一种多功能电气性能测试仪论文和设计-倪树生

全文摘要

本实用新型公开了一种多功能电气性能测试仪,包括:上位机；断路器特性测试组件包括主控制器、用于与上位机通讯连接的URAT模块、采集实时或舜时电压或电流的采样模块、电机驱动模块及用于供电的电源模块；耐电压测试组件包括第一主控制器、与上位机通讯连接的第一URAT模块、采集高电压和漏电流的第一采样模块和用于供电的第一电源模块；开关插座温升测试组件包括第二主控制器、与上位机通讯连接的第二URAT模块、采集温升电压和温升电流的第二采样模块和用于供电的第二电源模块；剩余电流测试组件包括第三主控制器、与上位机通讯连接的第三通讯模块、提供测试电流和电压的开关电源、用于计量漏电开关剩余电量的电量计量模块及用于电弧检测的检测模块。

主设计要求

1.一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,包括通过串口通信与上位机电连接并由其统筹控制的断路器特性测试组件、耐电压测试组件、开关插座温升测试组件及剩余电流测试组件；其中,所述上位机为工控电脑；所述断路器特性测试组件包括主控制器、用于与上位机通讯连接的URAT模块、用于采集实时或舜时电压或电流的采样模块、电机驱动模块以及用于供电的电源模块,所述断路器特性测试组件配合上位机的控制,用于对断路器进行延时特性及瞬时特性进行测试；所述耐电压测试组件包括第一主控制器、用于与上位机通讯连接的第一URAT模块、用于采集高电压和漏电流的第一采样模块和用于供电的第一电源模块,所述耐电压测试组件配合上位机的控制和配合高压包提供击穿电压,用于对断路器的耐压值和\/或漏电流进行测试；所述开关插座温升测试组件包括第二主控制器、用于与上位机通讯连接的第二URAT模块、用于采集温升电压和温升电流的第二采样模块和用于供电的第二电源模块,所述开关插座温升测试组件配合上位机的控制和多通道温度采集仪采集温度,用于对开关插座的温升进行测试；所述剩余电流测试组件包括第三主控制器、用于与上位机通讯连接的第三通讯模块、用于供电且提供测试电流和电压的开关电源、用于计量漏电开关剩余电量的电量计量模块及用于电弧检测的检测模块,所述剩余电流测试组件配合上位机的控制,完成对漏电开关的动作电流测试、动作时间测试及突发式时间测试。

设计方案

1.一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,包括通过串口通信与上位机电连接并由其统筹控制的断路器特性测试组件、耐电压测试组件、开关插座温升测试组件及剩余电流测试组件；其中,所述上位机为工控电脑；

所述断路器特性测试组件包括主控制器、用于与上位机通讯连接的URAT模块、用于采集实时或舜时电压或电流的采样模块、电机驱动模块以及用于供电的电源模块,所述断路器特性测试组件配合上位机的控制,用于对断路器进行延时特性及瞬时特性进行测试；

所述耐电压测试组件包括第一主控制器、用于与上位机通讯连接的第一URAT模块、用于采集高电压和漏电流的第一采样模块和用于供电的第一电源模块,所述耐电压测试组件配合上位机的控制和配合高压包提供击穿电压,用于对断路器的耐压值和\/或漏电流进行测试；

所述开关插座温升测试组件包括第二主控制器、用于与上位机通讯连接的第二URAT模块、用于采集温升电压和温升电流的第二采样模块和用于供电的第二电源模块,所述开关插座温升测试组件配合上位机的控制和多通道温度采集仪采集温度,用于对开关插座的温升进行测试；

所述剩余电流测试组件包括第三主控制器、用于与上位机通讯连接的第三通讯模块、用于供电且提供测试电流和电压的开关电源、用于计量漏电开关剩余电量的电量计量模块及用于电弧检测的检测模块,所述剩余电流测试组件配合上位机的控制,完成对漏电开关的动作电流测试、动作时间测试及突发式时间测试。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述主控制器、第一主控制器及第二主控制器均为LPC1768型号的ARM微控制器；所述URAT模块、第一UART模块和第二UART模块均包括MAX232芯片和MAX487芯片；所述MAX232芯片的第一数据通道的接收输入口(T1in)和发射输出口(R1out)分别电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的接收数据I\/O口(TXD0)和发射数据I\/O口(RXD0),其第一数据通道的发射输入口(R1in)和接收输出端口(T1out)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述MAX487芯片的接收器输出口(RO)电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的第一发射输出端口(RXD1)，其接收器输出使能端口(\/RE)及驱动器输出使能端口(DE)均电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的控制I\/O口(DTR1)电连接，所述MAX487芯片的驱动器输入端口(DI)电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的第一接收输入端口(TXD1),所述MAX487芯片的驱动器输出端口(A)和驱动器反相输出端口(B)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚。

