家電安全性能組合測試裝置的製作方法

2023-05-29 22:13:31

專利名稱：家電安全性能組合測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種家電安全性能組合測試裝置，屬於家電安全性能測試裝置的創新技術。
背景技術：
目前，家用電器安全性能測試裝置對安全性能參數(絕緣電阻、洩露電流、接地電阻、耐壓、電壓電流功率、低壓啟動)的測定具有以下幾種方式1)以往採用繼電器控制、一個單片機測控等方式組成的專用系統，未採用的硬體模塊化設計，增加新的功能需要重新研製，加長了產品的開發周期；採用這種設計方法，在前任的開發人員變更時，後繼的開發人員要花很多的時間和精力來熟悉尚未完成開發的產品，從而造成大量的人力資源浪費和經濟資源浪費，也加長了產品的開發周期。
2)採用模塊化結構，通過外帶公共邏輯控制模塊完成測試，各模塊之間採用RS232總線進行連接。公共邏輯控制模塊不能拆分，導致單個功能模塊不能獨立構成一臺儀器，對於組合成1種、2種、3種等多功能的儀器也比較困難；各個功能模塊的電源未進行隔離；這種模塊化的結構使測試系統擴充困難。
3)採用PLC作為主控器件，外配PC機，通過RS232將測試數據上傳給PC機。雖然PLC對邏輯控制比較方便，但是對測試數據、列印和處理是不方便的。PC機只是完成數據的採集、列印。

發明內容
本發明的目的在於克服上述缺點而提供一種消除了測試功能模塊之間的幹擾；維修方便簡單；可以快速的組合成單一功能或多種功能的家電安全性能組合測試裝置。用本發明的設計方法，將使資源得到充分利用，並且縮短了產品的開發周期，提高了產品的競爭能力；有利於產品的繼承式開發。
本發明的結構示意圖如附圖所示，包括有主機板模塊A及若干個功能測試模塊B，若干個功能測試模塊B與主機板模塊A之間通過串行口C連接。
上述主機板模塊A包括有主機A1、顯示裝置A2、輸入裝置A3、列印輸出模塊A4、串行接口A5。
上述主機板模塊A還包括有外擴存儲器A6、時鐘模塊A7。
上述顯示裝置A2為顯示器，輸入裝置A3為鍵盤輸入裝置，列印輸出模塊A4為印表機。
上述主機板模塊A的主機A1可以為PC機、筆記本計算機、工業控制機。
上述功能測試儀器模塊B包括有測控板模塊B-1及接口板模塊B-2，測控板模塊B-1包括單片機、隔離串行總線、ADC、以及有效值轉換和保護電路、I/O開關量隔離驅動電路，接口板模塊B-2包括有信號調理電路、繼電器和接觸器控制電路，主機板通過串行總線與各個儀器測控板組連接。
上述各功能測試模塊B還可連接有顯示鍵盤B-3，並裝在一個機箱中，組成一臺不需要主機板模塊A可以獨立完成一種功能的測試儀器；各功能測試模塊B也可通過配備RS485等串行接口電平轉換器，可以掛載到RS485總線，可以與主機組成的分布式網絡測控系統。
上述主機板A的通過光電隔離驅動串行總線與各個儀器測控板B連接，各儀器的測控板可採用有利於提高各儀器抗共模幹擾能力的隔離電源供電，儀器測控板和儀器接口板組成的功能模塊板在儀器內可以通過扁平線進行連接，或直接安裝在平板上，層疊安裝，或插在總線槽內；串行總線驅動採用電源+、電源-、數據發、數據收4條線，串行電平採用CMOS電平驅動。
上述各功能測試模塊B中儀器測控板和儀器接口板的接口處的信號採用分模擬信號和開關量信號兩類信號的扁平線連接，模擬信號集中在扁平線一邊，開關量信號集中扁平線另一邊，模擬信號和開關量信號之間通過地線隔離。
上述功能測試儀器模塊B包括有接地、絕緣功能測試儀器模塊B1、耐壓、洩漏功能測試儀器模塊B2、功率、低壓啟動功能測試儀器模塊B3，其中接地、絕緣功能測試儀器模塊B1包括有接地、絕緣測控模塊B11、接地接口模塊B12、絕緣接口模塊B13，耐壓、洩漏功能測試儀器模塊B2包括有耐壓、洩漏測控模塊B21、耐壓接口板模塊22、洩漏接口板模塊23，功率、低壓啟動功能測試儀器模塊B3包括有功率、低壓啟動測控板模塊31、功率、低壓接口板32；接地、絕緣測控模塊B11包括有串行接口(B11-1)、儀器串行接口(B11-2)、儀器測控單片機(B11-3)、轉換電路(B11-4)、電壓取樣電阻(B11-5)、保護、濾波電路(B11-6)、電流取樣電阻(B11-7)、保護、濾波電路(B11-8)、開關量控制信號輸出(B11-9)、隔離、驅動(B11-10)、與接口板的接口(B11-11)、電壓採樣通道(B11-12)、電流採樣通道(B11-13)；接地接口模塊B12包括有恆流源(B12-1)、可調參考電壓輸出(B12-2)、電流取樣電阻(B12-3)、電容(B12-4)、電流接線端鈕(B12-5)、電壓接線端鈕(B12-6)、電壓接線端鈕(B12-7)、電流接線端鈕(B12-8)、被測設備(B12-9)、電容(B12-10)、電壓取樣電阻(B12-11)、繼電器(B12-12)、與接地測控板的接口(B12-13)、恆流源工作控制信號(B12-14)、電流選擇信號(B12-15)、電流取樣(B12-16)、電流取樣+(B12-17)、被測接地電阻電壓取樣(B12-18)、被測接地電阻電壓取樣+(B12-19)、電阻(B12-20)；
