一種適用于多種防雷元件特性檢測的綜合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠適用于多種防雷元件特性檢測的綜合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，普通的防雷檢測儀器普遍存在測量精度低、檢測項(xiàng)目單一等現(xiàn)象。常見的浪涌保護(hù)器包括壓敏電阻、氣體放電管和TVS管三種元件，但市面上的防雷測試儀僅能對壓敏電阻和氣體放電管兩種元件進(jìn)行測試，因此功能還不是很完善。一臺專用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡防護(hù)的網(wǎng)絡(luò)避雷器，共有8路輸入輸出，常出現(xiàn)譬如斷線、交叉短路和插入損耗過大等問題。要對網(wǎng)絡(luò)避雷器進(jìn)行完全測試，需要使用FLUKE測試儀的部分功能，而一臺FLUKE測試儀的價(jià)格一般都在6.5萬元以上。配電線路和設(shè)備常常因?yàn)槔匣螂s質(zhì)因素，出現(xiàn)絕緣強(qiáng)度下降的現(xiàn)象，容易造成漏電或雷擊損壞，因此需要進(jìn)行絕緣強(qiáng)度測試。一臺常規(guī)的絕緣電阻測試儀的價(jià)格一般都要400元左右。在工業(yè)生產(chǎn)中，靜電危害極大，因此必須做好靜電防護(hù)，如何檢測靜電防護(hù)的效果，必須采用專用的靜電測量儀器進(jìn)行測試。此外，由于還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)上述所有檢測項(xiàng)目的測試儀器，在工程施工、檢測、驗(yàn)收時(shí)，施工及檢測人員往往必須攜帶大量儀器，出行及其不方便。因此需要研究集成電源級防雷器(壓敏電阻、氣體放電管、TVS管)、信號級防雷器(斷線、交叉短路、直流阻抗及插入損耗)、絕緣電阻以及靜電測試功能，同時(shí)又具有測量實(shí)時(shí)溫度、濕度，記錄測試數(shù)據(jù)及測試時(shí)間等功能的綜合檢測系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型目的是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、功能強(qiáng)、小型化、質(zhì)量輕、能夠高精度測量多種防雷元件特性的綜合系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種適用于多種防雷元件特性檢測的綜合系統(tǒng)，其特征在于，包括高壓發(fā)生電路、閉合反饋電路、輸出切換電路、恒流源電路、SPD自鎖電路、和測試信號處理電路；測試信號處理電路包括信號測試接口、AD采樣電路、硬件時(shí)鐘、外部存儲器、靜電測試儀、上位機(jī)通信接口、單片機(jī)系統(tǒng)；另還包括信號短路、斷路、插入阻抗測試電路、插入損耗接口 ；所述的高壓發(fā)生電路是采用推挽式變壓器產(chǎn)生2000V的高壓開關(guān)電源；所述的閉合反饋電路是高壓開關(guān)電源的反饋電路實(shí)現(xiàn)電壓的穩(wěn)定輸出；所述的恒流源電路用于壓敏電阻壓敏電壓的測試；所述的SPD自鎖電路用于氣放管啟動電壓測試的反饋?zhàn)枣i；所述的輸出切換電路用于實(shí)現(xiàn)高壓輸出的正負(fù)極性反轉(zhuǎn)，用于測試TVS管兩個(gè)方向的箝位電壓；所述的AD采樣電路分為電壓采樣和電流采樣兩種，用于對電壓和電流信號的采集；所述的信號短路、斷路、插入阻抗測試電路用于實(shí)現(xiàn)信號級防雷器斷線、交叉短路及直流阻抗測試；所述的插入損耗接口用于測試信號級防雷器的插入損耗；單片機(jī)系統(tǒng)中一塊MCU用于完成信號的采集、處理、存儲、界面顯示及相關(guān)測試操作、通訊處理；硬件時(shí)鐘、外部存儲器、上位機(jī)通信接口是單片機(jī)系統(tǒng)的外圍電路；所述的硬件時(shí)鐘用于記錄測試時(shí)間；所述的外部存儲器用于記錄測試信息；所述的上位機(jī)通信接口用于電腦對儀器的數(shù)據(jù)通信；所述的信號測試接口是對常用的DB25、DB15、DB9、RJ45和RJll等信號級防雷器的接口擴(kuò)展。
[0005]設(shè)有靜電測試儀、靜電測試儀的輸出接信號測試接口。
[0006]所述的單片機(jī)系統(tǒng)由3塊MCU組成，聯(lián)合工作，2塊MCU用于信號級防雷器測試的控制及相關(guān)信號的產(chǎn)生，一塊MCU用于完成信號的采集、處理、存儲、界面顯示及相關(guān)測試操作、通訊處理。
[0007]設(shè)有溫濕度測試電路，所述的溫濕度測試電路用于測試環(huán)境的溫度和濕度。
[0008]所述的SPD自鎖電路用于氣放管啟動電壓測試的反饋?zhàn)枣i，在氣放管啟動瞬間，自鎖電路完成上升電壓的停止及剩余電流的泄放；
