一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，該裝置包括嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)、高壓形成及測試電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)包括依次相連的基準(zhǔn)電壓源、單片機(jī)、第一放大電路；所述高壓形成及測試電路包括依次相連的高壓形成電路、高壓取樣電路、矩陣電路；所述矩陣電路包括N路電路，任一路電路一端與單片機(jī)相連、另一端與被測試品相連；所述高壓取樣電路包括兩個(gè)分別與單片機(jī)相連的輸出端；所述高壓形成電路與單片機(jī)系統(tǒng)的放大器電路相連；所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與單片機(jī)系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型自動(dòng)地記錄每一個(gè)被電涌保護(hù)器的動(dòng)作電壓及漏電流，判斷其性能以及參數(shù)變化的情況，直觀地識(shí)別電涌保護(hù)器的工作狀態(tài)。
【專利說明】—種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，雷電科學(xué)與技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]雷電電磁脈沖是雷電放電時(shí)所產(chǎn)生的一種電磁效應(yīng),是一種以光速定向傳播，具有寬頻譜和慢衰減特性的瞬態(tài)電磁波。雷電電磁脈沖能夠在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大場強(qiáng)，由于持續(xù)時(shí)間短暫，瞬間釋放的能量卻非常大，對電子信息系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。在電子信息系統(tǒng)中大量采用了 DCS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)以及工業(yè)控制總線，這些弱電控制系統(tǒng)中使用了大規(guī)模集成電路，工作電平較低，在雷電電磁脈沖的作用下，極易造成損壞。因此為了保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行，在這些設(shè)備端口安裝電涌保護(hù)器，當(dāng)有雷電電磁脈沖作用，能夠有效地抑制雷電電磁脈沖的能量，保護(hù)電子信息設(shè)備不會(huì)造成損壞。由于電涌保護(hù)器在釋放雷電電磁脈沖能量時(shí)，也會(huì)吸收部分雷電電磁脈沖的能量，產(chǎn)生熱量，使自身的性能參數(shù)發(fā)生變化。
[0003]電涌保護(hù)器的性能參數(shù)的變化也會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，在電源系統(tǒng)中，可能會(huì)出現(xiàn)電源系統(tǒng)的短路、電涌保護(hù)器開路失去保護(hù)效果等情況。在信號(hào)線路中，可能造成信號(hào)的衰減、傳輸?shù)乃俾?、甚至信?hào)傳輸中斷等現(xiàn)象。因此定期地檢測電涌保護(hù)器的參數(shù)是必要的。目前，檢測電涌保護(hù)器參數(shù)的裝置局限于單通道的，通過直觀地讀取參數(shù)，判斷電涌保護(hù)器的性能，檢測的速度較慢。一般的電子信息控制系統(tǒng)的保護(hù)路數(shù)有幾十甚至幾百對線路，而采用現(xiàn)有的裝置檢測，工作量較大，并且要對每組檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，才能判斷電涌保護(hù)器性能參數(shù)的變化情況及其電涌保護(hù)器的性能。因此發(fā)明一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置是必要的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，能夠順序地自動(dòng)檢測多路電涌保護(hù)器，自動(dòng)地記錄每一路保護(hù)器件的動(dòng)作電壓及漏電流的值，從而根據(jù)預(yù)置的參數(shù)，自動(dòng)判斷電涌保護(hù)器的性能以及參數(shù)變化的情況；同時(shí)能夠自動(dòng)識(shí)別電涌保護(hù)器使用的器件類型等，直觀地識(shí)別電涌保護(hù)器的工作狀態(tài)。
[0005]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0006]本實(shí)用新型提供一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，該裝置包括嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)、高壓形成及測試電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)包括依次相連的基準(zhǔn)電壓源、單片機(jī)、第一放大電路；所述高壓形成及測試電路包括依次相連的高壓形成電路、高壓取樣電路、矩陣電路；所述矩陣電路包括N路分電路，N為正整數(shù)，每一路分電路一端與單片機(jī)相連、另一端與被測試品相連；所述高壓取樣電路包括兩個(gè)分別與單片機(jī)相連的輸出端；所述高壓形成電路與單片機(jī)系統(tǒng)的放大器電路相連；所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與單片機(jī)系統(tǒng)相連。