3.根据权利要求2所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述电源模块、第一电源模块及第二电源模块均包括整流桥堆,所述整流桥堆的输入端电连接直流电源输出,其输出端电连接正电源稳压支路和负电源稳压支路,所述正电源稳压支路包括LM2576集成开关稳压芯片,所述LM2576集成开关稳压芯片配合周边电阻、电容及电感将整流桥堆输出的电源稳压为+5V电源，所述负电源稳压支路包括78L12型号的三端稳压芯片、ICL7662型号的DC-DC变换器及78L05型号的三端稳压芯片，所述78L12型号的三端稳压芯片、ICL7662型号的DC-DC变换器及78L05型号的三端稳压芯片依次电连接,并将整流桥堆整流输出的电压整流为-5V输出；所述电源模块、第一电源模块及第二电源模块还包括第一稳压支路，所述第一稳压支路包括MAX1117-3.3三端稳压LDO芯片，所述MAX1117-3.3三端稳压LDO芯片用于将LM2576集成开关稳压芯片稳压输出的+5V稳压为+3.3V。

4.根据权利要求3所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述采样模块包括用于采样断路器实时电压或电流的采样电路和用于采样断路器瞬时电压或电流的AD采样电路；所述采样电路包括两路电压电流采样支路,每一电压电流采样支路均包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器、OP07集成运算放大器、LM358双运算放大器及MCP3553模数转换芯片；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接，所述ACPL-C87X电压传感器的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器配合周边电阻组成的电压跟随器的输入端口电连接,所述电压跟随器的输出端电连接通过由LM358双运算放大器配合周边电阻及续流二极管组成的第一电压跟随器电连接所述MCP3553模数转换芯片；两路电压电流采样支路的所述MCP3553模数转换芯片通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接与所述主控制器电连接的HC138译码器；所述主控制器还通过HC138译码器电连接两MCP3553模数转换芯片的片选端口(\/CS),匹配所述主控制器的控制，两路电压电流采样支路分别对断路器的实时电压和实时电流进行采样；所述AD采样电路包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器、OP07集成运算放大器、LM358双运算放大器；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接,所述ACPL-C87X电压传感器的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器配合周边电阻组成的第四电压跟随器的输入端口电连接,所述第四电压跟随器的输出端通过所述HC138译码器连接所述主控制器。}

5.根据权利要求4所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述电机驱动模块包括多路电机驱动支路,每一路电机驱动支路均包括光耦,每一所述光耦的发光器的上拉到+3.3V,每一所述光耦的发光器的阴极电连接所述主控制器匹配的控制I\/O口,每一所述光耦的受光器的发射极串接电阻与开关三极管的基极电连接，所述开关三极管的集电极电连接控制电机工作的继电器；其中，所述光耦为PC3H4型号的光耦，所述开关三极管为9013型号的三极管。

6.根据权利要求3所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述第一采样模块和第二采样模块均包括两路第一采样支路,每一路第一电压电流采样支路均包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器、OP07集成运算放大器、LM358双运算放大器及MCP3553模数转换芯片；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接，所述ACPL-C87X电压传感器的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器配合周边电阻组成的第二电压跟随器的输入端口电连接，所述第二电压跟随器的输出端电连接通过由LM358双运算放大器配合周边电阻及续流二极管组成的第三电压跟随器电连接所述MCP3553模数转换芯片,两路第一采样支路的所述MCP3553模数转换芯片通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接所述第一主控制器和第二主控制器；所述第一主控制器和第二主控制器还电连接两MCP3553模数转换芯片的片选端口(\/CS),所述第一主控制器能控制第一采样模块的两路第一采样支路分别对断路器的耐压电压和漏电流进行采样,所述第二主控制器能控制第二采样模块的两路第一采样支路分别对插座开关的温升电压和温升电流进行采样。}

7.根据权利要求1所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述第三主控制器为LPC1114F\/301型号的ARM微控制器；所述第三通讯模块包括MAX202E芯片和MAX487芯片；所述MAX202E芯片的接收输入口(T1in)和发射输出口(R2out)分别电连接第三主控制器的接收数据I\/O口(TXD)和发射数据I\/O口(RXD),其发射输入口(R2in)和接收输出端口(T1out)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述MAX487芯片的接收器输出口(RO)电连接第三主控制器的发射数据I\/O口(RXD),其接收器输出使能端口(\/RE)及驱动器输出使能端口(DE)均电连接第三主控制器的控制I\/O口(485方向)电连接，所述MAX487芯片的驱动器输入端口(DI)电连接第三主控制器的接收数据I\/O口(TXD),所述MAX487芯片的驱动器输出端口(A)和驱动器反相输出端口(B)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述多通道温度采集仪为TP9016U多通道温度采集仪。

