一種可通信恆流控制器的製作方法
2023-05-25 00:50:46
專利名稱：一種可通信恆流控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可通信恆流控制器，屬於現場總線自動控制技術領域。
背景技術：
恆流控制器是電器元件溫度試驗的主要設備，用於使流經被試品的 電流不受電源電壓波動和被試品內阻變化的影響保持恆定，它是試驗設 備具有公證性的關鍵。
由於被試品內阻低，試驗電流的變化範圍大，採用伺服電機驅動自 藕調壓器串接降壓變壓器得到低壓大電流是比較實用的方案。控制器通 過現場的電流互感器檢測流過被試品的實際電流，與寄存在控制器內的 設定電流比較，當實際電流偏離設定值時，驅動調壓器的伺服電機使電 流回到設定值。
現在市場上常見的熔斷試驗恆流控制器體積較大，實時性較差，而 且在通信和顯示等其它方面功能也往往不滿足用戶目前的需求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可通信恆流控制器，該恆流控制器電路 簡單，輸出的波形效果好，達到控制準確之目的。
為達到上述目的，本發明的解決技術方案是包括硬體和軟體兩部 分。硬體包括電流電壓信號、信號處理、開關電源、主晶片的AD模塊、
通信、顯示及按鍵、變比繼電器、穩流繼電器、E印rom。 首先電流和電壓信號通過信號處理後進入主晶片的AD模塊進行AD 採樣以及頻率採集，主晶片根據當前電流和目標電流控制穩流繼電器以 及變比繼電器進行相應的動作，以達到設定的需求。限位信號進行顯示 當前的限位狀態。
同時控制器可以通過顯示面板顯示和設置各種參數。也可以和其他 設備進行通信傳輸各種數據。對於掉電保持的數據則保存在eeprom中。
軟體流程程序按此步驟進行，以達到輸出恆定電流。
本發明的有益效果由於可通信恆流控制器具有(1)恆流控制的準 確性與實時性本產品採用32位高性能微晶片以每周波128次高速同步 採樣測量交流電流的瞬時值，和實時計算每周波的電流有效值，並根據 目標電流的設定來控制繼電器動作。(2)通電計時的準確性與實時性 當電流迴路中出現電流時就要開始計時，沒有電流時就要停止計時。(3) 自動切換電流互感器變比自動切換變比就是根據當前電流和目標電流 以及用戶預先設定的五檔變比值，控制繼電器自動切換到合適的變比。 (4)通信本產品具有modbus通信接口，所以不僅可以單獨在穩流櫃 中使用，也可以通過通信一個系統中使用。因此可通信恆流控制器具有 一定的經濟效益。
以下結合附圖和實施例對本發明的解決技術方案作比較詳細地說明。
圖1為本發明的可通信恆流控制器的硬體構成原理框圖； 圖2為本發明的可通信恆流控制器的調壓電路原理圖； 圖3為本發明的可通信恆流控制器的軟體流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，這是本發明可通信恆流控制器的硬體構成原理框圖。
如圖所示，其硬體包括電流電壓信號輸入l、信號處理2、開關電源 3、限位信號4、主晶片5、通信5、顯示及按鍵7、變比繼電器8、穩流 繼電器9、 EepromlO。
其中主晶片5，採用32位ARM晶片LPC2132，帶有10位A/D及常
用的外設接口。
信號處理2，首先有一個頻率採集電路，用於測量頻率，來隨時調整 採樣時間間隔。電流信號採用電流互感器配合運放轉為電壓(電壓信號通 過電壓互感器輸入)，採用偏置的方式抬升信號消除負極性，這樣需要一 個穩定的偏置電壓，但可以省去波形翻轉的麻煩。
顯示及按鍵7，使用兩行四位數碼管、10發光二極體及8個按鍵， 用於顯示和設定各種參數。
繼電器8、 9，四個常開繼電器控制電機的正反轉(快慢速)進行恆 流控制，五個繼電器用於自動切換電流變比。