絕緣接口模塊B13包括有500/1000V高壓模塊(B13-1)、控制高壓模塊工作繼電器K1(B13-2)、限流電阻(B13-3)、分壓電阻(B13-4)、絕緣電壓取樣電阻(B13-5)、被測設備(B13-6)、電容(B13-7)、保護瞬間擊穿二極體(B13-8)、電流取樣電阻(B13-9)、可調參考電壓輸出(B13-10)、絕緣電流採樣+(B13-11)、絕緣電壓採樣-(B13-12)、絕緣電壓採樣+(B13-13)、絕緣電壓採樣-(B13-14)、與絕緣測控板的接口(B13-15)；耐壓、洩漏測控模塊B21包括有串行接口A(B21-1)、儀器串行接口(B21-2)、儀器測控單片機(B21-3)、過流保護(B21-4)、ADC(B21-5)、電流有效值轉換(B21-6)、電流保護電路(B21-7)、電壓有效值轉換(B21-8)、電壓保護電路(B21-9)、開關量控制信號(B21-10)、隔離驅動(B21-11)、與接口板的接口(B21-12)、電流採樣通道(B21-13)、電壓採樣通道(B21-14)、調節過流門限(B21-15)、過流保護輸出的隔離驅動(B21-16)；耐壓接口板模塊22包括有可調輸出的自藕調壓器(B22-1)、高壓變壓器(B22-2)、被測設備(B22-3)、繼電器K1(B22-4)、可逆電機(B22-5)、採樣電壓(B22-6)、高壓繼電器K2(B22-7)、倒向繼電器K4(B22-8)、可逆電機電源繼電器K3(B22-9)、電阻(B22-10)、保護瞬態擊穿二極體(B22-11)、電流互感器(B22-12)、電流取樣電阻(B22-13)、濾波電容(B22-14)、壓敏電阻(B22-15)、電容(B22-16)、電阻(B22-17)、電阻(B22-18)、小電流互感器(B22-19)、保護瞬態擊穿保護二極體(B22-20)、電壓取樣電阻(B22-21)、濾波電容(B22-22)、與耐壓測控板的接口(B22-23)、過流保護和啟動繼電器驅動信號(B22-24)、電流採樣-(B22-25)、電流採樣+(B22-26)、電壓採樣+(B22-27)、電壓採樣-(B22-28)、高壓繼電器驅動信號(B22-29)、倒向繼電器驅動信號(B22-30)、可逆電機電源繼電器驅動信號(B22-31)、限流電阻(B22-32)；洩漏接口板模塊23包括有被測設備(B23-1)、過流保護繼電器K1(B23-2)、壓敏電阻(B23-3)、電阻(B23-4)、小電流互感器(B23-5)、保護瞬態擊穿二極體(B23-6)、電壓取樣電阻(B23-7)、電容(B23-8)、電容(B23-9)、電阻(B23-10)、保護瞬態擊穿二極體(B23-11)、電流互感器(B23-12)、電流取樣電阻(B23-13)、電容(B23-14)、火零切換繼電器K2(B23-15)、與洩漏測控板的接口(B23-16)、過流保護或啟動繼電器驅動信號(B23-17)、電壓採樣-(B23-18)、電壓採樣-(B23-19)、電流採樣+(B23-20)、電流採樣-(B23-21)、火零切換繼電器驅動信號(B23-22)；功率、低壓啟動測控板模塊31包括有串行接口A(B31-)、儀器串行接口(B31-)、儀器測控單片機(B31-)、A/D轉換(功率/電能計量電路)(B31-)、保護電路(B31-)、保護電路(B31-)、開關量控制信號(B31-)、隔離驅動(B31-)、與接口板的接口(B31-)、電流信號(B31-)、電壓信號(B31-)、功率信號(B31-)、電壓取樣通道(B31-)、電流取樣通道；功率、低壓接口板32包括有被測設備(B32-1)、功率測試啟動繼電器K1(B32-2)、電流互感器(B32-3)、電阻(B32-4)、電流取樣電阻(B32-5)、電容(B32-6)、小電流互感器(B32-7)、電壓取樣電阻(B32-8)、電容(B32-9)、測試繼電器K2(B32-10)、與功率測控板的接口(B32-11)、電流取樣通道+(B32-12)、電流取樣通道-(B32-13)、電壓取樣通道+(B32-14)、電壓取樣通道-(B 32-15)。
本發明與現有技術相比，具有如下的特點1)本發明由主機板、各儀器測控板和對應接口板組成，儀器測控板和對應儀器接口板完成一個功能測試，系統增加或減少功能只要相應增加或減少儀器測控板和對應接口板就可以；儀器模塊組合簡單、檢修方便；2)本發明主機板的採用光電隔離串行總線連接各個儀器測控板，系統的功能擴展方便，主機板和各個儀器的測控板採用電氣隔離供電，有利於提高各測試功能儀器的抗共模幹擾的能力；3)本發明規範連接，儀器測控板和儀器接口板的接口處的信號採用扁平線連接，扁平線上分兩類信號，扁平線連接方便；模擬信號和開關量信號，模擬信號集中在扁平線一邊，開關量信號集中在扁平線另一邊，模擬信號和開關量信號之間有地線隔離；4)本發明各儀器測控板和儀器接口板具有一獨