專利名稱：智能型三相設(shè)備安全檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電氣設(shè)備安全檢測裝置，具體地說是一種采用主控制器對信 號采集處理以及對外圍設(shè)備進行控制的智能型三相設(shè)備安全檢測儀。
背景技術(shù)：
電氣設(shè)備是日常生活不可缺少的生產(chǎn)生活工具，是提高工作效率，改善生活的重 要手段。電氣設(shè)備安全可靠關(guān)系每一個用戶的人身、財產(chǎn)安全。但是，電氣設(shè)備在運行中，由 于不可避免的受到電、熱、振動、環(huán)境、絕緣老化等各種因素的影響，其技術(shù)性能不斷劣化， 使運行狀態(tài)不佳，甚至導致發(fā)生各種故障，如過熱性故障、放電性故障、過熱兼放電故障、機 械故障等，造成直接和間接經(jīng)濟損失和社會影響。因此，迫切需要先進的技術(shù)手段，對電氣 設(shè)備進行有效地在線監(jiān)測，實時掌握電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，用針對性的檢修維護取代定期 檢修，減少停電損失、實現(xiàn)早期故障預(yù)報、避免惡性事故發(fā)生的安全運行目標。傳統(tǒng)的電氣 設(shè)備安全檢測儀，功能比較單一，測量精度差，智能化程度低，使用繁瑣工作效率低。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的是提供一種智能型三相設(shè)備安 全檢測儀，該安全檢測儀采用智能化設(shè)計，通過預(yù)先設(shè)置實現(xiàn)一鍵式操作，對電氣設(shè)備進行 在線安全檢測，并將檢測結(jié)果保存，自動計算被測設(shè)備的合格率，使用方便，有效地提前發(fā) 現(xiàn)電氣設(shè)備存在的安全隱患，杜絕由電氣設(shè)備引發(fā)的安全事故。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種智能型三相設(shè)備安全檢測儀，其特征在于該安全檢測儀包括低壓電源模塊、 高壓電源模塊、主控制器模塊和控制顯示模塊，所述低壓電源模塊、高壓電源模塊和控制顯 示模塊均與主控制器模塊連接；主控制器模塊對數(shù)據(jù)采樣電路進行采集與計算，并將測量 結(jié)果通過控制顯示模塊顯示出來；低壓電源模塊向外部被測設(shè)備提供穩(wěn)定的電源；高壓電 源模塊提供高電壓用于測量設(shè)備的絕緣性能以及耐高壓的性能；控制顯示模塊顯示測試結(jié) 果并發(fā)送測試命令給主控制器模塊。本實用新型中主控制器模塊包括主控制器MCU電路、信號檢測電路、通信電路和 數(shù)據(jù)存儲電路。其中，主控制器MCU電路采用AVR單片機MEGA16。信號檢測電路由兩片精 密運放構(gòu)成。本實用新型在主控制器模塊上設(shè)有與PC機的通訊接口?？捎蒙衔粰C來替代控制 顯示部分，同時PC機可以記錄每臺被測設(shè)備的測試結(jié)果，便于日后查閱。本實用新型是一種基于單片機技術(shù)的三相電氣設(shè)備多參數(shù)在線監(jiān)測設(shè)備，采用 AVR單片機作為三相設(shè)備安全檢測儀的控制核心，對信號的采集處理、外圍電路進行控制以 及和觸摸屏模塊的對接；使用升降壓電路、相位轉(zhuǎn)換電路、信號采集處理技術(shù)、通信電路、觸 摸屏顯示控制技術(shù)，對運行狀態(tài)的三相電氣設(shè)備多參數(shù)進行實時信號采集圍時自動聲光報 警、切斷設(shè)備電源，顯示報警內(nèi)容，實現(xiàn)三相設(shè)備安全智能化在線多參數(shù)檢測。