具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀的製作方法
2023-10-05 13:02:49 2
專利名稱：具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測試儀器儀表技術領域，具體地說，是涉及一種用於對電器設備和元器件的電氣安全性能進行測試的高精度、高速度交直流耐壓絕緣測控儀的檢測電路。
背景技術：
早期的耐壓絕緣測試儀器多為單獨的交流耐壓測試儀或直流絕緣測試儀，為了使儀表同時具備交直流耐壓及絕緣測試的功能，需要實現不同功能之間的相互快速切換，以便客戶更方便的對元器件及設備的性能進行多方面的檢測。目前的交直流耐壓測試儀在進行不同直流電壓測量條件的快速切換過程中，經常不能避免不同條件連續測試間的相互影響，因此，影響了測試結果的準確性。耐壓測試儀的容量是一項很重要的技術指標，在高容量時，如交流耐壓的輸出容量為500VA，即輸出能力為5KV/100mA時，如何保證測試儀在0.000～99.99mA的整個範圍內的電流測量精度是一個關鍵的技術難題，目前解決此問題的技術手段大都不甚理想。此外，目前的交直流耐壓絕緣測試儀在如何增強交流電壓測量時的隔離效果方面也有待於進一步提高。
發明內容
本實用新型為了解決現有技術中交直流耐壓絕緣測試儀在直流電壓測量等級連續切換時容易產生相互影響，而且測量精度低、隔離效果差的問題，提供了一種新型的高精度、高速度的交直流耐壓絕緣測試儀，可以對被測物自動連續地進行不同條件下的交流耐壓、直流耐壓和絕緣電阻測試，具有測試速度快、測量精度高、在不同條件連續測試的情況下可實現交直流切換輸出迅速穩定等優點。
為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現一種具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，包括升壓變壓器、交直流切換電路以及採樣電路，在所述的交直流切換電路中包含有兩個高壓繼電器，CPU通過向繼電器電磁線圈端輸出控制信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開；其中一個繼電器常開觸點的兩端與一開關二極體並聯後一端連接在所述升壓變壓器的高壓輸出端，另一端連接所述交直流切換電路的輸出端；所述升壓變壓器的0V輸出端與一濾波電容和洩放電阻組成的並聯支路相連，進而與第二個繼電器的常開觸點兩端串聯後連接所述交直流切換電路的一個輸出端，同時升壓變壓器的0V輸出端與所述交直流切換電路的另一個輸出端相連。
作為對上述技術方案的進一步限定，所述開關二極體的正極連接升壓變壓器的高壓輸出端，負極經串聯的濾波電感連接所述交直流切換電路的輸出端，並且在所述兩個高壓繼電器線圈的兩端還分別並聯有一放電二極體。
作為對上述技術方案的又進一步限定，在所述的採樣電路中包含有電壓採樣電路和電流採樣電路，所述交直流切換電路輸出的電壓為電壓採樣電路和電流採樣電路提供電源供電；其中，在所述的電壓採樣電路上並聯有一高低壓採樣切換電路，通過切換不同的採樣電阻對輸入的採樣電壓大小進行調節；在所述的電流採樣電路上並聯有一可控分流電路，對輸入到電流採樣電路上的電流大小進行調節。
其中，在所述的高低壓採樣切換電路中包含有一繼電器和由多個電阻串聯而成的分壓支路，所述電阻分壓支路並聯在交直流切換電路的兩個輸出端之間；CPU通過向繼電器電磁線圈端輸出控制信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開，進而改變所述電阻分壓支路的電阻值。
在所述的可控分流電路中包含有多個繼電器和由多個串聯電阻組成的取樣電路；CPU通過向繼電器電磁線圈端輸出控制信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開，進而切換分流電路的電阻值以實現對輸入到電流採樣電路上的電流大小的調節。
作為對上述技術方案的再進一步限定，在所述的採樣電路中，連接負載的輸出引線以共模的方式纏繞在鐵氧體磁環上。
與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型的交直流耐壓絕緣測試儀以高壓繼電器控制、整流和濾波電路為核心，以簡單的電路結構完成了交流耐壓與直流耐壓、交流耐壓與絕緣電阻各測量功能間的切換操作。通過在整流電容的兩端並聯電阻放電迴路，可以及時洩放掉所述電容上的電荷，以保證不同直流電壓測量條件下的快速切換，從而避免了不同條件連續測試間的相互影響。直流電壓、交直流電流的測量均採用純電阻取樣的方法實現，不僅電路實現容易，而且可有效保證測量取樣的高精度。
