸運(yùn)動(dòng)，從而 實(shí)現(xiàn)密度繼電器自動(dòng)充氣和放氣，在充放氣的過程中采樣電路采集傳感器信號，經(jīng)過處 理器處理后得到閉鎖和報(bào)警壓力值，將該值與被測密度繼電器的額定值比較即可判斷密 度繼電器是否工作正常，整個(gè)測試過程完全在控制電路的控制下自動(dòng)進(jìn)行，同時(shí)，本實(shí) 用新型集成了濕度測試的功能，可以進(jìn)行氣體濕度的測量；并且，自動(dòng)化程度高、氣密 性好、功能多樣，填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的空白。

圖1為機(jī)械式密度繼電器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)氣路原理圖。圖3為本實(shí)用新型控制電路總體方框圖。圖中，1、連接被測氣室管路，2、預(yù)充氣室，3、金屬波紋管，4、雙金屬片， 5、微動(dòng)開關(guān)，6、密度繼電器，7、濕度傳感器，8、電磁閥，9、氣缸閥門，10、壓力傳 感器，11、溫度傳感器，12、氣缸，13、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)具體描述如下。實(shí)施例本實(shí)用新型為一種SF6密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其主要由基于AVR單片機(jī)智能控 制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、智能控制輸出單元組成。校驗(yàn)方法由密 度測試、濕度測量、系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定和數(shù)據(jù)查詢幾個(gè)部分組成。所述AVR單片機(jī)智能控制及處理單元選擇了 ATMEL公司的ATmegal28單片機(jī) 作為主控制器，ATmegal28單片機(jī)是整個(gè)控制電路的核心。ATmegal28單片機(jī)是ATMEL 公司的8位高檔微處理器，它基于AVR RISC結(jié)構(gòu)和Harward體系，具有高性能、低功耗 的特點(diǎn)。ATmegal28單片機(jī)內(nèi)自帶128K bytes的FLASH和4K的eeprom，同時(shí)自帶SPI、 TWI(I2C)等接口，這些資源為系統(tǒng)硬件帶來了很大的方便，減少了外圍電路的設(shè)計(jì)，節(jié) 約了硬件成本。利用ATmegal28單片機(jī)內(nèi)的8位或16位定時(shí)器，可以很好地完成對步 進(jìn)電機(jī)地控制。所述數(shù)據(jù)采集單元是由A/D采樣、數(shù)字I/O接口、開關(guān)量采集、模擬信號調(diào)理 電路及數(shù)字信號調(diào)理電路組成，負(fù)責(zé)采集模擬量輸出或數(shù)字量輸出的傳感器信號。模擬 信號調(diào)理電路對模擬量傳感器輸出的信號進(jìn)行調(diào)理和濾波；數(shù)字信號調(diào)理電路對數(shù)字量 傳感器輸出的數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)理。ADS7841芯片和數(shù)字I/O接口則分別采集調(diào)理后的 模擬信號和數(shù)字信號。A/D采樣電路主要是采集壓力和濕度傳感器輸出的信號。由于 僅需采集兩路信號，且單片機(jī)剩余引腳有限，因此選用了 4路串行AD芯片ADS7841， ADS7841采用同步串行接口，與單片機(jī)僅有5個(gè)引腳相連，當(dāng)200kHz吞吐速率時(shí)12位 ADS7841的典型功耗為2mW，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1.6ms，ADS7841的通道0和通道1分別 采集濕度和壓力傳感器的信號，AD S7841參考電壓為5V。由于濕度和壓力傳感器均為 4-20mA電流輸出，因此分別連接了 250 Ω的采樣電阻進(jìn)行采樣。開關(guān)量采集模塊采集密 度繼電器的報(bào)警和閉鎖信號，開關(guān)量的采集采用光耦TLP521-4來實(shí)現(xiàn)，TLP521-4內(nèi)含 四路光電耦合電路，可以通過判斷其輸出引腳的電平高低采集開關(guān)量信息。系統(tǒng)所用傳 感器包括CERALINE-S壓力變送器、DMT142露點(diǎn)變送器即濕度傳感器。溫度的采集使 用DS1620芯片，DS1620芯片是美國Dallas公司生產(chǎn)的新型溫度敏感器件，它以數(shù)字量輸 出溫度測量值，具有測量范圍寬、傳輸距離遠(yuǎn)、溫度可靠等特點(diǎn)，可以很方便地以串行 方式與PC機(jī)或單片機(jī)連接，組成智能溫度測量儀或智能溫度檢測系統(tǒng)。DS1620通過高 溫系數(shù)振蕩器控制低溫系數(shù)振蕩器的脈沖個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)被測溫度的數(shù)字量出。首先，溫度 寄存器和計(jì)數(shù)器預(yù)置_55°C的基準(zhǔn)值，若溫度寄存器與計(jì)數(shù)器在脈沖周期結(jié)束之前為0， 則溫度寄存器增數(shù)，直至溫度寄存器中的數(shù)值為被測溫度值，DS1620芯片與單片機(jī)通過 數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位三線完成通訊。