立的測試功能，配備鍵盤顯示並裝在一個機箱中，組成一臺不需要主機板可以獨立完成一種功能的測試儀器；5)本發明主機板模塊的主機可以為PC機、筆記本計算機、工業控制機，本發明組成以計算機為主機，通過光電隔離的串行總線連接各個儀器的測試系統，優點是測試數據可以資料庫的方式存儲在計算機，可採用與計算機接口兼容的各種印表機列印輸出測試結果；6)本發明儀器測控板和儀器接口板可以構成一個分布式測試網絡的接點模塊，通過配備RS485等串行接口電平轉換器，可以掛載到RS485總線的分布式測試網絡上，這種分布式測試網絡的接點模塊由板構成，可以拆分或組合，其功能也隨之有所不同；7)本發明各儀器測控板的安裝方式靈活，可以通過扁平線的進行連接，或直接安裝在平板上，層疊安裝，或插在總線槽內。
本發明消除了測試功能模塊之間的幹擾；維修方便簡單；可以快速的組合成單一功能或多種功能。用本發明的設計方法，將使資源得到充分利用，並且縮短了產品的開發周期，提高了產品的競爭能力；有利於產品的繼承式開發，是一種設計巧妙，方便實用的家電安全性能組合測試裝置。


圖1是本發明的系統總體原理圖；圖2是本發明的測控單片機儀器原理圖；圖3是本發明的計算機通過光電隔離的串行總線與各儀器測控板連接的原理圖；圖4是本發明的測試網絡原理圖；圖5是本發明的接地、絕緣測控板原理圖；圖6是本發明的接地接口板原理圖；圖7是本發明絕緣接口板原理圖；圖8是本發明的耐壓、洩漏測控板的原理圖；圖9是本發明耐壓接口板原理圖；圖10是本發明洩漏接口板原理圖；圖11是本發明的功率、低壓啟動測控板原理圖；圖12是本發明的功率、低壓接口板原理圖。
具體實施例方式實施例本發明的系統總體原理圖如圖1所示，包括有主機板模塊A及若干個功能測試模塊B，若干個功能測試模塊B與主機板模塊A之間通過串行口C連接。上述主機板模塊A包括有主機A1、顯示裝置A2、輸入裝置A3、列印輸出模塊A4、串行接口A5。上述主機板模塊A還包括有外擴存儲器A6、時鐘模塊A7。上述顯示裝置A2為顯示器，輸入裝置A3為鍵盤輸入裝置，列印輸出模塊A4為印表機。上述主機板模塊A的主機A1可以為PC機、筆記本計算機、工業控制機。
系統主機A1提供2個串行接口A5、串行口A8，光電隔離串行口連接各儀器測控板；儀器N測控板對應的接口板是儀器N接口板，儀器1測控板到儀器N測控板通過光電隔離的串行總線與系統主機板連接，測控板將測試數據送到主機板進行處理顯示。系統主機板也將鍵盤設置的數據以及命令通過串行總線傳送到相應的儀器測控板。外擴存儲器A6用於存儲系統的測試數據和系統方案。鍵盤用於設置系統測試方案，測試項目的測試時間、測試條件設定值、測試報警限值。
上述功能測試儀器模塊B包括有測控板模塊B-1及接口板模塊B-2，測控板模塊B-1包括單片機、隔離串行總線、ADC、以及有效值轉換和保護電路、I/O開關量隔離驅動電路，接口板模塊B-2包括有信號調理電路、繼電器和接觸器控制電路，主機板通過串行總線與各個儀器測控板組連接。
本發明的測控單片機儀器原理圖如圖2所示，儀器測控板B-1和儀器接口板B-2配上儀器顯示和鍵盤B-3，不需要主機板可以獨立完成一種功能的測試儀器，儀器測控板B-1和儀器接口板B-2是獨立的單一功能的測試儀器。
本發明的計算機通過光電隔離的串行總線與各儀器測控板連接的原理圖如圖3所示，主機板可以如PC機、筆記本計算機、工業控制機等計算機替代，可以組成以計算機為主機板，通過光電隔離的串行總線連接各個儀器測控板的測試系統，這樣的可以方便各測控板的軟體標定，並且測試的結果數據可以存儲在PC機，通過資料庫可以隨時調用查看，可採用與計算機接口兼容的各種印表機列印輸出測試結果。
本發明的測試網絡原理圖如圖4所示，儀器測控板和儀器接口可以構成一個分布式測試網絡的接點模塊，通過配備RS485等串行接口電平轉換器，可以掛載到RS485總線的分布式測試網絡上，可以與主機組成的分布式網絡測控系統。這種分布式測試網絡的接點模塊由板構成，可以拆分或組合，其功能也隨之有所不同。
上述主機板A的通過光電隔離驅動串行總線與各個儀器測控板B連接，各儀器的測控板可採用有利於提高各儀器抗共模幹擾能力的隔離電源供電，儀器測控板和儀器接口板組成的功能模塊板在儀器內可以通過扁平線進行連接，或直接安裝在平板上，層疊安裝，或插在總線槽內；串行總線驅動採用電源+、電源-、數據發、數據收4條線，串行電平採用CMOS電平驅動。
上述各功能測試模塊B中儀器測控板和儀器接口板的接口處的信號採用分模擬信號和開關量信號兩類信號的扁平線連接，模擬信號集中在扁平線一邊，開關量信號集中扁平線另一邊，模擬信號和開關量信號之間通過地線隔離。
