專利名稱：智能型三相設備安全檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電氣設備安全檢測裝置，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備進行控制的智能型三相設備安全檢測儀。
背景技術：
電氣設備是日常生活不可缺少的生產生活工具，是提高工作效率，改善生活的重 要手段。電氣設備安全可靠關系每一個用戶的人身、財產安全。但是，電氣設備在運行中，由 于不可避免的受到電、熱、振動、環境、絕緣老化等各種因素的影響，其技術性能不斷劣化， 使運行狀態不佳，甚至導致發生各種故障，如過熱性故障、放電性故障、過熱兼放電故障、機 械故障等，造成直接和間接經濟損失和社會影響。因此，迫切需要先進的技術手段，對電氣 設備進行有效地在線監測，實時掌握電氣設備的運行狀態，用針對性的檢修維護取代定期 檢修，減少停電損失、實現早期故障預報、避免惡性事故發生的安全運行目標。傳統的電氣 設備安全檢測儀，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。
發明內容為了克服現有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種智能型三相設備安 全檢測儀，該安全檢測儀采用智能化設計，通過預先設置實現一鍵式操作，對電氣設備進行 在線安全檢測，并將檢測結果保存，自動計算被測設備的合格率，使用方便，有效地提前發 現電氣設備存在的安全隱患，杜絕由電氣設備引發的安全事故。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的一種智能型三相設備安全檢測儀，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；主控制器模塊對數據采樣電路進行采集與計算，并將測量 結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備提供穩定的電源；高壓電 源模塊提供高電壓用于測量設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 果并發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 數據存儲電路。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 密運放構成。本實用新型在主控制器模塊上設有與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備的測試結果，便于日后查閱。本實用新型是一種基于單片機技術的三相電氣設備多參數在線監測設備，采用 AVR單片機作為三相設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、相位轉換電路、信號采集處理技術、通信電路、觸 摸屏顯示控制技術，對運行狀態的三相電氣設備多參數進行實時信號采集圍時自動聲光報 警、切斷設備電源，顯示報警內容，實現三相設備安全智能化在線多參數檢測。[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備進行控制，使用升降壓 電路、相位轉換電路、信號采集處理技術、通信電路、觸摸屏顯示控制技術，檢測設備的輸入 電源的范圍、當前工作電壓、電流、功率以及設備對地漏電流、外殼漏電流，超出允許值范圍 時自動進行聲光報警、切斷設備電源、顯示報警內容，實現三相設備安全智能化在線多參數 檢測。本實用新型可以根據需要進行自動校正，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方便用戶對單一性能檢 測和多項性能檢測。有效地提前發現一些電氣設備存在的安全隱患，將其消除在萌芽時期， 大大降低的由電氣設備引發的安全事故的發生。本實用新型具有智能化，成本低、使用維護方便，能提高電氣設備安全運行在線監 測技術水平，對降低電氣設備運行成本，實現電氣設備自動化和科學化管理，更好保障電氣 設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 緣性以及故障狀態的工作情況。
圖1是本實用新型的結構框圖。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備安全檢測儀，圖1是本實用新型的結構框 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對數據采樣電路5進行采集與計算， 并將測量結果通過控制顯示模塊4顯示出來；低壓電源模塊1向外部被測設備提供穩定的 電源；高壓電源模塊2提供高電壓用于測量設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，顯示測試結果并發送測試命令給主控制器模塊3。在主控制器模塊3上設有與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備的測試結果，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備首先應做到自身的安全可靠，設計中采用了四個環節的保護措施， 分別是空氣開關過流保護、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。調壓隔離部分[0024]調壓模塊是實現低壓電源電路的電壓調節，給輸出電路提供一個電壓可調穩定的 電源。決定檢測設備的性能好壞，以及輸出功率的大小。