所述數(shù)據(jù)存儲單元由EEPROM存儲器構(gòu)成。數(shù)據(jù)存儲功能是將用戶的測試數(shù)據(jù) 進(jìn)行保存便于用戶后續(xù)的查詢，因此設(shè)計(jì)中選用了 24LC512作為外部EEPROM芯片，該 芯片容量為512千位，即64K，24LC512為單電源供電，工作電壓低至1.8V，采用低功耗 CMOS技術(shù)，典型工作電流為1mA，典型待機(jī)電流為1 μ A，工業(yè)級溫度。24LC512具 有寫保護(hù)功能，讀寫次數(shù)高達(dá)1000000次，4LC512采用I2C總線通信，具有單字節(jié)寫入、整頁寫入、單字節(jié)讀取、整頁讀取等多種讀寫模式，寫操作時(shí)間小于5ms，讀單字節(jié)操 作時(shí)間經(jīng)實(shí)際使用測試一般在幾十微秒。應(yīng)用中用單片機(jī)的I/O端口模擬I2C總線時(shí)序 與24LC512芯片進(jìn)行通信，完成讀寫操作。所述智能控制輸出單元包括液晶顯示、鍵盤、微型打印機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路單元。液 晶模塊選用點(diǎn)陣為240*128、控制器為T6963C的液晶模塊，該液晶模塊自帶負(fù)壓生成電 路，因此不用額外設(shè)計(jì)負(fù)壓生成電路。T6963C液晶顯示器控制器多用于中小規(guī)模的液晶 顯示器件，常被裝配在圖形液晶顯示模塊上，以內(nèi)藏控制器型圖形液晶顯示模塊的形式 出現(xiàn)。鍵盤設(shè)計(jì)采用了 4行4列的矩陣式鍵盤，鍵盤8個(gè)引腳分別通過限流電阻與單片 機(jī)的I/O端口相連。鍵盤是同儀器面板的面膜一同設(shè)計(jì)。各個(gè)按鍵的含義如下0 9 位數(shù)字鍵，同時(shí)2、8、4、6分別具有上、下、左、右選擇菜單的功能；ENT鍵即Enter 鍵，表示確認(rèn)，ESC鍵表示退出，PRT鍵表示打??；此外還具有光標(biāo)左移位和右移位 鍵，以及關(guān)閉蜂鳴器的靜音鍵。為了便于用戶將測試記錄輸出保存，設(shè)計(jì)了微型打印機(jī) 模塊。微型打印機(jī)選取了沈陽新榮達(dá)電子有限公司的RD-E型熱敏微型打印機(jī)。該微型 打印機(jī)專為儀器儀表面板安裝打印機(jī)而設(shè)計(jì)，采用獨(dú)特的面板式嵌入結(jié)構(gòu)，可將整個(gè)打 印機(jī)固定在儀表面板上。換紙方式為前面板換紙，十分方便。其中，E型為超薄緊湊設(shè) 計(jì)，面板安裝開孔尺寸僅為76mmX 76mm，深度僅45mm，可容納直徑為33mm的打印紙 卷?？刂瓢鍨榉缐m設(shè)計(jì)安裝，采用原裝進(jìn)口打印頭，有效確保打印效果與打印機(jī)的使用 壽命。RD-E微型打印機(jī)同時(shí)具有并口和串口通訊功能，并行接口與CENTRONICS標(biāo)準(zhǔn) 兼容，接口連接器選用26線雙排針插座；串行接口與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容或TTL電平， 接口連接器選用DB-9孔座或5線單排針型插座。打印控制命令與IBM和EPSON打印 機(jī)兼容。在應(yīng)用中采用串口 TTL電平通訊方式，即用單片機(jī)的串口 1與微型打印機(jī)直接 連接，采用TTL電平進(jìn)行通訊。在使用前，首先利用隨機(jī)字模生成軟件生成所需漢字的 字模，然后通過并口線下在到微型打印機(jī)中。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路部分由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥驅(qū)動(dòng)電路組成。為了使氣路 氣壓在測試過程中緩慢改變，步進(jìn)電機(jī)處在低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)。由于步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn) 行時(shí)存在較大振動(dòng)和噪聲，因此必須有專門的細(xì)分電路來改善步進(jìn)電機(jī)低頻性能。步進(jìn) 電機(jī)的選擇與本實(shí)用新型機(jī)械平臺的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，本實(shí)用新型機(jī)械平臺采用步進(jìn)電機(jī) 經(jīng)減速器帶動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)從而將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，由于 滑塊與氣缸的活塞端連接，滑塊的直線運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)換為氣缸活塞的直線運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型 所選電機(jī)為合利時(shí)公司的56BYG25C-SASSBL-0241型號兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，該型號電 機(jī)靜態(tài)相電流為2.4A，保持轉(zhuǎn)矩1.04N，重量0.6Kg，并選購了與該電機(jī)配套的SH-20403 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器為IOV 40V直流供電，H橋雙極恒流驅(qū) 動(dòng)，最大輸出電流3A，最大64細(xì)分的七種可選細(xì)分模式；控制方面，利用單片機(jī)的計(jì)數(shù) 器0產(chǎn)生PWM波，將該信號輸入到驅(qū)動(dòng)器的脈沖輸入端，同時(shí)將單片機(jī)的PC2 口與驅(qū)動(dòng) 器的方向控制端相連，當(dāng)PC2輸出高電平時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)PC2輸出低電平時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。 