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為ARM9嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還外接顯示控制電路和顯示器，顯示控制電路與顯示器相連。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述單片機(jī)系統(tǒng)還包括分別連接在高壓取樣電路兩個(gè)輸出端和單片機(jī)之間的第二、第三放大電路，用于放大高壓取樣電路的輸出，以避免取樣信號(hào)過于微弱時(shí)導(dǎo)致的誤差。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述單片機(jī)系統(tǒng)還包括分別連接在高壓取樣電路兩個(gè)輸出端和上述第二、第三放大電路之間的第一、第二光/電隔離電路，用于減少外界干擾。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述高壓形成電路為由高頻振蕩、升壓、整流電路構(gòu)成的輸出為100V/S的高壓源。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述矩陣電路中的任一路電路均為繼電器驅(qū)動(dòng)電路，其中，繼電器驅(qū)動(dòng)電路的控制端與單片機(jī)相連，繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的繼電器觸點(diǎn)與被測試品相連。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，N的取值由單片機(jī)的并行I/O 口數(shù)量確定。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包括鍵盤、鼠標(biāo)，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話操作。
[0015]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0016]1、多通道電涌保護(hù)器檢測裝置整機(jī)電路設(shè)計(jì)簡單，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法；
[0017]2、該裝置操作方便，采用人機(jī)靈活、檢測數(shù)據(jù)直接讀取，能夠自動(dòng)判斷被測電涌保護(hù)器的性能；
[0018]3、該裝置檢測數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)記錄、便于調(diào)用分析電涌保護(hù)器的工作狀況；
[0019]4、該裝置工作性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，取樣信號(hào)采用光/電隔離電路，減少了外界的干擾；
[0020]5、該裝置檢測速度快，測量電壓范圍大，測量精度高；
[0021]6、該裝置應(yīng)用范圍廣泛，適用于單路、多路電涌保護(hù)器的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖2是ARM9嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)框圖。
[0024]圖3是單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖4是高壓取樣電路的電路圖。
[0026]圖5是矩陣電路中第一路電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0028]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，該裝置包括嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)、高壓形成及測試電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)包括依次相連的基準(zhǔn)電壓源、單片機(jī)、第一放大電路；所述高壓形成及測試電路包括依次相連的高壓形成電路、高壓取樣電路、矩陣電路。所述矩陣電路包括N路分電路，N為正整數(shù)，每一路分電路一端與單片機(jī)相連、另一端與被測試品相連；所述高壓取樣電路包括兩個(gè)分別與單片機(jī)相連的輸出端；所述高壓形成電路與單片機(jī)系統(tǒng)的放大器電路相連；所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與單片機(jī)系統(tǒng)相連。
[0029]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述:
