專利名稱：家電安全性能組合測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種家電安全性能組合測試裝置，屬于家電安全性能測試裝置的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，家用電器安全性能測試裝置對安全性能參數(shù)(絕緣電阻、泄露電流、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)以往采用繼電器控制、一個單片機測控等方式組成的專用系統(tǒng)，未采用的硬件模塊化設(shè)計，增加新的功能需要重新研制，加長了產(chǎn)品的開發(fā)周期；采用這種設(shè)計方法，在前任的開發(fā)人員變更時，后繼的開發(fā)人員要花很多的時間和精力來熟悉尚未完成開發(fā)的產(chǎn)品，從而造成大量的人力資源浪費和經(jīng)濟資源浪費，也加長了產(chǎn)品的開發(fā)周期。
2)采用模塊化結(jié)構(gòu)，通過外帶公共邏輯控制模塊完成測試，各模塊之間采用RS232總線進行連接。公共邏輯控制模塊不能拆分，導(dǎo)致單個功能模塊不能獨立構(gòu)成一臺儀器，對于組合成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(jié)構(gòu)使測試系統(tǒng)擴充困難。
3)采用PLC作為主控器件，外配PC機，通過RS232將測試數(shù)據(jù)上傳給PC機。雖然PLC對邏輯控制比較方便，但是對測試數(shù)據(jù)、打印和處理是不方便的。PC機只是完成數(shù)據(jù)的采集、打印。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供一種消除了測試功能模塊之間的干擾；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(fā)明的設(shè)計方法，將使資源得到充分利用，并且縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的競爭能力；有利于產(chǎn)品的繼承式開發(fā)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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、打印輸出模塊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，打印輸出模塊A4為打印機。
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(yè)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(zhuǎn)換和保護電路、I/O開關(guān)量隔離驅(qū)動電路，接口板模塊B-2包括有信號調(diào)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，并裝在一個機箱中，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(zhuǎn)換器，可以掛載到RS485總線，可以與主機組成的分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。
上述主機板A的通過光電隔離驅(qū)動串行總線與各個儀器測控板B連接，各儀器的測控板可采用有利于提高各儀器抗共模干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(nèi)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(nèi)；串行總線驅(qū)動采用電源+、電源-、數(shù)據(jù)發(fā)、數(shù)據(jù)收4條線，串行電平采用CMOS電平驅(qū)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采用分模擬信號和開關(guān)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(guān)量信號集中扁平線另一邊，模擬信號和開關(guān)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、泄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、泄漏功能測試儀器模塊B2包括有耐壓、泄漏測控模塊B21、耐壓接口板模塊22、泄漏接口板模塊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(zhuǎn)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(guān)量控制信號輸出(B11-9)、隔離、驅(qū)動(B11-10)、與接口板的接口(B11-11)、電壓采樣通道(B11-12)、電流采樣通道(B11-13)；接地接口模塊B12包括有恒流源(B12-1)、可調(diào)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(shè)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)、恒流源工作控制信號(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(shè)備(B13-6)、電容(B13-7)、保護瞬間擊穿二極管(B13-8)、電流取樣電阻(B13-9)、可調(diào)參考電壓輸出(B13-10)、絕緣電流采樣+(B13-11)、絕緣電壓采樣-(B13-12)、絕緣電壓采樣+(B13-13)、絕緣電壓采樣-(B13-14)、與絕緣測控板的接口(B13-15)；耐壓、泄漏測控模塊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