本實施例中，上述功能測試儀器模塊B包括有接地、絕緣功能測試儀器模塊B1、耐壓、洩漏功能測試儀器模塊B2、功率、低壓啟動功能測試儀器模塊B3，其中接地、絕緣功能測試儀器模塊B1包括有接地、絕緣測控模塊B11、接地接口模塊B12、絕緣接口模塊B13，耐壓、洩漏功能測試儀器模塊B2包括有耐壓、洩漏測控模塊B21、耐壓接口板模塊22、洩漏接口板模塊23，功率、低壓啟動功能測試儀器模塊B3包括有功率、低壓啟動測控板模塊31、功率、低壓接口板32；本發明的接地、絕緣測控模塊B11原理圖如圖5所示，接地、絕緣測控模塊B11包括有串行接口(B11-1)、儀器串行接口(B11-2)、儀器測控單片機(B11-3)、轉換電路(B11-4)、電壓取樣電阻(B11-5)、保護、濾波電路(B11-6)、電流取樣電阻(B11-7)、保護、濾波電路(B11-8)、開關量控制信號輸出(B11-9)、隔離、驅動(B11-10)、與接口板的接口(B11-11)、電壓採樣通道(B11-12)、電流採樣通道(B11-13)；接地和絕緣的測控板原理極其相似，與接口板的接口B11-11有兩類信號，一是模擬信號，二是開關量信號；模擬信號集中在接口一邊。開關量信號集中在接口另一邊，模擬信號和開關量信號之間有地線隔離，有利於提高抗幹擾能力。模擬信號分兩路分別送到電壓採樣通道(B11-12)和電流採樣通道(B11-13)。電壓信號經保護、濾波電路(B11-6)，取樣電阻(B11-5)送到A/D轉換電路(B11-4)進行轉換，電流信號經保護、濾波電路(B11-8)，取樣電阻(B11-7)送到A/D轉換電路(B11-4)進行轉換，電流和電壓轉換的結果通過測控單片機(B11-3)經儀器串行接口和串行接口A送到系統主機板進行處理、顯示。儀器測控單片機(B11-3)輸出一組開關量控制信號，經隔離驅動(B11-10)送到相應的接口板。
本發明的接地接口模塊B12原理圖如圖6所示，接地接口模塊B12包括有恆流源(B12-1)、可調參考電壓輸出(B12-2)、電流取樣電阻(B12-3)、電容(B12-4)、電流接線端鈕(B12-5)、電壓接線端鈕(B12-6)、電壓接線端鈕(B12-7)、電流接線端鈕(B12-8)、被測設備(B12-9)、電容(B12-10)、電壓取樣電阻(B12-11)、繼電器(B12-12)、與接地測控板的接口(B12-13)、恆流源工作控制信號(B12-14)、電流選擇信號(B12-15)、電流取樣(B12-16)、電流取樣+(B12-17)、被測接地電阻電壓取樣(B12-18)、被測接地電阻電壓取樣+(B12-19)、電阻(B12-20)；恆流源(B21-1)有種電流大小10A/20A選擇，有4個端鈕。端鈕I_Work是啟動恆流源工作的控制端，從「13」與接地控制板的接口輸出的「14」恆流源工作控制信號連接到I_Work端；端鈕I_V_Ref是選擇電流大小的參考電壓控制端，由電流選擇信號(B21-15)經可調參考電壓輸出電路(B21-2)進行控制；端鈕I_OUT1和I_OUT2是恆流源的輸出。在進行接地測試時，繼電器K1的驅動信號有效，觸點K1-1、K1-2、K1-3、K1-4閉合，電流和電壓採樣迴路接入了被測設備(B21-9)。電流採樣迴路由取樣電阻(B21-3)和濾波電容(B21-4)組成，輸出信號是電流取樣-(B21-16)和電流取樣+(B21-17)；電壓採樣迴路由濾波電容(B21-10)、電阻(B21-20)和取樣電阻(B21-11)組成，輸出信號是被測接地電阻電壓取樣-(B21-18)和被測接地電阻電壓取樣+(B21-19)。這些信號通過與接地測控板的接口送到接地測控板進行轉換。被測設備(B21-9)採用四端鈕接法，其中(B21-5)是電流端鈕1、(B21-8)是電流端鈕2、(B21-6)電壓端鈕1、(B21-7)電壓端鈕2。採用四端鈕接法是提高系統的接地測量精度。電流取樣和電壓取樣信號經轉換送入測控板的測試單片機進行計算，得出接地電阻數值和接地電流數值，送主機板顯示。
本發明絕緣接口模塊B13原理圖如圖7所示，絕緣接口模塊B13包括有500/1000V高壓模塊(B13-1)、控制高壓模塊工作繼電器K1(B13-2)、限流電阻(B13-3)、分壓電阻(B13-4)、絕緣電壓取樣電阻(B13-5)、被測設備(B13-6)、電容(B13-7)、保護瞬間擊穿二極體(B13-8)、電流取樣電阻(B13-9)、可調參考電壓輸出(B13-10)、絕緣電流採樣+(B13-11)、絕緣電壓採樣-(B13-12)、絕緣電壓採樣+(B13-13)、絕緣電壓採樣-(B13-14)、與絕緣測控板的接口(B13-15)；500/1000V高壓模塊(B13-1)的輸出電壓有500V和1000V兩種電壓選擇，由可調參考電壓(B13-10)輸出進行選擇。在進行絕緣測試時，控制高壓模塊工作繼電器K1(B13-2)的驅動信號有效，觸點K1-1、K1-2閉合，高壓模塊開始工作，並且測控單片機輸出開關量信號經「10」可調參考電壓輸出電路對電壓進行選擇。高壓模塊的輸出端OUT+經分壓電阻(B13-4)和電壓取樣電阻(B13-5)，到高壓模塊OUT-端構成絕緣電壓採樣迴路，輸出信號有絕緣電壓採樣+(B13-13)和絕緣電壓採樣-(B13-14)；另外高壓模塊的輸出端OUT+經分壓電阻(B13-3)、被測設備(B13-6)和電流取樣電阻(B13-9)到高壓模塊OUT-端構成絕緣電流採樣迴路，在其迴路中的(B13-7)是濾波電容，(B13-8)瞬態擊穿保護二極體，輸出信號有絕緣電壓採樣+(B13-13)和絕緣電壓採樣-(B13-14)，這些信號通過接口送入絕緣測控單片機進行轉換。電流採樣和電壓採樣信號經轉換送入測控板的測試單片機進行計算，得出絕緣電阻數值和絕緣電壓數值，送主機板顯示。
