專利名稱：隔離式高壓微安表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量電流大小的隔離式高壓微安表。
當(dāng)對(duì)高壓電氣設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)確地測試設(shè)備在承受高壓時(shí)產(chǎn)生的泄漏電流的大小，是判斷被試設(shè)備絕緣狀況好壞的唯一手段。而為了排除雜散電流的影響以使得讀數(shù)準(zhǔn)確，通常的作法，是將普通的微安表頭直接接在高壓側(cè)。但是這樣一來，微安表頭所接高壓對(duì)操作讀數(shù)人員的安全構(gòu)成了威脅，特別是在升壓過程中要切換量程便成為不可能，而必須降壓和切斷電源后才能進(jìn)行量程切換，因此給試驗(yàn)過程帶來極大的麻煩。
本實(shí)用新型的目的，乃是給高壓電氣設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)提供一種操作安全和方便省事的隔離式高壓微安表。
參見

圖1本實(shí)用新型電原理方框圖，本實(shí)用新型的解決方案如下。其電路由采樣發(fā)射部分和接收顯示部分組成，采樣發(fā)射部分具有采樣及過流保護(hù)電路(1)、線性積分電路(2)、電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)、振蕩電路(4)和功放及輸出發(fā)射電路(5)，這五個(gè)電路(1至5)中前四個(gè)電路(1至4)的輸出端依次與相鄰的下一個(gè)電路的輸入端相接，線性積分電路(2)的負(fù)電壓電源端和基準(zhǔn)電壓端均與負(fù)電壓發(fā)生電路(6)的負(fù)電壓輸出端相連，線性積分電路(2)的正電壓電源端和電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)的正電壓電源端均與穩(wěn)壓電路(7)的正電壓輸出端相接，穩(wěn)壓電路(7)的正電壓輸出端還接有電源指示電路(8)，采樣發(fā)射部分還具有一個(gè)高通濾波及積分比較電路(9)，其輸入端與電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)的一個(gè)輸出端相連，其輸出端與一個(gè)語音集成電路(10)的輸入端相連，語音集成電路(10)的輸出端接有揚(yáng)聲器SP；接收顯示部分具有交流降壓電路(11)，其輸出端分別與數(shù)字部分整流穩(wěn)壓電路(12)的輸入端和模擬部分整流穩(wěn)壓電路(13)的輸入端相連，接收顯示部分還具有紅外接收解調(diào)電路(14)、頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)、調(diào)零放大電路(16)和數(shù)字顯示電路(17)，這四個(gè)電路(14至17)中前三個(gè)電路(14至16)的輸出端依次與相鄰的下一個(gè)電路的輸入端相接，數(shù)字部分整流穩(wěn)壓電路(12)的電壓輸出端分別與紅外接收解調(diào)電路(14)和數(shù)字顯示電路(17)的電源輸入端相連，模擬部分整流穩(wěn)壓電路(13)的電壓輸出端分別與頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)和調(diào)零放大電路(16)的電源輸入端相接。
具有上述電路結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，因電路的采樣發(fā)射部分處于高壓端，為防止高壓對(duì)測量值的影響，故應(yīng)采用鐵盒封裝，以進(jìn)行電磁場屏蔽。接收顯示部分已與高壓隔離，為使支撐簡便，方向調(diào)節(jié)容易，可采用三角架支撐，便于實(shí)際操作。在具體使用時(shí)，應(yīng)給采樣發(fā)射部分的電路(4)至電路(16)加上E＋電源，比如該電源可采用鎳鎘電池。而接收顯示部分則給交流降壓電路(11)輸入220V交流市電，然后將采樣及過流保護(hù)電路(1)的輸入端串接在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的高壓側(cè)而引入高壓電流信號(hào)。