(zhuǎn)換(B21-6)、電流保護電路(B21-7)、電壓有效值轉(zhuǎn)換(B21-8)、電壓保護電路(B21-9)、開關(guān)量控制信號(B21-10)、隔離驅(qū)動(B21-11)、與接口板的接口(B21-12)、電流采樣通道(B21-13)、電壓采樣通道(B21-14)、調(diào)節(jié)過流門限(B21-15)、過流保護輸出的隔離驅(qū)動(B21-16)；耐壓接口板模塊22包括有可調(diào)輸出的自藕調(diào)壓器(B22-1)、高壓變壓器(B22-2)、被測設(shè)備(B22-3)、繼電器K1(B22-4)、可逆電機(B22-5)、采樣電壓(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(tài)擊穿二極管(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(tài)擊穿保護二極管(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(qū)動信號(B22-24)、電流采樣-(B22-25)、電流采樣+(B22-26)、電壓采樣+(B22-27)、電壓采樣-(B22-28)、高壓繼電器驅(qū)動信號(B22-29)、倒向繼電器驅(qū)動信號(B22-30)、可逆電機電源繼電器驅(qū)動信號(B22-31)、限流電阻(B22-32)；泄漏接口板模塊23包括有被測設(shè)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(tài)擊穿二極管(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(tài)擊穿二極管(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)、與泄漏測控板的接口(B23-16)、過流保護或啟動繼電器驅(qū)動信號(B23-17)、電壓采樣-(B23-18)、電壓采樣-(B23-19)、電流采樣+(B23-20)、電流采樣-(B23-21)、火零切換繼電器驅(qū)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(zhuǎn)換(功率/電能計量電路)(B31-)、保護電路(B31-)、保護電路(B31-)、開關(guān)量控制信號(B31-)、隔離驅(qū)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(shè)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?yán)^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(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的特點1)本發(fā)明由主機板、各儀器測控板和對應(yīng)接口板組成，儀器測控板和對應(yīng)儀器接口板完成一個功能測試，系統(tǒng)增加或減少功能只要相應(yīng)增加或減少儀器測控板和對應(yīng)接口板就可以；儀器模塊組合簡單、檢修方便；2)本發(fā)明主機板的采用光電隔離串行總線連接各個儀器測控板，系統(tǒng)的功能擴展方便，主機板和各個儀器的測控板采用電氣隔離供電，有利于提高各測試功能儀器的抗共模干擾的能力；3)本發(fā)明規(guī)范連接，儀器測控板和儀器接口板的接口處的信號采用扁平線連接，扁平線上分兩類信號，扁平線連接方便；模擬信號和開關(guān)量信號，模擬信號集中在扁平線一邊，開關(guān)量信號集中在扁平線另一邊，模擬信號和開關(guān)量信號之間有地線隔離；4)本發(fā)明各儀器測控板和儀器接口板具有一獨立的測試功能，配備鍵盤顯示并裝在一個機箱中，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(fā)明主機板模塊的主機可以為PC機、筆記本計算機、工業(yè)控制機，本發(fā)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(tǒng)，優(yōu)點是測試數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)庫的方式存儲在計算機，可采用與計算機接口兼容的各種打印機打印輸出測試結(jié)果；6)本發(fā)明儀器測控板和儀器接口板可以構(gòu)成一個分布式測試網(wǎng)絡(luò)的接點模塊，通過配備RS485等串行接口電平轉(zhuǎn)換器，可以掛載到RS485總線的分布式測試網(wǎng)絡(luò)上，這種分布式測試網(wǎng)絡(luò)的接點模塊由板構(gòu)成，可以拆分或組合，其功能也隨之有所不同；7)本發(fā)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(nèi)。
本發(fā)明消除了測試功能模塊之間的干擾；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(fā)明的設(shè)計方法，將使資源得到充分利用，并且縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的競爭能力；有利于產(chǎn)品的繼承式開發(fā)，是一種設(shè)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(fā)明的系統(tǒng)總體原理圖；圖2是本發(fā)明的測控單片機儀器原理圖；圖3是本發(fā)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(fā)明的測試網(wǎng)絡(luò)原理圖；圖5是本發(fā)明的接地、絕緣測控板原理圖；圖6是本發(fā)明的接地接口板原理圖；圖7是本發(fā)明絕緣接口板原理圖；圖8是本發(fā)明的耐壓、泄漏測控板的原理圖；圖9是本發(fā)明耐壓接口板原理圖；圖10是本發(fā)明泄漏接口板原理圖；圖11是本發(fā)明的功率、低壓啟動測控板原理圖；圖12是本發(fā)明的功率、低壓接口板原理圖。