8.根据权利要求7所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述开关电源包括依次电连接的EMI电感、整流桥堆、变压器、反馈电路以及电源芯片,所述EMI电感输入端口连接电网,输出端口连接整流桥堆,所述整流桥堆与变压器、电源芯片以及反馈电路依次电连接并构成电路回路；所述变压器的次级绕组和第一次级绕组均电连接用于将沿次级绕组和第一次级绕组输出的电压整流为恒定直流电压的半波整流电路,所述变压器的反馈绕组电连接所述反馈电路；所述反馈电路包括可控精密稳压源元件、光耦以及周边电阻,所述可控精密稳压源元件的电压基准电极通过一电阻与第一次级绕组电连接的半波整流电路的输出端连接,并还通过另一电阻与参考地连接；所述光耦的发光器阴极与所述可控精密稳压源元件的阴极连接,发光器的阳极通过电阻与第一次级绕组的输出端电连接，所述光耦的受光器的集电极电连接反馈绕组的输出端,所述光耦的受光器的发射极与所述电源芯片的参考电压端口电连接；所述反馈电路取样与第一次级绕组电连接的半波整流电路的输出电压,反馈电压变化至所述电源芯片,由所述电源芯片控制变压器输出稳定电压的直流电压；其中，所述电源芯片为TOP258型号的大功率开关电源芯片,所述可控精密稳压源元件为可调式精密并联稳压器TL431,所述光耦为PC817型号的光耦；所述整流桥堆为KBP206型号桥堆。

9.根据权利要求8所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,所述电量计量模块包括CS5460电能计量芯片,所述CS5460电能计量芯片通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接与第三主控制器电连接的74HC573编码器，所述CS5460电能计量芯片的两差模电路输入端口(Iin+、Iin-)通过外接采集模块匹配电连接漏电开关的两电极，所述CS5460电能计量芯片匹配第三主控制器的控制，和配合由LM393电压比较器配合周边电阻电容和续流二极管组成的积分运算电路完成对漏电开关剩余电量的电量计量；所述检测模块为由LM393电压比较器配合电容组成的积分电路，所述LM393电压比较器的反向输入端通过串联的积分电容、限流电阻及隔离电容电连接漏电开关的电极，所述积分电路配合所述第三主控制器的控制完成对漏电开关的电弧的测量。}

10.根据权利要求2～9任一项所述的一种多功能电气性能测试仪,其特征在于,还包括绝缘电阻测试仪，所述绝缘电阻测试通过串口通信与所述上位机通讯连接，所述上位机能控制所述绝缘电阻测试仪测量断路器、漏电开关及插座开关的绝缘电阻，所述绝缘电阻测试仪为U2683绝缘电阻测试仪。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电气产品测试设备领域,尤其是一种多功能电气性能测试仪。

背景技术

现有中，对于生产加工的电气产品，如：断路器、漏电开关、开关插座，进行电气性能测试，且常见测试的参数有耐压值(高压击穿)、温升、漏电流等。通过对上述参数的测试，从而保证产品的安全性能，避免造成用电人的安全。为此,GB4706.1和GB8898等产品标准对产品的剩余电压、耐压性及温升都做了详细的规定。基于相关规定，现有中对于产品的相关测试均采用示波器、万用表、温升仪、耐压仪及绝缘电阻测试仪等进行单独性能的测试。对于采用上述方式进行测量，存在的不足在于，一是，单独选用设备进行测试,测试设备成本投入大、测试不安全；例如，现有中对剩余电压的测试，采用的传统测试方法是人工断电和使用示波器进行测量,使用示波器对于测试投入比较大,其次人工断电时，测试时不知道电源断开时的幅值和角度，不能有效的检测出最不利的工况,会出现漏检的情况；二是,单独选用设备进行测试,测试效率低,对同种产品的电气性能进行测量需要经过多个测试仪才能完成相应的测试，测试量大，且测试精度不佳；三是，使用独立的测试进行测量，测试的场地占用面积大；四是，现有中少有集成多个测试组件的测试仪，现有中的相关测试仪只是简单将各测试仪组装与同一机柜内，并未通过相关上位机进行统一控制，且相关的测试仪能完成的测试功能少。

实用新型内容

本实用新型的解决的技术问题是针对上述现有技术中的存在的缺陷,提供一种解决上述中测试仪测试效率低、测试效果差且测试功能少问题的多功能电气性能测试仪。

为解决上述技术问题,本实用新型采取的技术方案如下,一种多功能电气性能测试仪,包括通过串口通信与上位机电连接并由其统筹控制的断路器特性测试组件、耐电压测试组件、开关插座温升测试组件及剩余电流测试组件；其中,所述上位机为工控电脑；