工作時(shí)，高壓電流信號(hào)經(jīng)采樣及過流保護(hù)電路(1)成為取樣電壓，然后輸送給線性積分電路(2)進(jìn)行線性積分，經(jīng)線性積分后的電壓送到電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)，經(jīng)μA／f變換和整形后，輸出與線性積分電壓相對(duì)應(yīng)頻率的對(duì)稱的方波信號(hào)，再經(jīng)振蕩電路(4)，成為用一定頻率作載頻的采樣轉(zhuǎn)換信號(hào)，送入功放及輸出發(fā)射電路(5)，調(diào)制成紅外光束向空間發(fā)射。置于隔離開來的低壓側(cè)的紅外接收解調(diào)電路(14)，將從空間接收到的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行紅外接收和解調(diào)后，送頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)進(jìn)行f／μA變換，還原成電流信號(hào)，再經(jīng)調(diào)零放大電路(16)調(diào)零放大，最后送數(shù)字顯示電路(17)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字，經(jīng)數(shù)字表頭顯示被測試設(shè)備泄漏電流的微安值。在試驗(yàn)過程中，高通濾波及積分比較電路(9)接受電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)的方波信號(hào)，經(jīng)高通濾波、積分和比較，輸出信號(hào)去控制語音集成電路(10)，使得揚(yáng)聲器SP發(fā)出“有電危險(xiǎn)”之類預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警聲，以提醒人們勿接近高壓。試驗(yàn)完畢后，語音集成電路(10)停止工作，SP停止報(bào)警，即可進(jìn)行高壓側(cè)的換線，有效保證了人身安全。電源指示電路(8)的作用是，當(dāng)E＋電源電壓高于或低于規(guī)定值時(shí)，分別作出相應(yīng)指示，以提醒使用者在電源電壓低于規(guī)定值時(shí)采取措施，保證采樣發(fā)射部分工作電壓的正常。
本實(shí)用新型將高壓側(cè)測得的微安值通過光電轉(zhuǎn)換傳輸?shù)降蛪簜?cè)的安全地帶，使操作人員可清楚地讀數(shù)、換擋，從而有效地與人隔離，避免了高壓對(duì)人身的威脅。而且由于設(shè)置有在高壓工作時(shí)的語音報(bào)警器，能對(duì)在加壓時(shí)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的無關(guān)人員進(jìn)行語音報(bào)警，因此安全系數(shù)更為提高。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型加以進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型電原理方框圖；圖2為圖1本實(shí)用新型的采樣發(fā)射部分的一種具體電路原理圖；圖3為圖1本實(shí)用新型的接收顯示部分的一種具體電路原理圖。
參見圖2，采樣及過流保護(hù)電路(1)由穩(wěn)壓管DW1、壓敏電阻RVTC、電阻R1至R4、電阻RQ及電容C1組成，線性積分電路(2)由運(yùn)算放大器IC1、電阻R12及電容C2組成，電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)由電壓頻率轉(zhuǎn)換集成電路IC3、施密特觸發(fā)器IC4、三極管BG1、二極管B1、電阻R13至R19、電阻R34及電容C7與C9組成，振蕩電路(4)由四與非門IC5、電阻R20與R21及電容C9組成，功放及輸出發(fā)射電路(5)由三極管BG2、高能紅外發(fā)射二極管D5至D7及電阻R22與R23組成，負(fù)電壓發(fā)生電路(6)由時(shí)基集成電路IC2、二極管D2與D3、穩(wěn)壓管DW2與DW3、電阻R5至R11及電容C3至C6組成，穩(wěn)壓電路(7)由穩(wěn)壓管DW4、電阻R30至R32及電容C10與C11組成，電源指示電路(8)由雙運(yùn)算放大器IC6、雙色二極管D4、電阻R24至R29及電阻R33組成，高通濾波及積分比較電路(9)由運(yùn)算放大器IC7與IC8、電阻R35與R36及電容C12與C31組成，語音集成電路(10)由語音集成塊IC9構(gòu)成，交流降壓電路(11)由帶兩個(gè)次級(jí)繞組的變壓器8、開關(guān)K1及熔斷器BX組成，數(shù)字部分整流穩(wěn)壓電路(12)由整流橋D1、三端集成穩(wěn)壓塊IC10及電容C13至C16組成，模擬部分整流穩(wěn)壓電路(13)由整流橋Q2、三端集成穩(wěn)壓塊IC11與IC12及電容C17至C24組成，紅外接收解調(diào)電路(14)由紅外接收器YH構(gòu)成，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)由電壓頻率轉(zhuǎn)換集成電路IC13、運(yùn)算放大器IC14、電阻R37至R43、電容C25至C27及電容C30組成，調(diào)零放大電路(16)由運(yùn)算放大器IC15、穩(wěn)壓管DW5、電位器W1與W2、電阻R44至R47及電容C28與C29組成，數(shù)字顯示電路(17)由數(shù)字顯示表頭DVM、單刀雙擲開關(guān)K2及電阻R48與R49組成。