通信6，採用常見的EIA485電路，用光耦進行隔離，協議為Modbus。
參照圖2，這是本發明可通信恆流控制器調壓器電路圖。
如圖所示，該調壓器電路，包括變比繼電路、穩流繼電器、調壓器 電機、調壓器。穩流繼電器控制調壓器上的電機正反轉，以實現升降壓。 變比繼電器用於控制五檔變比互感器的切換，選中的的電流變比作為電 流信號輸入控制器。
參照圖3，這是本發明可通信恆流控制器軟體流程圖。
如圖所示，其步驟如下上電後首先進行數據的初始化，包括各種
程序中用到的變量標誌以及從eeprom中讀取數據，之後就是按鍵掃描、 顯示刷新、數據處理、繼電器控制、通信處理、EEprom處理各個程序， 接著返回按鍵掃描不斷循環。當然中間會穿插採樣定時中斷、基準定時 中斷、通信中斷、頻率採集中斷。
下面就各個程序和中斷分別說明。
1) 、信號採樣。主要包括採樣定時中斷和頻率採集中斷。每個電網 周期都採樣128點，這樣確保電流的實時性。同時每隔一定時間採樣偏 置電壓，還有採集電網的頻率，根據頻率的變化調整採樣點的時間間隔， 有利於測量的精度。
2) 、數據處理。因為每個周期都在採樣電流，所以在採樣一個周期 的信號時，要進行上一個周期電流的有效值計算，以及軟體濾波等。採 樣的時間間隔大約為156uS，每次採樣大約需要20 40uS，也就是說每 個電網周期至少有2/3以上的時間可用於計算、顯示和通信等，當然還有 其餘的一些中斷，所以實時性基本不會有問題。
3) 、顯示及按鍵。主要包括顯示刷新和按鍵掃描。顯示刷新包括顯 示內容的更新及數碼管的動態刷新，主要顯示電流電壓和時間以及對於 一些參數的設定電流變比、目標電流(電壓)、調整的精度(死區寬度)、 ModBus的地址和速率等等。按鍵掃描一共包括8個按鍵取消、確定、 向上、向下、啟停、歸零以及手動升降壓，基本可以滿足各種操作。關 於通電時間的顯示如果不能全部顯示，則只顯示單位大的一部分，由發 光二極體標示時間單位。
4) 、繼電器控制。主要包括恆流控制和自動切換變比。對於恆流控 制根據當前電流和目標電流的比較，來確定升降壓以及升降壓的快慢。對於自動切換變比到考慮試驗負荷電流的變化範圍較大，實驗室已選用 多量程互感器的情況，本控制器可由用戶通過鍵盤預設置各檔位的電流 量程，然後綜合考慮當前電流及目標電流自動切換到合適的變比。同時 控制器面板顯示的應是經量程轉換的實際電流值。
5)、通信處理。通信採用的是ModBus協議。可以遠程傳輸各種參 數，以及操縱控制器的啟動停止等。
雖然本發明已參照上述的實施例來描述，但是本技術領域中的普通 技術人員，應當認識到以上的實施例僅是用來說明本發明，應理解其中 可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發明，所以並非作為對本發 明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述的實施例的變 化、變形都將落入本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1、一種可通信恆流控制器，包括硬體和軟體，用於同步採樣測量交流電流的瞬時值，和實時計算每周波的電流有效值，並根據目標電流的設定來控制繼電器動作，所述的硬體包括開關電源(3)、主晶片(5)，其特徵在於所述的硬體還包括電流電壓信號輸入(1)、信號處理(2)、限位信號(4)、通信(6)、變比繼電器(8)、穩流繼電器(9)、Eeprom(10)；其信號傳遞關係是電流和電壓信號通過信號處理後進入主晶片的AD模塊進行AD採樣以及頻率採集，主晶片根據當前電流和目標電流控制穩流繼電器以及變比繼電器進行相應的動作，以達到設定的需求，限位信號進行顯示當前的限位狀態，同時控制器可以通過顯示面板顯示和設置各種參數，可以和其他設備進行通信傳輸各種數據，對於掉電保持的數據則保存在eeprom中。