具體實施例方式實施例本發(fā)明的系統(tǒng)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、打印輸出模塊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，打印輸出模塊A4為打印機。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(yè)控制機。
系統(tǒng)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(yīng)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(tǒng)主機板連接，測控板將測試數(shù)據(jù)送到主機板進行處理顯示。系統(tǒng)主機板也將鍵盤設(shè)置的數(shù)據(jù)以及命令通過串行總線傳送到相應(yīng)的儀器測控板。外擴存儲器A6用于存儲系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)和系統(tǒng)方案。鍵盤用于設(shè)置系統(tǒng)測試方案，測試項目的測試時間、測試條件設(shè)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(zhuǎn)換和保護電路、I/O開關(guān)量隔離驅(qū)動電路，接口板模塊B-2包括有信號調(diào)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(fā)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(fā)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(yè)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(tǒng)，這樣的可以方便各測控板的軟件標(biāo)定，并且測試的結(jié)果數(shù)據(jù)可以存儲在PC機，通過數(shù)據(jù)庫可以隨時調(diào)用查看，可采用與計算機接口兼容的各種打印機打印輸出測試結(jié)果。
本發(fā)明的測試網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖4所示，儀器測控板和儀器接口可以構(gòu)成一個分布式測試網(wǎng)絡(luò)的接點模塊，通過配備RS485等串行接口電平轉(zhuǎn)換器，可以掛載到RS485總線的分布式測試網(wǎng)絡(luò)上，可以與主機組成的分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。這種分布式測試網(wǎng)絡(luò)的接點模塊由板構(gòu)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(qū)動串行總線與各個儀器測控板B連接，各儀器的測控板可采用有利于提高各儀器抗共模干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(nèi)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(nèi)；串行總線驅(qū)動采用電源+、電源-、數(shù)據(jù)發(fā)、數(shù)據(jù)收4條線，串行電平采用CMOS電平驅(qū)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采用分模擬信號和開關(guān)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(guān)量信號集中扁平線另一邊，模擬信號和開關(guān)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、泄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、泄漏功能測試儀器模塊B2包括有耐壓、泄漏測控模塊B21、耐壓接口板模塊22、泄漏接口板模塊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(fā)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(zhuǎn)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(guān)量控制信號輸出(B11-9)、隔離、驅(qū)動(B11-10)、與接口板的接口(B11-11)、電壓采樣通道(B11-12)、電流采樣通道(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(guān)量信號；模擬信號集中在接口一邊。開關(guān)量信號集中在接口另一邊，模擬信號和開關(guān)量信號之間有地線隔離，有利于提高抗干擾能力。模擬信號分兩路分別送到電壓采樣通道(B11-12)和電流采樣通道(B11-13)。電壓信號經(jīng)保護、濾波電路(B11-6)，取樣電阻(B11-5)送到A/D轉(zhuǎn)換電路(B11-4)進行轉(zhuǎn)換，電流信號經(jīng)保護、濾波電路(B11-8)，取樣電阻(B11-7)送到A/D轉(zhuǎn)換電路(B11-4)進行轉(zhuǎn)換，電流和電壓轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過測控單片機(B11-3)經(jīng)儀器串行接口和串行接口A送到系統(tǒng)主機板進行處理、顯示。儀器測控單片機(B11-3)輸出一組開關(guān)量控制信號，經(jīng)隔離驅(qū)動(B11-10)送到相應(yīng)的接口板。