參見圖2。在正常采樣過程中，由R1、R2、RQ組成通流回路，RQ為取樣電阻，RVTC、DW1、C1處于截止?fàn)顟B(tài)，全部電流從RQ上流過，在RQ上產(chǎn)生的壓降即為取樣電壓。當(dāng)輸入過流時(shí)，在R2上會(huì)產(chǎn)生較大的壓降，當(dāng)電壓超過100V時(shí)，RVTC由截止變?yōu)閷?dǎo)通，保證R2、RQ上產(chǎn)生的電壓不再升高，同時(shí)在RQ上壓降若大于6V時(shí)，DW1擊穿，使輸入電壓低于6V。當(dāng)信號(hào)為零時(shí)，反相積分器IC1的6腳產(chǎn)生一基頻，隨取樣電壓的降低(取樣電壓為負(fù)值)輸出頻率逐漸提高，在滿幅輸入－500mV范圍內(nèi)，構(gòu)成線性積分輸出。IC3第2腳為一能隙基準(zhǔn)電壓，用來控制輸出頻率的大小，用BG1作溫度補(bǔ)償，用來穩(wěn)定頻率，IC3的第6、7腳構(gòu)成比較器，來觸發(fā)定時(shí)電路，IC3的第3腳為輸出腳，輸出與輸入電壓對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，此信號(hào)為不對(duì)稱的方波，經(jīng)IC4整形后，其14腳輸出為對(duì)稱的方波，便于振蕩發(fā)射。當(dāng)IC4將信號(hào)送入IC5第6腳后，便在第10、11腳輸出用40KHZ作載頻的采樣變換信號(hào)，送入功放級(jí)的BG2放大，使集電極電流約為100mA，經(jīng)D5至D7將信號(hào)輸出。為保證接接的可靠性和方向容易調(diào)節(jié)，將三只紅外發(fā)射管組成準(zhǔn)球面，增大了發(fā)射空間。IC2形成無穩(wěn)振蕩電路，由第3腳經(jīng)電容耦合，輸出負(fù)電壓，供IC1第4腳，再將負(fù)電壓經(jīng)DW3穩(wěn)壓，提供IC1第2腳的輸入基準(zhǔn)電壓。E＋高于6V時(shí)，D4亮綠燈，當(dāng)E＋低于6V，則D4亮紅燈，指示電池電壓不夠，需對(duì)電池充電。IC7構(gòu)成高通濾波器，消除低于200HZ的頻率，再經(jīng)過IC8構(gòu)成的積分比較器，去控制音樂集成塊IC9。
參見圖3，變壓器B采用雙12V、單9V兩個(gè)次級(jí)繞組，將模擬部分與數(shù)字部分電源隔離，以減小干擾。數(shù)字部分電源輸出＋5V電壓，模擬部分電源輸出＋8V電壓。紅外接收器YW可采用市售的CX20106。IC13第6腳接收YH送來的信號(hào)進(jìn)行f－V轉(zhuǎn)換，由IC13第1腳輸出與頻率相對(duì)應(yīng)的電流，送IC8，IC8輸出與電流對(duì)應(yīng)的電壓，完成f－V轉(zhuǎn)換。DW5產(chǎn)生的2.5V基準(zhǔn)電壓通過V1分壓后，將發(fā)射部分中線性放大電路設(shè)置的偏壓及失調(diào)電壓等進(jìn)行補(bǔ)償，使取樣電壓為omv時(shí)，輸出為omv。IC9將f－V轉(zhuǎn)換后的電壓和調(diào)零電壓進(jìn)行反相求和放大，使測量電流與輸出壓相對(duì)應(yīng)。DVN可市購，它用3 1/2 位A／D片7107構(gòu)成，4位LED作顯示，使讀數(shù)清晰。將輸入電壓分200mV和2000mV檔測量，即當(dāng)輸入電壓小于200mV時(shí)，將輸入電壓直接顯示，當(dāng)輸入電壓大于200mV時(shí)，通過由R48和R49組成的分壓器輸入。
若將本實(shí)用新型的采樣電阻RQ的阻值減小而換成標(biāo)準(zhǔn)分流器(有100A／75mV、300A／75mV等)，則可將本實(shí)用新型轉(zhuǎn)作隔離傳輸千安表用，以用來測量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而減小因傳統(tǒng)方法使用長線傳輸使回路產(chǎn)生壓降所造成的測量誤差。
權(quán)利要求1.一種隔離式高壓微安表，其特征在于，電路由采樣發(fā)射部分和接收顯示部分組成A)采樣發(fā)射部分具有采樣及過流保護(hù)電路(1)、線性積分電路(2)、電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)、振蕩電路(4)和功放及輸出發(fā)射電路(5)，這五個(gè)電路(1至5)中前四個(gè)電路(1至4)的輸出端依次與相鄰的下一個(gè)電路的輸入端相接，線性積分電路(2)的負(fù)電壓電源端和基準(zhǔn)電壓端均與負(fù)電壓發(fā)生電路(6)的負(fù)電壓輸出端相連，線性積分電路(2)的正電壓電源端和電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)的正電壓電源端均與穩(wěn)壓電路(7)的正電壓輸出端相接，穩(wěn)壓電路(