氣路電磁閥選用常閉型直流24V兩位三通電磁閥。由于單片機(jī)I/O端口的電流驅(qū)動(dòng)能力 有限，故需要選擇額外的驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)電磁閥。在設(shè)計(jì)中選用了 ULN2003作為電磁閥 驅(qū)動(dòng)芯片，ULN2003是ST公司生產(chǎn)的高電壓、大電流驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)有七個(gè)硅NPN達(dá)林 頓管組成的高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，ULN2003的每一對達(dá)林頓管都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，每路的電流額定值為 500mA，峰值可達(dá)600mA，同時(shí)ULN2003內(nèi)部含有續(xù)流二極管，可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器。日歷時(shí)鐘芯片是電話、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表中應(yīng)用比較廣泛的 器件，隨著集成技術(shù)的發(fā)展，各種高精度、低功耗、低成本、可編程的時(shí)鐘/日歷芯片 不斷推出，使得各種12C總線通訊更加簡潔，可靠性更高。PCF8563與外圍電路的連線 簡單，包括內(nèi)部振蕩器的輸入輸出端，一個(gè)中斷輸出端，一個(gè)串行數(shù)據(jù)端(SDA)，一個(gè) 串行時(shí)鐘輸人端(SCL)以及輸出時(shí)鐘端(CLKOUT)。片內(nèi)內(nèi)部時(shí)鐘有4種報(bào)警功能，內(nèi) 部含有低壓檢測并進(jìn)行可編程時(shí)鐘輸出。PCF8563的主要特性如下四種報(bào)警功能和定 時(shí)器功能；40KHzI2C總線；內(nèi)部含有復(fù)位電路，振蕩器電路和內(nèi)部低壓檢測電路；具 有中斷輸出和可編成時(shí)鐘輸出；超低功耗和寬電壓范圍，可在1.0V和5.5V電壓下工作。電源模塊的設(shè)計(jì)主要考慮供電電壓及驅(qū)動(dòng)能力。首先從供電電壓方面來看，傳 感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電磁閥等器件要求24V供電，其它芯片均為5V供電。從驅(qū)動(dòng)能力 上分析，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和微型打印機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)電流最大。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需相電流為 2.4A，微型打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流一般在1.5A左右，其工作電壓為5V。據(jù)此選擇了 24V和 5V的開關(guān)電源模塊，其中24V電源的電流可達(dá)4A，5V電源的電流可達(dá)3A，足以滿足需 要。在電源輸入端增加了 0.1 μ和47 μ的電容以進(jìn)行濾波。
權(quán)利要求1.一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括下述結(jié)構(gòu)，由基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、智能控制 輸出單元組成；基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元控制數(shù)據(jù)采集單元采集數(shù)據(jù)，并將 采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲單元，數(shù)據(jù)存儲完畢后，基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元 調(diào)用數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及智能推理，并將智能推理結(jié)果輸出至智能控制輸出 單元；所述AVR單片機(jī)智能控制及處理單元選擇了 ATMEL公司的ATmegal28單片機(jī)作為主控制器；所述數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集模擬量輸出或數(shù)字量輸出的傳感器信號，由數(shù)字模擬轉(zhuǎn) 