本發(fā)明的接地接口模塊B12原理圖如圖6所示，接地接口模塊B12包括有恒流源(B12-1)、可調(diào)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(shè)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)、恒流源工作控制信號(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)；恒流源(B21-1)有種電流大小10A/20A選擇，有4個端鈕。端鈕I_Work是啟動恒流源工作的控制端，從“13”與接地控制板的接口輸出的“14”恒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(jīng)可調(diào)參考電壓輸出電路(B21-2)進行控制；端鈕I_OUT1和I_OUT2是恒流源的輸出。在進行接地測試時，繼電器K1的驅(qū)動信號有效，觸點K1-1、K1-2、K1-3、K1-4閉合，電流和電壓采樣回路接入了被測設(shè)備(B21-9)。電流采樣回路由取樣電阻(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)；電壓采樣回路由濾波電容(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(zhuǎn)換。被測設(shè)備(B21-9)采用四端鈕接法，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。采用四端鈕接法是提高系統(tǒng)的接地測量精度。電流取樣和電壓取樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)換送入測控板的測試單片機進行計算，得出接地電阻數(shù)值和接地電流數(shù)值，送主機板顯示。
本發(fā)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(shè)備(B13-6)、電容(B13-7)、保護瞬間擊穿二極管(B13-8)、電流取樣電阻(B13-9)、可調(diào)參考電壓輸出(B13-10)、絕緣電流采樣+(B13-11)、絕緣電壓采樣-(B13-12)、絕緣電壓采樣+(B13-13)、絕緣電壓采樣-(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(diào)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(qū)動信號有效，觸點K1-1、K1-2閉合，高壓模塊開始工作，并且測控單片機輸出開關(guān)量信號經(jīng)“10”可調(diào)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(jīng)分壓電阻(B13-4)和電壓取樣電阻(B13-5)，到高壓模塊OUT-端構(gòu)成絕緣電壓采樣回路，輸出信號有絕緣電壓采樣+(B13-13)和絕緣電壓采樣-(B13-14)；另外高壓模塊的輸出端OUT+經(jīng)分壓電阻(B13-3)、被測設(shè)備(B13-6)和電流取樣電阻(B13-9)到高壓模塊OUT-端構(gòu)成絕緣電流采樣回路，在其回路中的(B13-7)是濾波電容，(B13-8)瞬態(tài)擊穿保護二極管，輸出信號有絕緣電壓采樣+(B13-13)和絕緣電壓采樣-(B13-14)，這些信號通過接口送入絕緣測控單片機進行轉(zhuǎn)換。電流采樣和電壓采樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)換送入測控板的測試單片機進行計算，得出絕緣電阻數(shù)值和絕緣電壓數(shù)值，送主機板顯示。
本發(fā)明的耐壓、泄漏測控模塊B21的原理圖如圖8所示，耐壓、泄漏測控模塊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(zhuǎn)換(B21-6)、電流保護電路(B21-7)、電壓有效值轉(zhuǎn)換(B21-8)、電壓保護電路(B21-9)、開關(guān)量控制信號(B21-10)、隔離驅(qū)動(B21-11)、與接口板的接口(B21-12)、電流采樣通道(B21-13)、電壓采樣通道(B21-14)、調(diào)節(jié)過流門限(B21-15)、過流保護輸出的隔離驅(qū)動(B21-16)；耐壓和泄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(guān)量信號；模擬信號集中在接口一邊。開關(guān)量信號集中在接口另一邊，模擬信號和開關(guān)量信號之間有地線隔離，有利于提高抗干擾能力。模擬信號從(B21-)分兩路分別送到電壓采樣通道(B21-14)和電流采樣通道(B21-13)。電壓信號經(jīng)保護電路(B21-9)，有效值轉(zhuǎn)換電路(B21-8)，送入A/D轉(zhuǎn)換電路(B21-5)進行轉(zhuǎn)換，電流信號經(jīng)保護電路(B21-7)，有效值(B21-6)送到A/D轉(zhuǎn)換電路(B21-5)進行轉(zhuǎn)換，電流和電壓轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過測控單片機(B21-3)經(jīng)儀器串行接口和串行接口A送到系統(tǒng)主機板進行處理、顯示。儀器測控單片機(B21-3)輸出一組開關(guān)量控制信號，經(jīng)隔離驅(qū)動(B21-11)送到相應(yīng)的接口板。在耐壓和泄漏測量中，加入過流保護電路(B21-4)，過流保護電路(B21-4)的可調(diào)門限(B21-15)由測控單片機(B21-3)提供，并與電流有效值轉(zhuǎn)換電路(B21-6)的輸出進行比較，當(dāng)電流有效值轉(zhuǎn)換電路的輸出大于門限時，過流保護電路的輸出有效，經(jīng)隔離驅(qū)動，送到耐壓或泄漏的接口板控制過流保護繼電器停止測試。