圖1是本實用新型中交直流切換電路及直流測量放電迴路的原理圖；圖2是本實用新型中採樣電路的原理圖；圖3是本實用新型中精密整流電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明。
本實用新型的交直流切換電路的主要核心電路是高壓繼電器控制、整流和濾波電路，其解決的技術問題就是完成交流耐壓與直流耐壓、交流耐壓與絕緣電阻各測量功能間的切換操作，參見圖1所示。
圖1中，接口CON5007和CON5014分別連接升壓變壓器的高壓輸出端和0V輸出端。其中，接口CON5007連接由開關二極體D5010和高壓繼電器RY5001的常開開關組成的並聯支路，進而經濾波電感L5001連接交直流切換電路的輸出端A；接口CON5014連接由電容C5015和放電電阻R5038～R5047組成的並聯支路，進而經串聯的高壓繼電器RY5002的常開開關連接所述交直流切換電路的輸出端A。所述兩個高壓繼電器RY5001、RY5002的電磁線圈一端連接+24V直流電源，另一端連接CPU的I/O口，根據CPU輸出的高低電平狀態控制繼電器RY5001、RY5002線圈的得電與失電，進而改變其常開開關的通斷狀態，實現交直流電壓的切換輸出。
其交直流切換電路的工作過程為當需要交流電壓時，CPU控制繼電器RY5001線圈得電，使其常開開關閉合，短接開關二極體D5010，由升壓變壓器輸出的高壓交流電經電感L5001濾波後通過其輸出端A、B輸出。當需要切換到直流電壓時，CPU控制繼電器RY5001的開關斷開，繼電器RY5002的常開開關閉合，在升壓變壓器輸出的高壓交流電處於正半周時，開關二極體D5010導通，電壓經電感L5001濾波後一方面通過其輸出端A、B輸出，另一方面經繼電器RY5002開關為電容C5015充電；在升壓變壓器輸出的高壓交流電處於負半周時，開關二極體D5010截止，電容C5015向輸出端A放電，從而起到半波整流的作用。在用戶對直流電壓進行測量的過程中，經常會在測量等級之間進行切換，如1000VDC至500VDC，為了保證不同直流電壓測量條件的快速切換，避免不同條件連續測試間的相互影響，在整流電容C5015的兩端並聯了洩放電阻R5038～R5047，與整流電容C5015構成放電迴路，從而起到及時洩放電容C5015上的電荷，確保直流電壓測量等級快速切換的作用。
直流電壓、交直流電流的測量均採用純電阻取樣的方案，參見圖2所示。該電路中的分壓和取樣電阻應選擇溫漂小、精度高(0.1％)的電阻，同時，還需要採取一定的防潮措施以儘可能地減小溫度和溼度對測量的影響，進而利用繼電器的切換來改變採樣電阻電路阻值的大小，以此通過換檔的方法實現測量精度的提高。
圖2中，由交直流切換電路輸出的電壓連接到採樣電路的輸入端，經電阻R5027～R5037通過輸出端C為電壓採樣電路提供工作電源。為了改變輸入到電壓採樣電路中的電壓值，在B、C端之間並聯有一高低壓採樣切換電路。在所述的高低壓採樣切換電路中，由分壓電阻R5048、R5049組成的串聯支路並聯在B、C端之間，CPU通過其I/O口輸出高低電平信號控制繼電器RY5003線圈的得電與失電，進而通過改變其常開開關的通斷狀態來改變電阻串聯支路的電阻值，以此實現電壓採樣電路輸入電壓值的改變，以達到測量精度的提高。此外，在電流採樣電路上同樣也並聯有一由多級串聯電阻R5052～R5065和4個繼電器RY5004～RY5007組成的可控分流電路。通過改變CPU輸出的高低電平狀態控制繼電器RY5004～RY5007開關的通斷，利用所述多級串聯電阻支路電阻值的變化改變分流到輸出端C』上的電流，以此實現輸入到電流採樣電路中電流的變化。其中，在接口CON5010和CON5013之間連接負載，兩接口CON5010、CON5013的輸出引線以共模的方式纏繞在鐵氧體磁環上(圖中略)，有效增強了交流電壓測量時的隔離效果。
在上述繼電器RY5001～RY5007線圈的兩端均並聯有一開關二極體D5011～D5017，對其電磁線圈起到放電防幹擾的作用。
為了提高電路閉環控制輸出的精確度，經輸出端C和C』輸出的電壓和電流信號首先進入圖3所示的精密整流電路進行處理後，再分別經所述的電壓採樣電路和電流採樣電路進行電壓和電流的測量，並將所述測量結果輸出到CPU的A/D轉換口，實現測量數據的顯示輸出及調節。
本實用新型的交直流耐壓絕緣測試儀採用32位DSP晶片作為測量控制的核心，集交流耐壓、直流耐壓和絕緣電阻測試於一體，可以對被測物自動連續進行不同條件下的交流耐壓、直流耐壓和絕緣電阻測試，具有測量速度快、測量精度高、在不同條件連續測試的情況下交直流切換輸出迅速穩定等顯著優點。