換器、數(shù)字輸入輸出接口、開關(guān)量采集、模擬信號調(diào)理電路及數(shù)字信號調(diào)理電路組成； 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、數(shù)字輸入輸出接口則分別采集調(diào)理后的模擬信號和數(shù)字信號；開關(guān)量 采集模塊采集密度繼電器的報(bào)警和閉鎖信號；模擬信號調(diào)理電路對模擬量傳感器輸出的 信號進(jìn)行調(diào)理和濾波；數(shù)字信號調(diào)理電路對數(shù)字量傳感器輸出的數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)理；所述數(shù)據(jù)存儲單元由EEPROM存儲器構(gòu)成；所述智能控制輸出單元包括液晶顯示模塊、鍵盤、微型打印機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路單元和日 歷時(shí)鐘模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集單 元中，開關(guān)量的采集采用光耦TLP521-4來實(shí)現(xiàn)，溫度的采集使用DS1620芯片，DS1620 芯片通過高溫系數(shù)振蕩器控制低溫系數(shù)振蕩器的脈沖個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)被測溫度的數(shù)字量出， DS1620芯片與單片機(jī)通過數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位三線完成通訊；數(shù)字量傳感器輸出信號經(jīng)過數(shù)字信號調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果輸出至數(shù)字 輸入輸出接口；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器為4路12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，通過輸入輸出接口與 微控制器相連；模擬量傳感器輸出信號經(jīng)過模擬信號調(diào)理電路進(jìn)行信號調(diào)理和濾波，并 將結(jié)果輸出至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換；模擬量采集和數(shù)字量采集同時(shí)進(jìn)行，模擬 量數(shù)據(jù)采集是傳感器調(diào)理后的模擬信號，數(shù)字量數(shù)據(jù)采集是傳感器調(diào)理后的數(shù)字信號， 上述數(shù)字信號調(diào)理電路包括光藕、貼片電阻、退耦電容、濾波電容及普通穩(wěn)壓二極管； 上述模擬信號調(diào)理電路包括貼片電阻、取樣電阻、退耦電容、濾波電容、頻率補(bǔ)償電容 及電壓跟隨器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述智能控制 輸出單元中，所述液晶顯示模塊選用點(diǎn)陣為240*128、控制器為T6963C的液晶模塊，液 晶顯示模塊自帶負(fù)壓生成電路；所述鍵盤采用4行4列的矩陣式鍵盤，鍵盤8個(gè)引腳分 別通過限流電阻與ATmegal28單片機(jī)的輸入輸出端口相連；所述微型打印機(jī)同時(shí)具有并 行接口和串行接口通訊功能，并行接口與CENTRONICS標(biāo)準(zhǔn)兼容，并行接口連接器選用 26線雙排針插座；串行接口與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容或TTL電平；打印控制命令與IBM和 EPSON打印機(jī)兼容；驅(qū)動(dòng)電路單元由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥驅(qū)動(dòng)電路組成；日歷時(shí) 鐘模塊選用PCF8563芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路 單元中，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有電源模塊，電源模塊選擇24V和5V的開關(guān)電源模塊，傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電磁閥器件用24V供 電，其它芯片均為5V供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，包括基于AVR單片機(jī)的智能控制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、智能控制輸出單元，以微控制器為核心，具有人機(jī)交互、AD采樣、數(shù)據(jù)存儲、溫度測量、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等硬件模塊。本實(shí)用新型具有人性化的人機(jī)交互系統(tǒng)，用戶使用方便自動(dòng)化程度高、氣密性好、功能多樣，填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的空白。
文檔編號G01N25/66GK201796123SQ20102052283
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者劉國斌, 張傳久, 張華 , 李娜, 荊建章, 董軍 申請人:遼寧省電力有限公司撫順供電公司