本發(fā)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(diào)輸出的自藕調(diào)壓器(B22-1)、高壓變壓器(B22-2)、被測設(shè)備(B22-3)、繼電器K1(B22-4)、可逆電機(B22-5)、采樣電壓(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(tài)擊穿二極管(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(tài)擊穿保護二極管(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(qū)動信號(B22-24)、電流采樣-(B22-25)、電流采樣+(B22-26)、電壓采樣+(B22-27)、電壓采樣-(B22-28)、高壓繼電器驅(qū)動信號(B22-29)、倒向繼電器驅(qū)動信號(B22-30)、可逆電機電源繼電器驅(qū)動信號(B22-31)、限流電阻(B22-32)；當(dāng)進行耐壓試驗時，電源交流220V經(jīng)繼電器K1的觸點K1-1，K1-2接入到可調(diào)輸出的自藕調(diào)壓器，測控單片機根據(jù)設(shè)定的耐壓測試電壓值，輸出信號，經(jīng)隔離驅(qū)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(fù)電源開關(guān)K3-1、K3-2；倒向繼電器K4(B22-8)動作，進行全自動調(diào)節(jié)電壓。自動調(diào)壓由倒向繼電器K4的觸點K4-1(正向)、K4-2(反向)進行點動調(diào)壓完成。高壓變壓器(B22-3)的測量繞組采樣電壓(B22-6)、壓敏電阻(B22-15)、阻容吸收網(wǎng)絡(luò)(B22-16)和(B22-17)、電阻(B22-18)、小電流互感器(B22-19)、瞬態(tài)擊穿二極管(B22-20)、取樣電阻(B22-21)、濾波電容(B22-22)構(gòu)成電壓采樣回路；高壓變壓器的副邊、限流電阻(B22-32)、被測設(shè)備(B22-3)、瞬態(tài)擊穿保護二極管(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(gòu)成電流采樣回路；回路輸出信號是電壓采樣+(B22-27)、電壓采樣-(B22-28)、電流采樣+(B22-25)、電流采樣-(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(zhuǎn)換。當(dāng)高壓變壓器的次邊高壓達到耐壓測試電壓的設(shè)定值時，高壓繼電器K2(B22-7)的驅(qū)動信號有效，高壓開關(guān)K2-1、K2-2閉合，開始進行電流測試。當(dāng)測試結(jié)束時，斷開高壓開關(guān)K2-1、K2-2，測控單片機發(fā)出停止測試信號，經(jīng)隔離驅(qū)動，繼電器K1(B22-4)動作，電源開關(guān)K1-1、K1-2斷開。在測試過程中，發(fā)生過流故障時，繼電器K1(B22-4)的驅(qū)動信號有效，觸點K1-1、K1-2斷開，達到過流保護的目的。電流采樣和電壓采樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)換送入測控板的測試單片機進行計算，得出耐壓電壓數(shù)值和耐壓電流數(shù)值，送主機板顯示。
本發(fā)明泄漏接口板模塊23原理圖如圖10所示，泄漏接口板模塊23包括有被測設(shè)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(tài)擊穿二極管(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(tài)擊穿二極管(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)、與泄漏測控板的接口(B23-16)、過流保護或啟動繼電器驅(qū)動信號(B23-17)、電壓采樣-(B23-18)、電壓采樣-(B23-19)、電流采樣+(B23-20)、電流采樣-(B23-21)、火零切換繼電器驅(qū)動信號(B23-22)；在進行泄漏測試時，繼電器K1(B23-2)的驅(qū)動信號有效，觸點K1-1、K1-2動作，接入電網(wǎng)。壓敏電阻(B23-3)、電阻(B23-4)、小電流互感器(B23-5)、瞬態(tài)擊穿保護二極管(B23-6)、取樣電阻(B23-7)和濾波電容(B23-8)構(gòu)成電壓采樣回路；被測設(shè)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(tài)擊穿保護二極管(B23-11)、電流互感器(B23-12)、取樣電阻(B23-13)和濾波電容(B23-14)構(gòu)成電流采樣回路，回路輸出信號是電壓取樣+(B23-18)、電壓采樣-(B23-19)、電流采樣+(B23-20)、電流采樣-(B23-21)，這些信號通過與泄漏測控板的接口(B23-16)送到測控單片機進行處理。由于泄漏測量的是火線(L)和零線(N)兩路泄漏電流，火零(B23-15)切換繼電器K2完成泄漏兩路電流的切換，當(dāng)觸點K2-1接通時，測量的是火線(L)和機殼間的泄漏電流；當(dāng)觸點K2-1接通時，測量的是零線(N)和機殼間的泄漏電流，這兩路泄漏電路在測試單片機中進行處理、比較，取大值送系統(tǒng)主機板處理顯示。電流采樣和電壓采樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)換送入測控板的測試單片機進行計算，得出泄漏電流數(shù)值和泄漏電壓數(shù)值，送主機板顯示。