本發明的耐壓、洩漏測控模塊B21的原理圖如圖8所示，耐壓、洩漏測控模塊B21包括有串行接口A(B21-1)、儀器串行接口(B21-2)、儀器測控單片機(B21-3)、過流保護(B21-4)、ADC(B21-5)、電流有效值轉換(B21-6)、電流保護電路(B21-7)、電壓有效值轉換(B21-8)、電壓保護電路(B21-9)、開關量控制信號(B21-10)、隔離驅動(B21-11)、與接口板的接口(B21-12)、電流採樣通道(B21-13)、電壓採樣通道(B21-14)、調節過流門限(B21-15)、過流保護輸出的隔離驅動(B21-16)；耐壓和洩漏的測控板原理極其相似，與接口板的接口(B21-12)有兩類信號，一是模擬信號，二是開關量信號；模擬信號集中在接口一邊。開關量信號集中在接口另一邊，模擬信號和開關量信號之間有地線隔離，有利於提高抗幹擾能力。模擬信號從(B21-)分兩路分別送到電壓採樣通道(B21-14)和電流採樣通道(B21-13)。電壓信號經保護電路(B21-9)，有效值轉換電路(B21-8)，送入A/D轉換電路(B21-5)進行轉換，電流信號經保護電路(B21-7)，有效值(B21-6)送到A/D轉換電路(B21-5)進行轉換，電流和電壓轉換的結果通過測控單片機(B21-3)經儀器串行接口和串行接口A送到系統主機板進行處理、顯示。儀器測控單片機(B21-3)輸出一組開關量控制信號，經隔離驅動(B21-11)送到相應的接口板。在耐壓和洩漏測量中，加入過流保護電路(B21-4)，過流保護電路(B21-4)的可調門限(B21-15)由測控單片機(B21-3)提供，並與電流有效值轉換電路(B21-6)的輸出進行比較，當電流有效值轉換電路的輸出大於門限時，過流保護電路的輸出有效，經隔離驅動，送到耐壓或洩漏的接口板控制過流保護繼電器停止測試。
本發明耐壓接口板模塊B22原理圖如圖9所示，耐壓接口板模塊22包括有可調輸出的自藕調壓器(B22-1)、高壓變壓器(B22-2)、被測設備(B22-3)、繼電器K1(B22-4)、可逆電機(B22-5)、採樣電壓(B22-6)、高壓繼電器K2(B22-7)、倒向繼電器K4(B22-8)、可逆電機電源繼電器K3(B22-9)、電阻(B22-10)、保護瞬態擊穿二極體(B22-11)、電流互感器(B22-12)、電流取樣電阻(B22-13)、濾波電容(B22-14)、壓敏電阻(B22-15)、電容(B22-16)、電阻(B22-17)、電阻(B22-18)、小電流互感器(B22-19)、保護瞬態擊穿保護二極體(B22-20)、電壓取樣電阻(B22-21)、濾波電容(B22-22)、與耐壓測控板的接口(B22-23)、過流保護和啟動繼電器驅動信號(B22-24)、電流採樣-(B22-25)、電流採樣+(B22-26)、電壓採樣+(B22-27)、電壓採樣-(B22-28)、高壓繼電器驅動信號(B22-29)、倒向繼電器驅動信號(B22-30)、可逆電機電源繼電器驅動信號(B22-31)、限流電阻(B22-32)；當進行耐壓試驗時，電源交流220V經繼電器K1的觸點K1-1，K1-2接入到可調輸出的自藕調壓器，測控單片機根據設定的耐壓測試電壓值，輸出信號，經隔離驅動，可逆電機電源繼電器K3(B22-9)動作，閉合可逆電機(B22-13)的正負電源開關K3-1、K3-2；倒向繼電器K4(B22-8)動作，進行全自動調節電壓。自動調壓由倒向繼電器K4的觸點K4-1(正向)、K4-2(反向)進行點動調壓完成。高壓變壓器(B22-3)的測量繞組採樣電壓(B22-6)、壓敏電阻(B22-15)、阻容吸收網絡(B22-16)和(B22-17)、電阻(B22-18)、小電流互感器(B22-19)、瞬態擊穿二極體(B22-20)、取樣電阻(B22-21)、濾波電容(B22-22)構成電壓採樣迴路；高壓變壓器的副邊、限流電阻(B22-32)、被測設備(B22-3)、瞬態擊穿保護二極體(B22-11)、電阻(B22-10)、電流互感器(B22-12)、取樣電阻(B22-13)、濾波電容(B22-14)構成電流採樣迴路；迴路輸出信號是電壓採樣+(B22-27)、電壓採樣-(B22-28)、電流採樣+(B22-25)、電流採樣-(B22-26)，這些信號通過與耐壓測控板的接口(B22-23)送到耐壓測控板進行轉換。當高壓變壓器的次邊高壓達到耐壓測試電壓的設定值時，高壓繼電器K2(B22-7)的驅動信號有效，高壓開關K2-1、K2-2閉合，開始進行電流測試。當測試結束時，斷開高壓開關K2-1、K2-2，測控單片機發出停止測試信號，經隔離驅動，繼電器K1(B22-4)動作，電源開關K1-1、K1-2斷開。在測試過程中，發生過流故障時，繼電器K1(B22-4)的驅動信號有效，觸點K1-1、K1-2斷開，達到過流保護的目的。電流採樣和電壓採樣信號經轉換送入測控板的測試單片機進行計算，得出耐壓電壓數值和耐壓電流數值，送主機板顯示。