當然，上述說明並非是對本實用新型的限制，本實用新型也並不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，包括升壓變壓器、交直流切換電路以及採樣電路，其特徵在於在所述的交直流切換電路中包含有兩個高壓繼電器(RY5001、RY5002)，CPU通過向繼電器電磁線圈端輸出控制信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開；其中一個繼電器(RY5001)常開觸點的兩端與一開關二極體(D5010)並聯後一端連接在所述升壓變壓器的高壓輸出端，另一端連接所述交直流切換電路的輸出端(A)；所述升壓變壓器的0V輸出端與一濾波電容(C5015)和洩放電阻(R5038～R5047)組成的並聯支路相連，進而與第二個繼電器(RY5002)的常開觸點兩端串聯後連接所述交直流切換電路的輸出端(A)，同時升壓變壓器的0V輸出端與所述交直流切換電路的另一個輸出端(B)相連。
2.根據權利要求1所述的具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，其特徵在於所述開關二極體(D5010)的正極連接升壓變壓器的高壓輸出端，負極經串聯的濾波電感(L5001)連接所述交直流切換電路的輸出端(A)。
3.根據權利要求2所述的具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，其特徵在於在所述兩個高壓繼電器(RY5001、RY5002)線圈的兩端分別並聯有一放電二極體(D5016或D5017)。
4.根據權利要求1或2或3所述的具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，其特徵在於在所述的採樣電路中包含有電壓採樣電路和電流採樣電路，所述交直流切換電路輸出的電壓為電壓採樣電路和電流採樣電路提供電源供電；其中，在所述的電壓採樣電路上並聯有一高低壓採樣切換電路，通過切換不同的採樣電阻對輸入的採樣電壓大小進行調節；在所述的電流採樣電路上並聯有一可控分流電路，對輸入到電流採樣電路上的電流大小進行調節。
5.根據權利要求4所述的具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，其特徵在於在所述的高低壓採樣切換電路中包含有一繼電器(RY5003)和由多個電阻(R5048、R5049)串聯而成的分壓支路，所述電阻分壓支路並聯在交直流切換電路的兩個輸出端(A、B)之間；CPU通過向繼電器(RY5003)電磁線圈端輸出控制信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開，進而改變所述電阻分壓支路的電阻值。
6.根據權利要求4所述的具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，其特徵在於在所述的可控分流電路中包含有多個繼電器(RY5004～RY5007)和由多個串聯電阻(R5052～R5065)組成的取樣電路；CPU通過向繼電器(RY5004～RY5007)電磁線圈端輸出控制信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開，進而切換分流電路的電阻值以實現對輸入到電流採樣電路上的電流大小的調節。
7.根據權利要求4所述的具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，其特徵在於在所述的採樣電路中，連接負載的輸出引線以共模的方式纏繞在鐵氧體磁環上。
專利摘要本實用新型公開了一種具有高精度、高速度測控電路的交直流耐壓絕緣測試儀，包括升壓變壓器、交直流切換電路以及採樣電路。所述測試儀以高壓繼電器控制、整流和濾波電路為核心，通過CPU控制兩個高壓繼電器開關的通斷來完成交流耐壓與直流耐壓、交流耐壓與絕緣電阻各測量功能間的切換操作，電路結構簡單、實現容易。通過在整流電容的兩端並聯電阻放電迴路，可以及時洩放掉所述電容上的電荷，以保證不同直流電壓測量條件下的快速切換，從而避免了不同條件連續測試間的相互影響。直流電壓、交直流電流的測量均採用純電阻取樣的方法實現，不僅電路實現容易，而且可有效保證測量取樣的高精度。
文檔編號G01R31/12GK2901330SQ20062008333
公開日2007年5月16日 申請日期2006年4月20日 優先權日2006年4月20日
發明者李輝, 湯承昭 申請人:青島艾諾電子儀器有限公司