本發(fā)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(guān)量信號，模擬信號集中在接口一邊。開關(guān)量信號集中在接口另一邊，模擬信號和開關(guān)量信號之間有地線隔離，有利于提高抗干擾能力。模擬信號從(B31-9)分兩路分別送到電壓采樣通道(B31-13)和電流采樣通道(B31-14)。電壓信號經(jīng)保護電路(B31-5)，送入A/D轉(zhuǎn)換(功率/電能計量電路)(B31-4)進行轉(zhuǎn)換，電流信號經(jīng)保護電路(B31-6)，送到A/D轉(zhuǎn)換(功率/電能計量電路)(B31-4)進行轉(zhuǎn)換，電流、電壓和功率轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過測控單片機(B31-3)經(jīng)儀器串行接口和串行接口A送到系統(tǒng)主機板進行處理、顯示。儀器測控單片機(B31-3)輸出一組開關(guān)量控制信號，經(jīng)隔離驅(qū)動(B31-8)送到相應(yīng)的接口板。
本發(fā)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(wǎng)電壓，而低壓啟動的電源輸入是0～250V的可調(diào)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(qū)動信號有效，觸點K1-1、K1-2動作，接入測試電源，并且測試?yán)^電器K2的驅(qū)動信號有效，觸點K2-1、K2-2動作，接入被測設(shè)備。被測設(shè)備(B32-1)、電流互感器(B32-3)、取樣電阻(B32-5)、濾波電容(B32-6)構(gòu)成電流采樣回路；被測設(shè)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(gòu)成電壓采樣回路；回路輸出的信號是電流采樣+(B32-12)、電流采樣-(B32-13)、電壓采樣+(B32-14)、電壓采樣-(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。功率的電壓采樣和電流采樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)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(shù)數(shù)值；低壓啟動的電壓采樣和電流采樣信號經(jīng)轉(zhuǎn)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(shù)值，送主機板顯示。
本發(fā)明儀器測控板和儀器接口板的布局比較靈活，可以是一種功能采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采用一塊儀器測控板和一塊儀器接口板。
本發(fā)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(nèi)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(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種家電安全性能組合測試裝置，其特征在于包括有主機板模塊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(jù)權(quán)利要求1所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于上述主機板模塊A包括有主機A1、顯示裝置A2、輸入裝置A3、打印輸出模塊A4、串行接口A5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于上述主機板模塊A還包括有外擴存儲器A6、時鐘模塊A7。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于上述顯示裝置A2為顯示器，輸入裝置A3為鍵盤輸入裝置，打印輸出模塊A4為打印機。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于上述主機板模塊A的主機A1可以為PC機、筆記本計算機、工業(yè)控制機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于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(zhuǎn)換和保護電路、I/O開關(guān)量隔離驅(qū)動電路，接口板模塊B-2包括有信號調(diào)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(jù)權(quán)利要求6所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于上述各功能測試模塊B還可連接有顯示鍵盤B-3，并裝在一個機箱中，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(zhuǎn)換器，可以掛載到RS485總線，可以與主機組成的分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于上述主機板A的通過光電隔離驅(qū)動串行總線與各個儀器測控板B連接，各儀器的測控板可采用有利于提高各儀器抗共模干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(nèi)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(nèi)；串行總線驅(qū)動采用電源+、電源-、數(shù)據(jù)發(fā)、數(shù)據(jù)收4條線，串行電平采用CMOS電平驅(qū)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于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采用分模擬信號和開關(guān)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(guān)量信號集中扁平線另一邊，模擬信號和開關(guān)量信號之間通過地線隔離。