[0009]本實用新型采用主控制器對信號采集處理以及對外圍設(shè)備進行控制，使用升降壓 電路、相位轉(zhuǎn)換電路、信號采集處理技術(shù)、通信電路、觸摸屏顯示控制技術(shù)，檢測設(shè)備的輸入 電源的范圍、當前工作電壓、電流、功率以及設(shè)備對地漏電流、外殼漏電流，超出允許值范圍 時自動進行聲光報警、切斷設(shè)備電源、顯示報警內(nèi)容，實現(xiàn)三相設(shè)備安全智能化在線多參數(shù) 檢測。本實用新型可以根據(jù)需要進行自動校正，也可對自身故障進行自動檢查。使用起 來安全、可靠，可視化界面操作非常方便，半自動和全自動運行狀態(tài)方便用戶對單一性能檢 測和多項性能檢測。有效地提前發(fā)現(xiàn)一些電氣設(shè)備存在的安全隱患，將其消除在萌芽時期， 大大降低的由電氣設(shè)備引發(fā)的安全事故的發(fā)生。本實用新型具有智能化，成本低、使用維護方便，能提高電氣設(shè)備安全運行在線監(jiān) 測技術(shù)水平，對降低電氣設(shè)備運行成本，實現(xiàn)電氣設(shè)備自動化和科學化管理，更好保障電氣 設(shè)備可靠安全運行具有重要意義，具有重大的推廣價值。本實用新型主要用于檢測用電設(shè)備的工作電壓、電流、功率、泄漏電流、耐壓性、絕 緣性以及故障狀態(tài)的工作情況。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型中主控制器MCU電路圖。圖3是本實用新型中信號檢測電路圖。
具體實施方式
一種本實用新型所述的智能型三相設(shè)備安全檢測儀，圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框 圖。該安全檢測儀包括低壓電源模塊1、高壓電源模塊2、主控制器模塊3和控制顯示模塊 4，其中主控制器模塊3控制其他三個模塊的電路。低壓電源模塊1、高壓電源模塊2和控制 顯示模塊4均與主控制器模塊3連接；主控制器模塊3對數(shù)據(jù)采樣電路5進行采集與計算， 并將測量結(jié)果通過控制顯示模塊4顯示出來；低壓電源模塊1向外部被測設(shè)備提供穩(wěn)定的 電源；高壓電源模塊2提供高電壓用于測量設(shè)備的絕緣性能以及耐高壓的性能；控制顯示 模塊4用于人機操作，顯示測試結(jié)果并發(fā)送測試命令給主控制器模塊3。在主控制器模塊3上設(shè)有與PC機的通訊接口，可用上位機來替代控制顯示部分， 同時PC機可以記錄每臺被測設(shè)備的測試結(jié)果，便于日后查閱。本實用新型中各模塊具體說明如下1、低壓電源輸出模塊低壓電源輸出模塊是該設(shè)備的主要功率輸出模塊，低壓電源輸出模塊又分為電源 輸入保護、調(diào)壓隔離、控制換相、輸出電路這四個部分。電源輸入保護部分安全檢測設(shè)備首先應(yīng)做到自身的安全可靠，設(shè)計中采用了四個環(huán)節(jié)的保護措施， 分別是空氣開關(guān)過流保護、熔斷器瞬間短路保護、熱繼電器過載保護、主控制器處理異常 保護。調(diào)壓隔離部分[0024]調(diào)壓模塊是實現(xiàn)低壓電源電路的電壓調(diào)節(jié)，給輸出電路提供一個電壓可調(diào)穩(wěn)定的 電源。決定檢測設(shè)備的性能好壞，以及輸出功率的大小。該部分電路主要由調(diào)壓器和隔離 變壓器構(gòu)成。電路的原理電源通過自偶調(diào)壓器實現(xiàn)對電源電壓的調(diào)節(jié)，自偶調(diào)壓器受控于主 控制器，得到一定范圍的電壓。然后通過隔離變壓器將電源與電網(wǎng)隔離，屏蔽電網(wǎng)上的干擾 信號，實現(xiàn)輸出穩(wěn)定的電源。控制換相部分控制換相電路是實現(xiàn)低壓電源電路的輸出控制以及輸出換相控制的電路。該部分 分為控制電路部分和換相電路部分，控制部分主要用于控制各相電路的通斷，換相電路主 要用于改變電路的相位。這兩部分所用到的主要器件為交流接觸器。電源輸出部分電源輸出包括低壓電源和高壓輸出，二者電壓相差比較大，需要將其有效的隔離。 電路中采用高壓真空繼電器將其有效斷開。