[0009]所述的SPD自鎖電路用于氣放管啟動電壓測試的反饋?zhàn)枣i，在氣放管啟動瞬間，自鎖電路完成上升電壓的停止及剩余電流的泄放。SPD自鎖電路是具有高安全性的自鎖氣放管啟動電壓并泄放剩余電流電路，包括氣放管放電端的測量回路、電流采樣電路、可調(diào)基準(zhǔn)電路、第一比較器1、基準(zhǔn)電路、第二比較器2、自鎖釋放控制信號、剩余電流泄放控制電路單片機(jī)；所述的電流采樣電路采用三運(yùn)放差分電路對微弱電流進(jìn)行放大采集，串接在氣放管放電端的測量回路中，用于檢測氣體放電管，在施加氣體放電管電壓以一定速率上升時(shí)，氣放管放電端測量回路中得到電流變化情況；所述的可調(diào)基準(zhǔn)電路用于調(diào)節(jié)比較值，以便第一比較器I在氣體放電管啟動瞬間能夠工作；第一比較器的正端接可調(diào)基準(zhǔn)電路的輸出，第一比較器的負(fù)端接電流采樣電路輸出，第一比較器的輸出接第二比較器的正端輸入；所述的第一比較器I采用比較器LM393，用于產(chǎn)生低電平信號即自鎖信號；所述的基準(zhǔn)電路接第二比較器的負(fù)端，用于產(chǎn)生第二比較器2的比較信號；所述的第二比較器2采用比較器LM393，用于對第一比較器I產(chǎn)生的低電平信號即鎖定信號進(jìn)行鎖定；所述的自鎖釋放控制信號用于控制單片機(jī)對自鎖的釋放；所述的剩余電流泄放控制電路通過自鎖信號來產(chǎn)生一個(gè)控制信號，用于控制并接在氣放管放電端測量回路中的開關(guān)管或干簧繼電器K801A的導(dǎo)通及關(guān)斷；所述的自鎖信號一方面用于提供給單片機(jī)停止測量的信號，另一方面用于控制剩余電流泄放電路的啟動，還有一方面用于復(fù)位施加在氣放管上的高壓發(fā)生電路，停止高壓發(fā)生電路電壓的繼續(xù)輸出。
[0010]電路具體工作過程如下:當(dāng)氣體放電管自身電壓低于其啟動電壓時(shí)，氣體放電管相當(dāng)于斷路情況，其阻抗無限大，因此電流采樣時(shí)，電壓很小，第一比較器I的正端電壓高于負(fù)端電壓，第一比較器I輸出高電平。當(dāng)電流采樣電壓上升到氣體放電管啟動電壓瞬間，氣體放電管瞬間啟動，相當(dāng)于短路情況，回路中電流很大，使比較器I的負(fù)端電壓高于正端電壓，第一比較器I輸出低電平，即產(chǎn)生自鎖信號。第二比較器2的負(fù)端電壓高于正端電壓，第二比較器2輸出低電平，該低電平通過自鎖信號反饋線路，使第二比較器2維持輸出低電平，達(dá)到鎖定功能。同時(shí)自鎖信號提供給單片機(jī)停止測量信號，氣放管放電端的測量回路斷路，開啟剩余電流泄放電路，并且復(fù)位電壓發(fā)生電路，停止電壓的輸出。
[0011]自鎖釋放原理:在進(jìn)行新的氣放管測量前，需對自鎖電路進(jìn)行釋放。由控制MCU通過自鎖釋放控制信號線路給第I比較器的輸出端一個(gè)持續(xù)的高電平，此時(shí)第2比較的正端電壓高于負(fù)端電壓，第2比較器輸出高電平，泄放回路斷開，MCU再次輸出低電平，完成自鎖釋放動作。此時(shí)自鎖電路可再次使用。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型提出適用于多種防雷元件特性檢測的綜合系統(tǒng)，集成了壓敏電阻、氣體放電管、TVS管、絕緣電阻、插入損耗、靜電測試、信號級防雷器的斷線、碰線、短路及其直流阻抗測試功能，同時(shí)還具有大容量存儲器，可存儲500測試記錄，并支持環(huán)境溫度，濕度的測試。具有功能多、集成度高、小型化、測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)和成本低廉等有益技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型適用于多種防雷元件特性檢測的綜合系統(tǒng)功能模塊圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型SPD自鎖電路即具有高安全性的自鎖氣放管啟動電壓并泄放剩余電流電路系統(tǒng)功能模塊圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型圖2的電路原理圖。
[0016]圖4是本實(shí)用新型高壓發(fā)生電路系統(tǒng)原理圖。
[0017]圖5是本實(shí)用新型恒流源電路。
[0018]圖6是本實(shí)用新型輸出切換電路圖。
[0019]圖7是本實(shí)用新型硬件時(shí)鐘電路。
[0020]圖8是本實(shí)用新型外部存儲電路。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參見圖1，本實(shí)用新型提供的一種適用于多種防雷元件特性檢測的綜合系統(tǒng)，包括高壓發(fā)生電路、恒流源電路、SPD自鎖電路、AD采樣電路、閉合反饋電路、輸出切換電路、信號短路、斷路、插入阻抗測試電路、溫濕度測試電路、插入損耗接口、硬件時(shí)鐘、外部存儲器、靜電測試儀、上位機(jī)通信接口、信號測試接口、單片機(jī)系統(tǒng)。所述的高壓發(fā)生電路采用推挽式變壓器開關(guān)電源用以產(chǎn)生2000V的高壓，用于測試壓敏電阻、絕緣電阻、TVS管等功能。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)電壓以100V/S的速率上升的功能，用于氣體放電管的啟動電壓測試。所述的恒流源電路用于壓敏電阻壓敏電壓的測試。所述的SPD自鎖電路用于氣放管啟動電壓測試的反饋?zhàn)枣i，在氣放管啟動