該部分電路主要由調壓器和隔離 變壓器構成。電路的原理電源通過自偶調壓器實現對電源電壓的調節，自偶調壓器受控于主 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隔離，屏蔽電網上的干擾 信號，實現輸出穩定的電源。控制換相部分控制換相電路是實現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 信電路和數據存儲電路。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， 它負責所有數據的處理和計算，是實現智能化操作的所在。該芯片工作時需要兩個外加輔 助電路，分別是復位電路和晶振電路。復位電路讓MCU在上電時復位和手動復位，讓其從程 序的開始執行；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。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。系統的檢測信號相對比較多，相互之間會產生一定的干擾，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成。該部分電路原理被測信號IX輸入電路中，經過兩個分壓電阻將電壓降低。由 0P07構成的微分電路是將輸入的交流電源信號轉換成直流信號，被轉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構成的是一個 電壓跟隨器增加電流的驅動能力，再經過一個電位器輸出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轉換，將得到的模擬信號轉換成數字信號，經過計算得到 被測量IX的數值，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)的數據信號是用正負電壓表示
5數據0和1的，而主控制器MCU則使用高低電平作為0和1的。MAX232起到電平轉換的作 用，是將二者之間的電平轉換，讓二者都可識別這些傳送的數據。數據存儲電路數據存儲主要是采用SD卡作為存儲介質，存取一些被檢查設備的信息。數據存儲電路分電源電路、電平轉換電路和SD卡電路。SD卡是3. 3V的工作電壓， 所以需要一個三端穩壓塊LM117給其供電，SD卡與MCU(5V)通信需要電平轉換，這里采用 電阻分壓的方式。SD卡是采用SPI的通信協議與MCU通信。3、高壓電路模塊高壓電路為輸出提供高壓，用于對被測設備的耐壓性能、絕緣性能的測試。本設計 中高壓電路是一個開關電路，主要分為升壓電路、PWM脈寬調制電路、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，經過三階無源低通濾波器將 PWM信號轉換成直流電壓信號，進過三極管放大將電流放大作為開關管的輸入參考電壓。由 74LS02組成的震蕩電路驅動開關管的關斷，高頻變壓器的初級線圈充放電將輸出的電壓升 高，再經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可根據預先編程的程 式驅動各種連結裝置，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方便用戶對單一性能檢 測和多項性能檢測。有效地提前發現一些電氣設備存在的安全隱患，將其消除在萌芽時期， 大大降低的由電氣設備引發的安全事故的發生。本實用新型具有智能化，成本低、使用維護方便，能提高電氣設備安全運行在線監 測技術水平。本實用新型主要用于檢測用電設備的工作電壓、電流、功率、泄漏電流、耐壓 性、絕緣性以及故障狀態的工作情況。
權利要求一種智能型三相設備安全檢測儀，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)對數據采樣電路進行采集與計算，并將測量結果通過控制顯示模塊(4)顯示出來；低壓電源模塊(1)向外部被測設備提供穩定的電源；高壓電源模塊(2)提供高電壓用于測量設備的絕緣性能以及耐高壓的性能；控制顯示模塊(4)顯示測試結果并發送測試命令給主控制器模塊(3)。
2.根據權利要求1所述的智能型三相設備安全檢測儀，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、通信電路和數據存儲電路。
3.根據權利要求2所述的智能型三相設備安全檢測儀，其特征在于所述主控制器MCU 電路采用AVR單片機MEGA16。
4.根據權利要求2所述的智能型三相設備安全檢測儀，其特征在于所述信號檢測電 路由兩片精密運放構成。
5.根據權利要求1所述的智能型三相設備安全檢測儀，其特征在于在主控制器模塊 ⑶上設有與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；主控制器模塊對數據采樣電路進行采集與計算，并將測量結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備提供穩定的電源；高壓電源模塊提供高電壓用于測量設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果并發送測試命令給主控制器模塊。本實用新型采用AVR單片機作為三相設備安全檢測儀的控制核心，對運行狀態的三相電氣設備參數進行實時信號采集、判斷、處理，實現三相設備安全智能化在線多參數檢測，提高了三相設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 優先權日2010年6月30日
發明者許慧中 申請人:南京工業職業技術學院