[0030]本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖1所示，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊采用ARM9嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以AT91RM9200處理器為核心，該處理器具有非常強(qiáng)大的信號(hào)處理能力，工作頻率為180MHz，指令執(zhí)行速度為200MIPS。單片機(jī)系統(tǒng)采用MSP430單片機(jī)系統(tǒng)，以MSP430F149型號(hào)的單片機(jī)為核心，該單片機(jī)是一種16位超低功耗、高性能微處理器，將各個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，具有處理速度快、資源率高、開發(fā)方便等特點(diǎn)。矩陣電路包括24路電路，與MSP430F149單片機(jī)的并行I/O 口(P 口)連接。
[0031]如圖2所示的ARM9嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，AT91RM9200處理器的數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線連接至MSP430F149單片機(jī)上，用以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及相互間執(zhí)行操作。ARM9嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示控制電路和顯示器，其中，外接的鍵盤和鼠標(biāo)，用于進(jìn)行人機(jī)對話操作；處理器的總線驅(qū)動(dòng)輸出連接顯示控制電路，通過顯示控制電路控制顯示器進(jìn)行結(jié)果顯示。
[0032]如圖3所示的MSP430單片機(jī)系統(tǒng)中，基準(zhǔn)電壓源提供的直流電壓經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)置ADC轉(zhuǎn)換模塊后輸出O?IV的直流電壓，再經(jīng)過第一放大電路放大后輸出O?12V的直流電壓，用作高壓形成電路的控制信號(hào)。MSP430F149單片機(jī)外接高壓取樣電路的兩路輸出，一路為取樣電壓信號(hào)，一路為取樣電流信號(hào)；單片機(jī)對兩路取樣信號(hào)進(jìn)行處理并將結(jié)果存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)。MSP430F149單片機(jī)的P 口共計(jì)24個(gè)端口，分別與矩陣電路的24路相連，并控制其依次工作。
[0033]MSP430單片機(jī)系統(tǒng)中，還包括第一光/電隔離電路、第二光/電隔離電路、第二放大電路、第三放大電路、時(shí)鐘模塊、啟動(dòng)開關(guān)電路、晶體振蕩器。其中，第一光/電隔離電路、第二光/電隔離電路，用于進(jìn)一步減少高壓取樣電路輸出的兩路取樣信號(hào)中的干擾信號(hào)；第二放大電路、第三放大電路，用于放大高壓取樣電路輸出的兩路取樣信號(hào)，進(jìn)一步避免信號(hào)過于微弱無法帶來的誤差；時(shí)鐘模塊采用DS12C887芯片，用于記錄檢測的時(shí)間；啟動(dòng)開關(guān)電路，用于檢測時(shí)的運(yùn)行操作；晶體振蕩器為32.768kHz，用于作為單片機(jī)的基準(zhǔn)時(shí)鐘。
[0034]高壓形成及測試電路中，高壓形成電路由外加的24V直流電源提供能量，內(nèi)部采用高頻振蕩、升壓、整流電路，形成一個(gè)由單片機(jī)提供O?12V壓控，輸出O?2kV、上升速率為lOOV/s的高壓源。
[0035]如圖4所示，高壓取樣電路由電阻Rl、電阻R2、電阻R3依次串聯(lián)構(gòu)成，電阻Rl與電阻R2的公共端引出輸出端口 1，電阻R2與電阻R3的公共端引出輸出端口 2，電阻R3的另一端引出輸出端口 3，電阻Rl的另一端、電阻R2與電阻R3的公共端與高壓形成電路連接，電阻Rl的另一端與電阻R3的另一端與矩陣電路連接。端口 1、端口 2為電壓取樣；端口 1、端口 3為電流取樣，兩路取樣信號(hào)分別輸出至MSP430單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。高壓取樣電路的優(yōu)選實(shí)施參數(shù)為:R1為Ik Ω，R2為I Ω，R3為I Ω。
[0036]矩陣電路的中的任一路均為繼電器驅(qū)動(dòng)電路。如圖5所示，以第一路為例，繼電器驅(qū)動(dòng)電路由電阻R4、電阻R5、三極管D1、繼電器Jl構(gòu)成，其中，繼電器驅(qū)動(dòng)電路的控制端(電阻R4、電阻R5的公共端)與單片機(jī)的P 口相連，用于接收單片機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)。矩陣電路的第一路的優(yōu)選實(shí)施參數(shù)為:R4為10 Ι?Ω，R5為IkQ。電阻R4的另一端接3.3V電平，電阻R5的另一端接三極管Dl的基極，三極管Dl的發(fā)射極接地，三極管Dl的集電極接繼電器J1，繼電器Jl的另一端接12V電平，繼電器Jl的Jl-1常開觸點(diǎn)一端接經(jīng)高壓取樣信號(hào)傳輸過來的lOOV/s高壓信號(hào)，另一端接被測試品，被測試品的另一端接地。當(dāng)P端口為高電平時(shí)，繼電器閉合，Jl-1觸點(diǎn)閉合，高壓加到被測試品上；P端口為低電平時(shí)，停止工作。矩陣電路的其余23路電路及其器件參數(shù)和第一路相同。
[0037]本實(shí)施例中，采用一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置進(jìn)行檢測的方法，具體步驟如下:
[0038]步驟1，將被測試品按照編號(hào)次序，順序連接至矩陣電路中的第一至第N路分電路；