2、主控制器模塊主控制器模塊電路是該系統(tǒng)的核心組成部分，控制和管理其他各個模塊電路，相 當于該系統(tǒng)的“大腦”。主控制器模塊電路主要分為主控制器MCU電路、信號檢測電路、通 信電路和數(shù)據(jù)存儲電路。主控制器MCU電路圖2是本實用新型中主控制器MCU電路圖。主控器采用的是AVR單片機MEGA16， 它負責所有數(shù)據(jù)的處理和計算，是實現(xiàn)智能化操作的所在。該芯片工作時需要兩個外加輔 助電路，分別是復(fù)位電路和晶振電路。復(fù)位電路讓MCU在上電時復(fù)位和手動復(fù)位，讓其從程 序的開始執(zhí)行；晶振電路是給MCU提供時鐘振蕩信號，是MCU工作的動力之源。這兩個電路 與MCU組成一個最小系統(tǒng)。信號檢測電路圖3是本實用新型中信號檢測電路圖。信號檢測電路是將要被測量的信號轉(zhuǎn)換成 主控制器MCU可識別的電信號。電路中檢測的信號電壓、電流、功率、泄漏電流、耐壓值、絕 緣電阻值等。系統(tǒng)的檢測信號相對比較多，相互之間會產(chǎn)生一定的干擾，檢測電路時時跟隨 這些信號。該部分電路主要由兩片精密運放構(gòu)成。該部分電路原理被測信號IX輸入電路中，經(jīng)過兩個分壓電阻將電壓降低。由 0P07構(gòu)成的微分電路是將輸入的交流電源信號轉(zhuǎn)換成直流信號，被轉(zhuǎn)換出來的直流電的信 號非常的微弱，不適合直接加到主控器MCU的模擬端口。隨后接到一個0P07構(gòu)成的是一個 電壓跟隨器增加電流的驅(qū)動能力，再經(jīng)過一個電位器輸出Ix信號。Ix被送到主控器MCU的 模擬信號的端口對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將得到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過計算得到 被測量IX的數(shù)值，在送到顯示部分讓其顯示出來。通信部分電路通信部分采用的是RS232通信協(xié)議，該部分主要負責主控制器MCU與上位機(PC 機)或液晶屏之間的通信。本部分電路，由一個半雙工通信協(xié)議MAX232芯片組成，它的輸入輸出分別連接主 控制器MCU的串口和PC機或液晶屏的串口。電腦(PC機)的數(shù)據(jù)信號是用正負電壓表示
5數(shù)據(jù)0和1的，而主控制器MCU則使用高低電平作為0和1的。MAX232起到電平轉(zhuǎn)換的作 用，是將二者之間的電平轉(zhuǎn)換，讓二者都可識別這些傳送的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲電路數(shù)據(jù)存儲主要是采用SD卡作為存儲介質(zhì)，存取一些被檢查設(shè)備的信息。數(shù)據(jù)存儲電路分電源電路、電平轉(zhuǎn)換電路和SD卡電路。SD卡是3. 3V的工作電壓， 所以需要一個三端穩(wěn)壓塊LM117給其供電，SD卡與MCU(5V)通信需要電平轉(zhuǎn)換，這里采用 電阻分壓的方式。SD卡是采用SPI的通信協(xié)議與MCU通信。3、高壓電路模塊高壓電路為輸出提供高壓，用于對被測設(shè)備的耐壓性能、絕緣性能的測試。本設(shè)計 中高壓電路是一個開關(guān)電路，主要分為升壓電路、PWM脈寬調(diào)制電路、高頻振蕩電路、輸出檢 測電路。升壓電路的原理主控制器MCU為電路提供PWM信號，經(jīng)過三階無源低通濾波器將 PWM信號轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，進過三極管放大將電流放大作為開關(guān)管的輸入?yún)⒖茧妷?。?74LS02組成的震蕩電路驅(qū)動開關(guān)管的關(guān)斷，高頻變壓器的初級線圈充放電將輸出的電壓升 高，再經(jīng)過整形濾波電路輸出。