作为对上述技术方案的进一步阐述：

在上述技术方案中,所述主控制器、第一主控制器及第二主控制器均为LPC1768型号的ARM微控制器；所述URAT模块、第一UART模块和第二UART模块均包括MAX232芯片和MAX487芯片；所述MAX232芯片的第一数据通道的接收输入口(T1in)和发射输出口(R1out)分别电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的接收数据I\/O口(TXD0)和发射数据I\/O口(RXD0),其第一数据通道的发射输入口(R1in)和接收输出端口(T1out)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述MAX487芯片的接收器输出口(RO)电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的第一发射输出端口(RXD1)，其接收器输出使能端口(\/RE)及驱动器输出使能端口(DE)均电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的控制I\/O口(DTR1)电连接，所述MAX487芯片的驱动器输入端口(DI)电连接主控制器或第一主控制器或第二主控制器的第一接收输入端口(TXD1),所述MAX487芯片的驱动器输出端口(A)和驱动器反相输出端口(B)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚。

在上述技术方案中,所述电源模块、第一电源模块及第二电源模块均包括整流桥堆,所述整流桥堆的输入端电连接直流电源输出,其输出端电连接正电源稳压支路和负电源稳压支路,所述正电源稳压支路包括LM2576集成开关稳压芯片,所述LM2576集成开关稳压芯片配合周边电阻、电容及电感将整流桥堆输出的电源稳压为+5V电源，所述负电源稳压支路包括78L12型号的三端稳压芯片、ICL7662型号的DC-DC变换器及78L05型号的三端稳压芯片，所述78L12型号的三端稳压芯片、ICL7662型号的DC-DC变换器及78L05型号的三端稳压芯片依次电连接,并将整流桥堆整流输出的电压整流为-5V输出；所述电源模块、第一电源模块及第二电源模块还包括第一稳压支路，所述第一稳压支路包括MAX1117-3.3三端稳压LDO芯片，所述MAX1117-3.3三端稳压LDO芯片用于将LM2576集成开关稳压芯片稳压输出的+5V稳压为+3.3V。

在上述技术方案中,所述采样模块包括用于采样断路器实时电压或电流的采样电路和用于采样断路器瞬时电压或电流的AD采样电路；所述采样电路包括两路电压电流采样支路,每一电压电流采样支路均包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器、OP07集成运算放大器、LM358双运算放大器及MCP3553模数转换芯片；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接，所述ACPL-C87X电压传感器的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器配合周边电阻组成的电压跟随器的输入端口电连接,所述电压跟随器的输出端电连接通过由LM358双运算放大器配合周边电阻及续流二极管组成的第一电压跟随器电连接所述MCP3553模数转换芯片；两路电压电流采样支路的所述MCP3553模数转换芯片通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接与所述主控制器电连接的HC138译码器；所述主控制器还通过HC138译码器电连接两MCP3553模数转换芯片的片选端口(\/CS),匹配所述主控制器的控制，两路电压电流采样支路分别对断路器的实时电压和实时电流进行采样；所述AD采样电路包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器、OP07集成运算放大器、LM358双运算放大器；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接,所述ACPL-C87X电压传感器的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器配合周边电阻组成的第四电压跟随器的输入端口电连接,所述第四电压跟随器的输出端通过所述HC138译码器连接所述主控制器。}

在上述技术方案中,所述电机驱动模块包括多路电机驱动支路,每一路电机驱动支路均包括光耦,每一所述光耦的发光器的上拉到+3.3V,每一所述光耦的发光器的阴极电连接所述主控制器匹配的控制I\/O口,每一所述光耦的受光器的发射极串接电阻与开关三极管的基极电连接，所述开关三极管的集电极电连接控制电机工作的继电器；其中，所述光耦为PC3H4型号的光耦，所述开关三极管为9013型号的三极管。

在上述技术方案中,所述第一采样模块和第二采样模块均包括两路第一采样支路,每一路第一电压电流采样支路均包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器、OP07集成运算放大器、LM358双运算放大器及MCP3553模数转换芯片；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接，所述ACPL-C87X电压传感器的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器配合周边电阻组成的第二电压跟随器的输入端口电连接，所述第二电压跟随器的输出端电连接通过由LM358双运算放大器配合周边电阻及续流二极管组成的第三电压跟随器电连接所述MCP3553模数转换芯片,两路第一采样支路的所述MCP3553模数转换芯片通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接所述第一主控制器和第二主控制器；所述第一主控制器和第二主控制器还电连接两MCP3553模数转换芯片的片选端口(\/CS),所述第一主控制器能控制第一采样模块的两路第一采样支路分别对断路器的耐压电压和漏电流进行采样,所述第二主控制器能控制第二采样模块的两路第一采样支路分别对插座开关的温升电压和温升电流进行采样。}

在上述技术方案中,所述第三主控制器为LPC1114F\/301型号的ARM微控制器；所述第三通讯模块包括MAX202E芯片和MAX487芯片；所述MAX202E芯片的接收输入口(T1in)和发射输出口(R2out)分别电连接第三主控制器的接收数据I\/O口(TXD)和发射数据I\/O口(RXD),其发射输入口(R2in)和接收输出端口(T1out)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述MAX487芯片的接收器输出口(RO)电连接第三主控制器的发射数据I\/O口(RXD),其接收器输出使能端口(\/RE)及驱动器输出使能端口(DE)均电连接第三主控制器的控制I\/O口(485方向)电连接，所述MAX487芯片的驱动器输入端口(DI)电连接第三主控制器的接收数据I\/O口(TXD),所述MAX487芯片的驱动器输出端口(A)和驱动器反相输出端口(B)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述多通道温度采集仪为TP9016U多通道温度采集仪。