本發明洩漏接口板模塊23原理圖如圖10所示，洩漏接口板模塊23包括有被測設備(B23-1)、過流保護繼電器K1(B23-2)、壓敏電阻(B23-3)、電阻(B23-4)、小電流互感器(B23-5)、保護瞬態擊穿二極體(B23-6)、電壓取樣電阻(B23-7)、電容(B23-8)、電容(B23-9)、電阻(B23-10)、保護瞬態擊穿二極體(B23-11)、電流互感器(B23-12)、電流取樣電阻(B23-13)、電容(B23-14)、火零切換繼電器K2(B23-15)、與洩漏測控板的接口(B23-16)、過流保護或啟動繼電器驅動信號(B23-17)、電壓採樣-(B23-18)、電壓採樣-(B23-19)、電流採樣+(B23-20)、電流採樣-(B23-21)、火零切換繼電器驅動信號(B23-22)；在進行洩漏測試時，繼電器K1(B23-2)的驅動信號有效，觸點K1-1、K1-2動作，接入電網。壓敏電阻(B23-3)、電阻(B23-4)、小電流互感器(B23-5)、瞬態擊穿保護二極體(B23-6)、取樣電阻(B23-7)和濾波電容(B23-8)構成電壓採樣迴路；被測設備(B23-1)、火零切換繼電器K2(B23-15)的觸點K2-1(K2-2)、濾波電容(B23-9)、電阻(B23-10)、瞬態擊穿保護二極體(B23-11)、電流互感器(B23-12)、取樣電阻(B23-13)和濾波電容(B23-14)構成電流採樣迴路，迴路輸出信號是電壓取樣+(B23-18)、電壓採樣-(B23-19)、電流採樣+(B23-20)、電流採樣-(B23-21)，這些信號通過與洩漏測控板的接口(B23-16)送到測控單片機進行處理。由於洩漏測量的是火線(L)和零線(N)兩路洩漏電流，火零(B23-15)切換繼電器K2完成洩漏兩路電流的切換，當觸點K2-1接通時，測量的是火線(L)和機殼間的洩漏電流；當觸點K2-1接通時，測量的是零線(N)和機殼間的洩漏電流，這兩路洩漏電路在測試單片機中進行處理、比較，取大值送系統主機板處理顯示。電流採樣和電壓採樣信號經轉換送入測控板的測試單片機進行計算，得出洩漏電流數值和洩漏電壓數值，送主機板顯示。
本發明的功率、低壓啟動測控板模塊31原理圖如圖11所示，功率和低壓啟動的測控板原理圖相似。與接口板的接口(B31-9)有兩類信號，一是模擬信號，二是開關量信號，模擬信號集中在接口一邊。開關量信號集中在接口另一邊，模擬信號和開關量信號之間有地線隔離，有利於提高抗幹擾能力。模擬信號從(B31-9)分兩路分別送到電壓採樣通道(B31-13)和電流採樣通道(B31-14)。電壓信號經保護電路(B31-5)，送入A/D轉換(功率/電能計量電路)(B31-4)進行轉換，電流信號經保護電路(B31-6)，送到A/D轉換(功率/電能計量電路)(B31-4)進行轉換，電流、電壓和功率轉換的結果通過測控單片機(B31-3)經儀器串行接口和串行接口A送到系統主機板進行處理、顯示。儀器測控單片機(B31-3)輸出一組開關量控制信號，經隔離驅動(B31-8)送到相應的接口板。
本發明的功率、低壓接口板32原理圖如圖12所示，功率和低壓啟動的接口板原理圖相似。不同的是功率測試的接口板的電源輸入是電網電壓，而低壓啟動的電源輸入是0～250V的可調電壓。在進行功率和低壓啟動測試時，測試啟動繼電器K1的驅動信號有效，觸點K1-1、K1-2動作，接入測試電源，並且測試繼電器K2的驅動信號有效，觸點K2-1、K2-2動作，接入被測設備。被測設備(B32-1)、電流互感器(B32-3)、取樣電阻(B32-5)、濾波電容(B32-6)構成電流採樣迴路；被測設備(B32-1)、電阻(B32-4)、小電流互感器(B32-7)、取樣電阻(B32-8)、濾波電容(B32-9)構成電壓採樣迴路；迴路輸出的信號是電流採樣+(B32-12)、電流採樣-(B32-13)、電壓採樣+(B32-14)、電壓採樣-(B32-15)，這些信號通過與測控板的接口(B32-11)送到測控單片機進行處理。功率的電壓採樣和電流採樣信號經轉換送入功率測控板的測試單片機進行計算，得出功率的電壓、電流、功率、功率因數數值；低壓啟動的電壓採樣和電流採樣信號經轉換送入低壓啟動測控板的測試單片機進行計算，得出低壓啟動的電壓和電流數值，送主機板顯示。
本發明儀器測控板和儀器接口板的布局比較靈活，可以是一種功能採用一塊儀器測控板和一塊儀器接口板，或是兩個功能相似的採用一塊儀器測控板和一塊儀器接口板。
本發明的儀器測控板和儀器接口板組成的功能模塊板在儀器內的放置有多種選擇，各儀器測控板的安裝方式靈活，可以通過扁平線的進行連接，或直接安裝在平板上，層疊安裝，或插在總線槽內。