2、 如權利要求1所述的可通信恆流控制器，其特徵在於所述的信 號處理(2),有一個頻率採集電路，來隨時調整採樣時間間隔，電流信號 採用電流互感器配合運放轉為電壓電壓信號通過電壓互感器輸入，採用 偏置的方式抬升信號消除負極性，有一個穩定的偏置電壓。
3、 如權利要求1所述的可通信恆流控制器，其特徵在於所述的調 壓器電路，包括變比繼電路、穩流繼電器、調壓器電機、調壓器，穩流 繼電器控制調壓器上的電機正反轉，以實現升降壓，變比繼電器用於控 制五檔變比互感器的切換，選中的電流變比作為電流信號輸入控制器。
4、 如權利要求1所述的可通信恆流控制器，其特徵在於所述的軟 件流程，其步驟如下上電後首先進行數據的初始化，包括各種程序中 用到的變量標誌以及從eeprom中讀取數據，之後就是按鍵掃描、顯示刷 新、數據處理、繼電器控制、通信處理、EEprom處理各個程序，接著返 回按鍵掃描不斷循環，中間穿插採樣定時中斷、基準定時中斷、通信中 斷、頻率採集中斷；1) 、信號採樣包括採樣定時中斷和頻率採集中斷，每個電網周期 都採樣128點，確保電流的實時性，同時每隔一定時間採樣偏置電壓， 還有採集電網的頻率，根據頻率的變化調整採樣點的時間間隔；2) 、數據處理因為每個周期都在採樣電流，所以在採樣一個周期 的信號時，要進行上一個周期電流的有效值計算，以及軟體濾波，採樣 的時間間隔大約為156uS，每次採樣大約需要20 40uS，也就是說每個 電網周期至少有2/3以上的時間可用於計算、顯示和通信等，還有其餘的 一些中斷；3) 、顯示及按鍵包括顯示刷新和按鍵掃描，顯示刷新包括顯示內 容的更新及數碼管的動態刷新，按鍵掃描一共8個按鍵取消、確定、向上、向下、啟停、歸零以及手動升降壓，關於通電時間的顯示如果不能全部顯示，則只顯示單位大的一部分，由發光二極體標示時間單位；4) 、繼電器控制包括恆流控制和自動切換變比，對於恆流控制根據當前電流和目標電流的比較，來確定升降壓以及升降壓的快慢，對於 自動切換變比到考慮試驗負荷電流的變化範圍較大，實驗室己選用多量 程互感器的情況，本控制器可由用戶通過鍵盤預設置各檔位的電流量程， 然後綜合考慮當前電流及目標電流自動切換到合適的變比，同時控制器面板顯示的應是經量程轉換的實際電流值；5) 、通信處理通信採用的是ModBus協議，可以遠程傳輸各種參 數，以及操縱控制器的啟動停止。
全文摘要
本發明涉及一種可通信恆流控制器，其包括硬體和軟體，所述的硬體包括電流電壓信號輸入(1)、信號處理(2)、開關電源(3)、限位信號(4)、主晶片(5)、通信(6)、顯示及按鍵(7)、變比繼電器(8)、穩流繼電器(9)、Eeprom(10)；其信號傳遞關係電流和電壓信號通過信號處理後進入主晶片的AD模塊進行AD採樣以及頻率採集，主晶片根據當前電流和目標電流控制穩流繼電器以及變比繼電器進行相應的動作，以達到設定的需求，限位信號進行顯示當前的限位狀態，同時控制器可以通過顯示面板顯示和設置各種參數，也可以和其他設備進行通信傳輸各種數據，對於掉電保持的數據則保存在eeprom中。
文檔編號G05F1/10GK101097453SQ200710043280
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月2日 優先權日2007年7月2日
發明者袁俊傑, 阮於東 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司