在上述技术方案中,所述开关电源包括依次电连接的EMI电感、整流桥堆、变压器、反馈电路以及电源芯片,所述EMI电感输入端口连接电网,输出端口连接整流桥堆,所述整流桥堆与变压器、电源芯片以及反馈电路依次电连接并构成电路回路；所述变压器的次级绕组和第一次级绕组均电连接用于将沿次级绕组和第一次级绕组输出的电压整流为恒定直流电压的半波整流电路,所述变压器的反馈绕组电连接所述反馈电路；所述反馈电路包括可控精密稳压源元件、光耦以及周边电阻,所述可控精密稳压源元件的电压基准电极通过一电阻与第一次级绕组电连接的半波整流电路的输出端连接,并还通过另一电阻与参考地连接；所述光耦的发光器阴极与所述可控精密稳压源元件的阴极连接,发光器的阳极通过电阻与第一次级绕组的输出端电连接，所述光耦的受光器的集电极电连接反馈绕组的输出端,所述光耦的受光器的发射极与所述电源芯片的参考电压端口电连接；所述反馈电路取样与第一次级绕组电连接的半波整流电路的输出电压,反馈电压变化至所述电源芯片,由所述电源芯片控制变压器输出稳定电压的直流电压；其中，所述电源芯片为TOP258型号的大功率开关电源芯片,所述可控精密稳压源元件为可调式精密并联稳压器TL431,所述光耦为PC817型号的光耦；所述整流桥堆为KBP206型号桥堆。

在上述技术方案中,所述电量计量模块包括CS5460电能计量芯片,所述CS5460电能计量芯片通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接与第三主控制器电连接的74HC573编码器，所述CS5460电能计量芯片的两差模电路输入端口(Iin+、Iin-)通过外接采集模块匹配电连接漏电开关的两电极，所述CS5460电能计量芯片匹配第三主控制器的控制，和配合由LM393电压比较器配合周边电阻电容和续流二极管组成的积分运算电路完成对漏电开关剩余电量的电量计量；所述检测模块为由LM393电压比较器配合电容组成的积分电路，所述LM393电压比较器的反向输入端通过串联的积分电容、限流电阻及隔离电容电连接漏电开关的电极，所述积分电路配合所述第三主控制器的控制完成对漏电开关的电弧的测量。}

在上述技术方案中,还包括绝缘电阻测试仪，所述绝缘电阻测试通过串口通信与所述上位机通讯连接，所述上位机能控制所述绝缘电阻测试仪测量断路器、漏电开关及插座开关的绝缘电阻，所述绝缘电阻测试仪为U2683绝缘电阻测试仪。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:本实用新型预留通用的通讯接口，可以将上述所有的电气功能测试集合为一套测试设备完成不同的测试需求，也能根据实际的测试分别、同时对不同的部件进行测试；本实用新型的测试仪的各测试组件预留了常见的通讯接口可以与电脑连接，实现测试数据的实时保存和实时监控，大大减少了人工工作的强度和工作效率。