權利要求
1.一種家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於包括有主機板模塊A及若干個功能測試模塊B，若干個功能測試模塊B與主機板模塊A之間通過串行口C連接。
2.根據權利要求1所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述主機板模塊A包括有主機A1、顯示裝置A2、輸入裝置A3、列印輸出模塊A4、串行接口A5。
3.根據權利要求2所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述主機板模塊A還包括有外擴存儲器A6、時鐘模塊A7。
4.根據權利要求2所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述顯示裝置A2為顯示器，輸入裝置A3為鍵盤輸入裝置，列印輸出模塊A4為印表機。
5.根據權利要求2所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述主機板模塊A的主機A1可以為PC機、筆記本計算機、工業控制機。
6.根據權利要求1所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述功能測試儀器模塊B包括有測控板模塊B-1及接口板模塊B-2，測控板模塊B-1包括單片機、隔離串行總線、ADC、以及有效值轉換和保護電路、I/O開關量隔離驅動電路，接口板模塊B-2包括有信號調理電路、繼電器和接觸器控制電路，主機板通過串行總線與各個儀器測控板組連接。
7.根據權利要求6所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述各功能測試模塊B還可連接有顯示鍵盤B-3，並裝在一個機箱中，組成一臺不需要主機板模塊A可以獨立完成一種功能的測試儀器；各功能測試模塊B也可通過配備RS485等串行接口電平轉換器，可以掛載到RS485總線，可以與主機組成的分布式網絡測控系統。
8.根據權利要求1至7所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述主機板A的通過光電隔離驅動串行總線與各個儀器測控板B連接，各儀器的測控板可採用有利於提高各儀器抗共模幹擾能力的隔離電源供電，儀器測控板和儀器接口板組成的功能模塊板在儀器內可以通過扁平線進行連接，或直接安裝在平板上，層疊安裝，或插在總線槽內；串行總線驅動採用電源+、電源-、數據發、數據收4條線，串行電平採用CMOS電平驅動。
9.根據權利要求8所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述各功能測試模塊B中儀器測控板和儀器接口板的接口處的信號採用分模擬信號和開關量信號兩類信號的扁平線連接，模擬信號集中在扁平線一邊，開關量信號集中扁平線另一邊，模擬信號和開關量信號之間通過地線隔離。10、根據權利要求9所述的家電安全性能組合測試裝置，其特徵在於上述功能測試儀器模塊B包括有接地、絕緣功能測試儀器模塊B1、耐壓、洩漏功能測試儀器模塊B2、功率、低壓啟動功能測試儀器模塊B3，其中接地、絕緣功能測試儀器模塊B1包括有接地、絕緣測控模塊B11、接地接口模塊B12、絕緣接口模塊B13，耐壓、洩漏功能測試儀器模塊B2包括有耐壓、洩漏測控模塊B21、耐壓接口板模塊22、洩漏接口板模塊23，功率、低壓啟動功能測試儀器模塊B3包括有功率、低壓啟動測控板模塊31、功率、低壓接口板32；接地、絕緣測控模塊B11包括有串行接口(B11-1)、儀器串行接口(B11-2)、儀器測控單片機(B11-3)、轉換電路(B11-4)、電壓取樣電阻(B11-5)、保護、濾波電路(B11-6)、電流取樣電阻(B11-7)、保護、濾波電路(B11-8)、開關量控制信號輸出(B11-9)、隔離、驅動(B11-10)、與接口板的接口(B11-11)、電壓採樣通道(B11-12)、電流採樣通道(B11-13)；接地接口模塊B12包括有恆流源(B12-1)、可調參考電壓輸出(B12-2)、電流取樣電阻(B12-3)、電容(B12-4)、電流接線端鈕(B12-5)、電壓接線端鈕(B12-6)、電壓接線端鈕(B12-7)、電流接線端鈕(B12-8)、被測設備(B12-9)、電容(B12-10)、電壓取樣電阻(B12-11)、繼電器(B12-12)、與接地測控板的接口(B12-13)、恆流源工作控制信號(B12-14)、電流選擇信號(B12-15)、電流取樣(B12-16)、電流取樣+(B12-17)、被測接地電阻電壓取樣(B12-18)、被測接地電阻電壓取樣+(B12-19)、電阻(B12-20)；絕緣接口模塊B13包括有500/1000V高壓模塊(B13-1)、控制高壓模塊工作繼電器K1(B13-2)、限流電阻(B13-3)、分壓電阻(B13-4)、絕緣電