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的家電安全性能組合測試裝置，其特征在于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、泄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、泄漏功能測試儀器模塊B2包括有耐壓、泄漏測控模塊B21、耐壓接口板模塊22、泄漏接口板模塊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(zhuǎn)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(guān)量控制信號輸出(B11-9)、隔離、驅(qū)動(B11-10)、與接口板的接口(B11-11)、電壓采樣通道(B11-12)、電流采樣通道(B11-13)；接地接口模塊B12包括有恒流源(B12-1)、可調(diào)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(shè)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)、恒流源工作控制信號(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(shè)備(B13-6)、電容(B13-7)、保護瞬間擊穿二極管(B13-8)、電流取樣電阻(B13-9)、可調(diào)參考電壓輸出(B13-10)、絕緣電流采樣+(B13-11)、絕緣電壓采樣-(B13-12)、絕緣電壓采樣+(B13-13)、絕緣電壓采樣-(B13-14)、與絕緣測控板的接口(B13-15)；耐壓、泄漏測控模塊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(zhuǎn)換(B21-6)、電流保護電路(B21-7)、電壓有效值轉(zhuǎn)換(B21-8)、電壓保護電路(B21-9)、開關(guān)量控制信號(B21-10)、隔離驅(qū)動(B21-11)、與接口板的接口(B21-12)、電流采樣通道(B21-13)、電壓采樣通道(B21-14)、調(diào)節(jié)過流門限(B21-15)、過流保護輸出的隔離驅(qū)動(B21-16)；耐壓接口板模塊22包括有可調(diào)輸出的自藕調(diào)壓器(B22-1)、高壓變壓器(B22-2)、被測設(shè)備(B22-3)、繼電器K1(B22-4)、可逆電機(B22-5)、采樣電壓(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(tài)擊穿二極管(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(tài)擊穿保護二極管(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(qū)動信號(B22-24)、電流采樣-(B22-25)、電流采樣+(B22-26)、電壓采樣+(B22-27)、電壓采樣-(B22-28)、高壓繼電器驅(qū)動信號(B22-29)、倒向繼電器驅(qū)動信號(B22-30)、可逆電機電源繼電器驅(qū)動信號(B22-31)、限流電阻(B22-32)；泄漏接口板模塊23包括有被測設(shè)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(tài)擊穿二極管(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(tài)擊穿二極管(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)、與泄漏測控板的接口(B23-16)、過流保護或啟動繼電器驅(qū)動信號(B23-17)、電壓采樣-(B23-18)、電壓采樣-(B23-19)、電流采樣+(B23-20)、電流采樣-(B23-21)、火零切換繼電器驅(qū)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(zhuǎn)換(功率/電能計量電路)(B31-)、保護電路(B31-)、保護電路(B31-)、開關(guān)量控制信號(B31-)、隔離驅(qū)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(shè)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?yán)^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(fā)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、打印輸出模塊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(yè)控制機。本發(fā)明的儀器測控板和對應(yīng)儀器接口板完成一個功能測試，本發(fā)明增加或減少測試功能模塊只要相應(yīng)增加或減少儀器測控板和對應(yīng)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(fā)明測試功能模塊組合簡單，且消除了測試功能模塊之間的干擾，維修方便簡單。用本發(fā)明的設(shè)計方法，將使資源得到充分利用，并且縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的競爭能力；有利于產(chǎn)品的繼承式開發(fā)。
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(yōu)先權(quán)日2005年2月2日
發(fā)明者汪仁煌, 嚴(yán)仍友 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)