7)的正電壓輸出端還接有電源指示電路(8)，采樣發(fā)射部分還具有一個(gè)高通濾波及積分比較電路(9)，其輸入端與電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)的一個(gè)輸出端相連，其輸出端與一個(gè)語音集成電路(10)的輸入端相連，語音集成電路(10)的輸出端接有揚(yáng)聲器SP，B)接收顯示部分具有交流降壓電路(11)，其輸出端分別與數(shù)字部分整流穩(wěn)壓電路(12)的輸入端和模擬部分整流穩(wěn)壓電路(13)的輸入端相連，接收顯示部分還具有紅外接收解調(diào)電路(14)、頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)、調(diào)零放大電路(16)和數(shù)字顯示電路(17)，這四個(gè)電路(14至17)中前三個(gè)電路(14至16)的輸出端依次與相鄰的下一個(gè)電路的輸入端相接，數(shù)字部分整流穩(wěn)壓電路(12)的電壓輸出端分別與紅外接收解調(diào)電路(14)和數(shù)字顯示電路(17)的電源輸入端相連，模擬部分整流穩(wěn)壓電路(13)的電壓輸出端分別與頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)和調(diào)零放大電路(16)的電源輸入端相接。
2.如權(quán)利要求1所述的隔離式高壓微安表，其特征在于，采樣及過流保護(hù)電路(1)由穩(wěn)壓管DW1、壓敏電阻RVTC、電阻R1至R4、電阻RQ及電容C1組成，線性積分電路(2)由運(yùn)算放大器IC1、電阻R12及電容C2組成，電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形電路(3)由電壓頻率轉(zhuǎn)換集成電路IC3、施密特觸發(fā)器IC4、三極管BG1、二極管B1、電阻R13至R19、電阻R34及電容C7與C8組成，振蕩電路(4)由四與非門IC5、電阻R20與R21及電容C9組成，功放及輸出發(fā)射電路(5)由三極管BG2、高能紅外發(fā)射二極管D5至D7及電阻R22與R23組成，負(fù)電壓發(fā)生電路(6)由時(shí)基集成電路IC2、二極管D2與D3、穩(wěn)壓管DW2與DW3、電阻R5至R11及電容C3至C6組成，穩(wěn)壓電路(7)由穩(wěn)壓管DW4、電阻R30至R32及電容C10與C11組成，電源指示電路(8)由雙運(yùn)算放大器IC6、雙色二極管D4、電阻R24至R29及電阻R33組成，高通濾波及積分比較電路(9)由運(yùn)算放大器IC7與IC8、電阻R35與R36及電容C12與C31組成，語音集成電路(10)由語音集成塊IC9構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1、2所述的隔離式高壓微安表，其特征在于，交流降壓電路(11)由帶兩個(gè)次級(jí)繞組的變壓器B、開關(guān)K1及熔斷器BX組成，數(shù)字部分整流穩(wěn)壓電路(12)由整流橋D1、三端集成穩(wěn)壓塊IC10及電容C13至C16組成，模擬部分整流穩(wěn)壓電路(13)由整流橋D2、三端集成穩(wěn)壓塊IC11與IC12及電容C17至C24組成，紅外接收解調(diào)電路(14)由紅外接收器YH構(gòu)成，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路(15)由電壓頻率轉(zhuǎn)換集成電路IC13、運(yùn)算放大器IC14、電阻R37至R43、電容C25至C27及電容C30組成，調(diào)零放大電路(16)由運(yùn)算放大器IC15、穩(wěn)壓管DW5、電位器W1與W2、電阻R44至R47及電容C28與C29組成，數(shù)字顯示電路(17)由數(shù)字顯示表頭DVM、單刀雙擲開關(guān)K2及電阻R48與R49組成。
專利摘要隔離式高壓微安表包括由采樣及過流保護(hù)、線性積分、電壓頻率轉(zhuǎn)換及整形、振蕩、功放及輸出發(fā)射、負(fù)電壓發(fā)生、穩(wěn)壓、電源指示、高頻濾波及積分比較、語音集成片及揚(yáng)聲器等電路與元件構(gòu)成的采樣發(fā)射部分和由交流降壓、數(shù)字與模擬部分整流穩(wěn)壓、紅外接收解調(diào)、頻率電壓轉(zhuǎn)換、調(diào)零放大及數(shù)字顯示等電路構(gòu)成的接收顯示部分。該表用于高壓電氣設(shè)備的直流耐壓試驗(yàn)，工作時(shí)將高壓與人隔離并實(shí)行語音報(bào)警，避免了高壓對(duì)人身的威脅。
文檔編號(hào)G01R31/02GK2175424SQ9323456
公開日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月25日
發(fā)明者周志耘, 潘新輝 申請(qǐng)人:周志耘