附图说明

图1是本实用新型多功能电气性能测试仪的方框图；

图2是本实用新型断路器特性测试组件的原理图；

图3是本实用新型的URAT模块、第一UART模块及第二UART模块的原理图；

图4是本实用新型的采样模块的原理图；

图5是本实用新型的电机驱动模块的原理图；

图6是本实用新型的电源模块、第一电源模块和第二电源模块的电路图；

图7是实用新型耐压测试组件或开关插座温升测试组件的原理图；

图8是本实用新型第一采样模块或第二采样模块的原理图；

图9是本实用新型剩余电流测试组件的原理图；

图10是本实用新型第三通讯模块的原理图；

图11是本实用新型的开关电源的原理图；

图12是本实用新型电量计量模块原理图；

图13是本实用新型检测模块的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

参考附图1-13,本实用新型的一种多功能电气性能测试仪的实施例，它包括通过串口通信与上位机001电连接并由上位机001统筹控制的断路器特性测试组件002、耐电压测试组件003、开关插座温升测试组件004及剩余电流测试组件005(参考附图1)；其中,所述上位机001为工控电脑,该工控电脑可对断路器特性测试组件002、耐电压测试组件003、开关插座温升测试组件004及剩余电流测试组件005进行全自动控制,只需要将待测电气产品放置于匹配的测试区内的夹具上,就能完成匹配的测试；参考附图2-6,所述断路器特性测试组件002包括主控制器U1-1、用于与上位机001通讯连接的URAT模块、用于采集断路器实时或舜时电压或电流的采样模块、电机驱动模块以及用于供电的电源模块,所述断路器特性测试组件002配合上位机001的控制,用于对断路器进行延时特性及瞬时特性进行测试；实际中,对断路器的特性测试包括温升、延时特性及瞬时特性的测试,且对应延时特性和瞬时特性的测试包括检测当前电压和电流,当断电瞬间，检测其瞬时电压和电流,在断电设定时间后,检测其当前电压和电流,匹配完成延时特性和瞬时特性测试,而温升,则需要配合温度采集仪,在提供设定条件下的条件电压和条件电流的情况下,通过温度采集仪测量断路器的温度变化而测量温升；参考附图3、附图6、附图7-8,所述耐电压测试组件003包括第一主控制器U1-2、用于与上位机001通讯连接的第一URAT模块、用于采集高电压和漏电流的第一采样模块和用于供电的第一电源模块,所述耐电压测试组件配合上位机001的控制和配合高压包提供击穿电压,用于对断路器的耐压值和\/或漏电流进行测试；实际测试时,通过将高压包提供的高压击穿电压输送至断路器，通过第一采样模块采集侦测输入的高压电压和加载在断路器上的漏电流,当输入的高压电压加载于待检测的断路器上时,同时检测到相应的漏电流,则表示待检断路器被击穿而被检测出；而实际中,漏电流的检测是通过耦合电感转换为电压而完成相应的检测；参考附图3、附图6、附图7-8,所述开关插座温升测试组件004与耐电压测试具有同样的电路原理图,具体的,所述开关插座温升测试组件004包括第二主控制器U1-2、用于与上位机001通讯连接的第二URAT模块、用于采集温升电压和温升电流的第二采样模块和用于供电的第二电源模块,所述开关插座温升测试组件配合上位机001的控制和多通道温度采集仪007采集温度,用于对开关插座的温升进行测试,实际中,开关插座温升测试组件004提供给开关插座相应的匹配测试温升电压和温升电流，通过第二采样模块采样测试时间内相应的温升电压和温升电流,再配合多通道温度采集仪采集测试点在测试实际内的温度变化,而匹配完成相应的的温升测试；参考附图9-13,所述剩余电流测试组件005包括第三主控制器U14、用于与上位机001通讯连接的第三通讯模块、用于供电且提供测试电流和电压的开关电源、用于计量漏电开关剩余电量的电量计量模块及用于电弧检测的检测模块,所述剩余电流测试组件005配合上位机的控制,完成对漏电开关的动作电流测试、动作时间测试及突发式时间测试，需要说明的是，对漏电开关的剩余电流的测试是通过测试在断电后,漏电开关在丢失多少电量后漏电开关跳脱。

参考附图1-8,在本实施例中,控制器；所述URAT模块、第一UART模块和第二UART模块均包括MAX232芯片U12和MAX487芯片U13；所述MAX232芯片U12的第一数据通道的接收输入口(T1in)和发射输出口(R1out)分别电连接主控制器U1-1或第一主控制器U1-2或第二主控制器U1-2的接收数据I\/O口(TXD0)和发射数据I\/O口(RXD0),其第一数据通道的发射输入口(R1in)和接收输出端口(T1out)分别电连接与上位机001对接的UART接口匹配的管脚；所述MAX487芯片U13的接收器输出口(RO)电连接主控制器U1-1或第一主控制器U1-2或第二主控制器U1-2的第一发射输出端口(RXD1)，其接收器输出使能端口(\/RE)及驱动器输出使能端口(DE)均电连接主控制器U1-1或第一主控制器U1-2或第二主控制器U1-2的控制I\/O口(DTR1)电连接,所述MAX487芯片U13的驱动器输入端口(DI)电连接主控制器U1-1或第一主控制器U1-2或第二主控制器的U1-2第一接收输入端口(TXD1),所述MAX487芯片U13的驱动器输出端口(A)和驱动器反相输出端口(B)分别电连接与上位机001对接的UART接口匹配的管脚。

参考附图1-8,在本实施例中,所述电源模块、第一电源模块及第二电源模块均包括整流桥堆D4,所述整流桥堆D4的输入端电连接直流电源输出(该直流电源输出为本实施例测试仪相适配的电源的输出，输出电压为24V),其输出端电连接正电源稳压支路和负电源稳压支路,所述正电源稳压支路包括LM2576集成开关稳压芯片U17,所述LM2576集成开关稳压芯片U17配合周边电阻(R6)、电容(C31、C23、C24)及电感(L1)将整流桥堆D4输出的电源稳压为+5V电源；所述负电源稳压支路包括78L12型号的三端稳压芯片U14-1、ICL7662型号的DC-DC变换器U15及78L05型号的三端稳压芯片U16，所述78L12型号的三端稳压芯片U14-1、ICL7662型号的DC-DC变换器U15及78L05型号的三端稳压芯片U16依次电连接,并将整流桥堆D4整流输出的电压整流为-5V输出；所述电源模块、第一电源模块及第二电源模块还包括第一稳压支路，所述第一稳压支路包括MAX1117-3.3三端稳压LDO芯片U10，所述MAX1117-3.3三端稳压LDO芯片U10用于将LM2576集成开关稳压芯片U17稳压输出的+5V稳压为+3.3V。