4、控制顯示模塊觸控屏(Touch panel)又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液 晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程 式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的 影音效果。本實用新型可以根據(jù)需要進行自動校正，也可對自身故障進行自動檢查。使用起 來安全、可靠，可視化界面操作非常方便，半自動和全自動運行狀態(tài)方便用戶對單一性能檢 測和多項性能檢測。有效地提前發(fā)現(xiàn)一些電氣設(shè)備存在的安全隱患，將其消除在萌芽時期， 大大降低的由電氣設(shè)備引發(fā)的安全事故的發(fā)生。本實用新型具有智能化，成本低、使用維護方便，能提高電氣設(shè)備安全運行在線監(jiān) 測技術(shù)水平。本實用新型主要用于檢測用電設(shè)備的工作電壓、電流、功率、泄漏電流、耐壓 性、絕緣性以及故障狀態(tài)的工作情況。
權(quán)利要求一種智能型三相設(shè)備安全檢測儀，其特征在于該安全檢測儀包括低壓電源模塊(1)、高壓電源模塊(2)、主控制器模塊(3)和控制顯示模塊(4)，所述低壓電源模塊(1)、高壓電源模塊(2)和控制顯示模塊(4)均與主控制器模塊(3)連接；主控制器模塊(3)對數(shù)據(jù)采樣電路進行采集與計算，并將測量結(jié)果通過控制顯示模塊(4)顯示出來；低壓電源模塊(1)向外部被測設(shè)備提供穩(wěn)定的電源；高壓電源模塊(2)提供高電壓用于測量設(shè)備的絕緣性能以及耐高壓的性能；控制顯示模塊(4)顯示測試結(jié)果并發(fā)送測試命令給主控制器模塊(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型三相設(shè)備安全檢測儀，其特征在于主控制器模塊(3) 包括主控制器MCU電路、信號檢測電路、通信電路和數(shù)據(jù)存儲電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型三相設(shè)備安全檢測儀，其特征在于所述主控制器MCU 電路采用AVR單片機MEGA16。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型三相設(shè)備安全檢測儀，其特征在于所述信號檢測電 路由兩片精密運放構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型三相設(shè)備安全檢測儀，其特征在于在主控制器模塊 ⑶上設(shè)有與PC機的通訊接口。
專利摘要本實用新型公開了一種智能型三相設(shè)備安全檢測儀，包括低壓電源模塊、高壓電源模塊、主控制器模塊和控制顯示模塊，低壓電源模塊、高壓電源模塊和控制顯示模塊均與主控制器模塊連接；主控制器模塊對數(shù)據(jù)采樣電路進行采集與計算，并將測量結(jié)果通過控制顯示模塊顯示出來；低壓電源模塊向外部被測設(shè)備提供穩(wěn)定的電源；高壓電源模塊提供高電壓用于測量設(shè)備的絕緣性能以及耐高壓的性能；控制顯示模塊顯示測試結(jié)果并發(fā)送測試命令給主控制器模塊。本實用新型采用AVR單片機作為三相設(shè)備安全檢測儀的控制核心，對運行狀態(tài)的三相電氣設(shè)備參數(shù)進行實時信號采集、判斷、處理，實現(xiàn)三相設(shè)備安全智能化在線多參數(shù)檢測，提高了三相設(shè)備安全運行檢測水平。
文檔編號G01R31/00GK201697985SQ20102024862
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者許慧中 申請人:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院