[0039]步驟2，單片機(jī)系統(tǒng)開始工作，通過基準(zhǔn)電壓源、單片機(jī)和第一放大電路輸出用于控制高壓形成電路的控制電壓，控制高壓形成電路輸出上升速率為lOOV/s的高壓信號(hào)；
[0040]步驟3，高壓形成電路輸出的lOOV/s高壓信號(hào)經(jīng)過高壓取樣電路，送至矩陣電路；
[0041]步驟4，單片機(jī)向矩陣電路發(fā)出一條控制信號(hào)，使矩陣電路的第一路導(dǎo)通，其余部分?jǐn)嚅_，檢測編號(hào)為I的被測試品，具體如下:
[0042]401，當(dāng)高壓取樣電路檢測到被測試品中的電流為ImA時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令信號(hào)使高壓形成電路停止工作，同時(shí)，高壓取樣電路將此時(shí)檢測到的電壓信號(hào)U1im作為參考電壓傳輸至單片機(jī)；
[0043]402，單片機(jī)接收到參考電壓后，重新向高壓形成電路輸出控制電壓，使高壓形成電路輸出0.7U1iM的信號(hào)；高壓取樣電路檢測將此時(shí)檢測到的電流值作為漏電流傳輸至單片機(jī)；
[0044]403，單片機(jī)將接收到的參考電壓、漏電流以及被測試品的編號(hào)作為一組數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0045]步驟5，單片機(jī)繼續(xù)發(fā)出控制信號(hào)，依次導(dǎo)通矩陣電路的其余分電路，重復(fù)步驟4的操作，完成N路分電路的檢測；
[0046]步驟6，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀入單片機(jī)中存儲(chǔ)的N組數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并保存，最終輸出電涌保護(hù)器的檢測結(jié)果。
[0047]以上所述，僅為本實(shí)用新型中的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的包含范圍之內(nèi)，因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，該裝置包括嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)、高壓形成及測試電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)包括依次相連的基準(zhǔn)電壓源、單片機(jī)、第一放大電路；所述高壓形成及測試電路包括依次相連的高壓形成電路、高壓取樣電路、矩陣電路； 所述矩陣電路包括~路分電路，~為正整數(shù)，每一路分電路一端與單片機(jī)相連、另一端與被測試品相連； 所述高壓取樣電路包括兩個(gè)分別與單片機(jī)相連的輸出端； 所述高壓形成電路與單片機(jī)系統(tǒng)的放大器電路相連； 所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與單片機(jī)系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為八應(yīng)9嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還外接顯示控制電路和顯示器，顯示控制電路與顯示器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述單片機(jī)系統(tǒng)還包括分別連接在高壓取樣電路兩個(gè)輸出端和單片機(jī)之間的第二、第三放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述單片機(jī)系統(tǒng)還包括分別連接在高壓取樣電路兩個(gè)輸出端和第二、第三放大電路之間的第一、第二光/電隔離電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述高壓形成電路為由高頻振蕩、升壓、整流電路構(gòu)成的輸出為1007/3的高壓源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述矩陣電路中的任一路電路均為繼電器驅(qū)動(dòng)電路，其中，繼電器驅(qū)動(dòng)電路的控制端與單片機(jī)相連，繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的繼電器觸點(diǎn)與被測試品相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于4的取值由單片機(jī)的并行1/0 口數(shù)量確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多通道電涌保護(hù)器檢測裝置，其特征在于，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包括鍵盤、鼠標(biāo)，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話操作。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK204101659SQ201420553959
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】李祥超, 周中山, 陳璞陽, 陳則煌 申請人:南京信息工程大學(xué)