壓取樣電阻(B13-5)、被測設備(B13-6)、電容(B13-7)、保護瞬間擊穿二極體(B13-8)、電流取樣電阻(B13-9)、可調參考電壓輸出(B13-10)、絕緣電流採樣+(B13-11)、絕緣電壓採樣-(B13-12)、絕緣電壓採樣+(B13-13)、絕緣電壓採樣-(B13-14)、與絕緣測控板的接口(B13-15)；耐壓、洩漏測控模塊B21包括有串行接口A(B21-1)、儀器串行接口(B21-2)、儀器測控單片機(B21-3)、過流保護(B21-4)、ADC(B21-5)、電流有效值轉換(B21-6)、電流保護電路(B21-7)、電壓有效值轉換(B21-8)、電壓保護電路(B21-9)、開關量控制信號(B21-10)、隔離驅動(B21-11)、與接口板的接口(B21-12)、電流採樣通道(B21-13)、電壓採樣通道(B21-14)、調節過流門限(B21-15)、過流保護輸出的隔離驅動(B21-16)；耐壓接口板模塊22包括有可調輸出的自藕調壓器(B22-1)、高壓變壓器(B22-2)、被測設備(B22-3)、繼電器K1(B22-4)、可逆電機(B22-5)、採樣電壓(B22-6)、高壓繼電器K2(B22-7)、倒向繼電器K4(B22-8)、可逆電機電源繼電器K3(B22-9)、電阻(B22-10)、保護瞬態擊穿二極體(B22-11)、電流互感器(B22-12)、電流取樣電阻(B22-13)、濾波電容(B22-14)、壓敏電阻(B22-15)、電容(B22-16)、電阻(B22-17)、電阻(B22-18)、小電流互感器(B22-19)、保護瞬態擊穿保護二極體(B22-20)、電壓取樣電阻(B22-21)、濾波電容(B22-22)、與耐壓測控板的接口(B22-23)、過流保護和啟動繼電器驅動信號(B22-24)、電流採樣-(B22-25)、電流採樣+(B22-26)、電壓採樣+(B22-27)、電壓採樣-(B22-28)、高壓繼電器驅動信號(B22-29)、倒向繼電器驅動信號(B22-30)、可逆電機電源繼電器驅動信號(B22-31)、限流電阻(B22-32)；洩漏接口板模塊23包括有被測設備(B23-1)、過流保護繼電器K1(B23-2)、壓敏電阻(B23-3)、電阻(B23-4)、小電流互感器(B23-5)、保護瞬態擊穿二極體(B23-6)、電壓取樣電阻(B23-7)、電容(B23-8)、電容(B23-9)、電阻(B23-10)、保護瞬態擊穿二極體(B23-11)、電流互感器(B23-12)、電流取樣電阻(B23-13)、電容(B23-14)、火零切換繼電器K2(B23-15)、與洩漏測控板的接口(B23-16)、過流保護或啟動繼電器驅動信號(B23-17)、電壓採樣-(B23-18)、電壓採樣-(B23-19)、電流採樣+(B23-20)、電流採樣-(B23-21)、火零切換繼電器驅動信號(B23-22)；功率、低壓啟動測控板模塊31包括有串行接口A(B31-)、儀器串行接口(B31-)、儀器測控單片機(B31-)、A/D轉換(功率/電能計量電路)(B31-)、保護電路(B31-)、保護電路(B31-)、開關量控制信號(B31-)、隔離驅動(B31-)、與接口板的接口(B31-)、電流信號(B31-)、電壓信號(B31-)、功率信號(B31-)、電壓取樣通道(B31-)、電流取樣通道；功率、低壓接口板32包括有被測設備(B32-1)、功率測試啟動繼電器K1(B32-2)、電流互感器(B32-3)、電阻(B32-4)、電流取樣電阻(B32-5)、電容(B32-6)、小電流互感器(B32-7)、電壓取樣電阻(B32-8)、電容(B32-9)、測試繼電器K2(B32-10)、與功率測控板的接口(B32-11)、電流取樣通道+(B32-12)、電流取樣通道-(B32-13)、電壓取樣通道+(B32-14)、電壓取樣通道-(B32-15)。
全文摘要
本發明是一種家電安全性能組合測試裝置。包括有主機板模塊A及若干個功能測試模塊B，若干個功能測試模塊B與主機板模塊A之間通過串行口C連接。上述主機板模塊A包括有主機A1、顯示裝置A2、輸入裝置A3、列印輸出模塊A4、串行接口A5、外擴存儲器A6、時鐘模塊A7，主機A1可以為PC機、筆記本計算機、工業控制機。本發明的儀器測控板和對應儀器接口板完成一個功能測試，本發明增加或減少測試功能模塊只要相應增加或減少儀器測控板和對應接口板就可以，可以快速的組合成單一功能或多種功能；本發明測試功能模塊組合簡單，且消除了測試功能模塊之間的幹擾，維修方便簡單。用本發明的設計方法，將使資源得到充分利用，並且縮短了產品的開發周期，提高了產品的競爭能力；有利於產品的繼承式開發。
文檔編號G01D21/02GK1815249SQ200510033058
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月2日 優先權日2005年2月2日
發明者汪仁煌, 嚴仍友 申請人:廣東工業大學