参考附图1-8,在本实施例中,所述采样模块包括用于采样断路器实时电压或电流的采样电路和用于采样断路器瞬时电压或电流的AD采样电路；所述采样电路包括两路电压电流采样支路,每一电压电流采样支路均包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器U3\/U8、OP07集成运算放大器U4\/U9、LM358双运算放大器U5\/U6及MCP3553模数转换芯片U7；所述ACPL-C87X电压传感器U3\/U8的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接，所述ACPL-C87X电压传感器U3\/U8的电压输出端口串接限流电阻(R5与R6、R23与R22)与由OP07集成运算放大器U4\/U9配合周边电阻组成的电压跟随器的输入端口电连接,所述电压跟随器的输出端电连接通过由LM358双运算放大器U5\/U6配合周边电阻及续流二极管D1\/D8组成的第一电压跟随器电连接所述MCP3553模数转换芯片U7\/U10；两路电压电流采样支路的所述MCP3553模数转换芯片U7\/U10通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接与所述主控制器U1电连接的HC138译码器U3；所述主控制器U1还通过HC138译码器U3电连接两MCP3553模数转换芯片U7\/U10的片选端口(\/CS),匹配所述主控制器U1的控制，两路电压电流采样支路分别对断路器的实时电压和实时电流进行采样；所述AD采样电路包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器U1A、OP07集成运算放大器U2A、LM358双运算放大器U3；所述ACPL-C87X电压传感器U1A的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接,所述ACPL-C87X电压传感器U1A的电压输出端口串接限流电阻(R7A、R8A)与由OP07集成运算放大器U2A配合周边电阻(电阻R9、电阻R10及可调电阻RP1)组成的第四电压跟随器的输入端口电连接,所述第四电压跟随器的输出端通过所述HC138译码器U3连接所述主控制器U1-1。}

参考附图2和附图5,在本实施例中,所述电机驱动模块包括多路电机驱动支路,每一路电机驱动支路均包括光耦(GD1\/GD2\/GD3\/GD4),每一所述光耦(GD1\/GD2\/GD3\/GD4)的发光器的上拉到+3.3V,每一所述光耦(GD1\/GD2\/GD3\/GD4)的发光器的阴极电连接(网络标号)所述主控制器U1匹配的控制I\/O口(MCA、MCB、RUN、OL),每一所述光耦(GD1\/GD2\/GD3\/GD4)的受光器的发射极串接电阻(R13\/R14\/R15\/R16)与开关三极管(Q1\/Q2\/Q3\/Q4)的基极电连接，所述开关三极管(Q1\/Q2\/Q3\/Q4)的集电极电连接控制电机工作的继电器(电路图中显示连接端子)；其中，所述光耦(GD1\/GD2\/GD3\/GD4)为PC3H4型号的光耦，所述开关三极管(Q1\/Q2\/Q3\/Q4)为9013型号的三极管。

参考附图7-8，在本实施例中，所述第一采样模块和第二采样模块均包括两路第一采样支路,每一路第一电压电流采样支路均包括依次电连接的ACPL-C87X电压传感器U3a\/U8a、OP07集成运算放大器U4a\/U9a、LM358双运算放大器(U5-1A\/U6-1A、U5-1B\/U6-1B)及MCP3553模数转换芯片U7a\/U10a；所述ACPL-C87X电压传感器的电压输入端口(Vin)和关断端口(SHDW)与断路器的测试管脚电连接，所述ACPL-C87X电压传感器U3a\/U8a的电压输出端口串接限流电阻与由OP07集成运算放大器U4a\/U9a配合周边电阻组成的第二电压跟随器的输入端口电连接，所述第二电压跟随器的输出端电连接通过由LM358双运算放大器(U5-1A\/U6-1A、U5-1B\/U6-1B)配合周边电阻及续流二极管组成的第三电压跟随器电连接所述MCP3553模数转换芯片U7a\/U10a,两路第一采样支路的所述MCP3553模数转换芯片U7a\/U10a通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接所述第一主控制器U1-2和第二主控制器U1-2；所述第一主控制器U1-2和第二主控制器U1-2还电连接两MCP3553模数转换芯片U7a\/U10a的片选端口(\/CS),所述第一主控制器U1-2能控制第一采样模块的两路第一采样支路分别对断路器的耐压电压和漏电流进行采样,所述第二主控制器U1-2能控制第二采样模块的两路第一采样支路分别对插座开关的温升电压和温升电流进行采样。}

参考附图9-13，在本实施例中，所述第三主控制器U14为LPC1114F\/301型号的ARM微控制器；所述第三通讯模块包括MAX202E芯片U6和MAX487芯片U11；所述MAX202E芯片U6的接收输入口(T1in)和发射输出口(R2out)分别电连接第三主控制器U14的接收数据I\/O口(TXD)和发射数据I\/O口(RXD),其发射输入口(R2in)和接收输出端口(T1out)分别电连接与上位机对接的UART接口匹配的管脚；所述MAX487芯片U11的接收器输出口(RO)电连接第三主控制器的发射数据I\/O口(RXD),其接收器输出使能端口(\/RE)及驱动器输出使能端口(DE)均电连接第三主控制器U14的控制I\/O口(485方向)电连接，所述MAX487芯片U11的驱动器输入端口(DI)电连接第三主控制器U14的接收数据I\/O口(TXD),所述MAX487芯片U11的驱动器输出端口(A)和驱动器反相输出端口(B)分别电连接与上位机001对接的UART接口匹配的管脚；所述多通道温度采集仪006为TP9016U多通道温度采集仪。

参考附图9-13,在本实施例中,所述开关电源包括依次电连接的EMI电感T2、整流桥堆D21、变压器T1、反馈电路以及电源芯片U21,所述EMI电感T2输入端口电连接有压敏电阻R121、电阻R114及滤波电容C59连接电网,输出端口连接整流桥堆D21,所述整流桥堆D21与变压器T1、电源芯片U21以及反馈电路依次电连接并构成电路回路；所述变压器T1的次级绕组(绕线10和绕线11)和第一次级绕组(绕线8和绕线9)均电连接用于将沿次级绕组和第一次级绕组输出的电压整流为恒定直流电压的半波整流电路,所述半波整流电路包括整流二极管D19\/D24、感生电感L2\/L4及滤波电容C72\/C73,且与次级绕组连接的半波整流电路将沿次级绕组输出的电压整流为24V直流电压输出,而与第一次级绕组连接的半波整流电路将沿第一次级绕组输出的电压整流为+5V直流电压输出,所述变压器T1的反馈绕组电连接所述反馈电路；所述反馈电路包括可控精密稳压源元件U23、光耦U22以及周边电阻,所述可控精密稳压源元件U23的电压基准电极通过一电阻R120与第一次级绕组电连接的半波整流电路的输出端(+5V)连接,并还通过另一电阻R13与参考地连接；所述光耦U22的发光器阴极与所述可控精密稳压源元件U23的阴极连接,发光器的阳极通过电阻R119与第一次级绕组的输出端电连接，所述光耦U22的受光器的集电极电连接反馈绕组的输出端,实际中，反馈绕组的同名端串接整流二极管D25、限流电阻R118及电容C67连接反馈绕组的异名端,所述光耦U22的受光器的集电极电连接反馈绕组的输出端连接电容C67和电阻R118的中间抽头；所述光耦U22的受光器的发射极与所述电源芯片U21的参考电压端口(C)电连接；所述反馈电路取样与第一次级绕组电连接的半波整流电路的输出电压(+5V),反馈电压变化至所述电源芯片U21,所述电源芯片U21输出匹配的PWM信号而控制变压器U21输出稳定电压的直流电压；其中,所述电源芯片U21为TOP258型号的大功率开关电源芯片,所述可控精密稳压源元件U23为可调式精密并联稳压器TL431,所述光耦U22为PC817型号的光耦；所述整流桥堆D21为KBP206型号桥堆。

参考附图9-13,在本实施例中,所述电量计量模块包括CS5460电能计量芯片U8,所述CS5460电能计量芯片U8通过I^{2<\/sup>C数据总线电连接与第三主控制器U14电连接的74HC573编码器U15，所述CS5460电能计量芯片U15的两差模电路输入端口(Iin+、Iin-)通过外接采集模块(附图未显示)匹配电连接漏电开关的两电极，所述CS5460电能计量芯片U15匹配第三主控制器U14的控制,和配合由LM393电压比较器U7:2配合周边电阻(R38、R36、R37)、电容(C10)和续流二极管D6组成的积分运算电路完成对漏电开关剩余电量的电量计量；所述检测模块为由LM393电压比较器配合电容组成的积分电路，所述LM393电压比较器U7:2的反向输入端通过串联的积分电容C51、限流电阻R93及隔离电容C50电连接漏电开关的电极，所述积分电路配合所述第三主控制器U14的控制完成对漏电开关的电弧的测量。}

参考附图1，在本实施例中,还包括绝缘电阻测试仪006,所述绝缘电阻测试006通过串口通信与所述上位机001通讯连接,所述上位机001能控制所述绝缘电阻测试仪006测量断路器、漏电开关及插座开关的绝缘电阻，所述绝缘电阻测试仪为U2683绝缘电阻测试仪。

以上并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡依据本实用新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

设计图

一种多功能电气性能测试仪论文和设计

一种多功能电气性能测试仪论文和设计-倪树生

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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