一種模擬負載設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及工業測試【技術領域】，公開了一種模擬負載設備，包括主控板、輔助電源、控制回路、功率電阻和負載主回路，所述主控板包括控制電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、軟啟動電路、恒流驅動電路和過流保護電路，所述控制電路控制所述輔助電源經所述功率電阻、電流采樣電路、電壓采樣電路、過流保護電路、軟啟動電路和恒流驅動電路后給所述負載主回路提供恒定電流，所述控制回路通過用戶輸入對所述控制電路進行控制。本發明實現了對負載的恒流模擬性能測試。
【專利說明】一種模擬負載設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業測試【技術領域】，特別是一種模擬負載設備。
【背景技術】
[0002]在當代社會中，電機等作為驅動源的機械設備比比皆是，這類機械設備利用電機直接或通過機械傳動裝置來驅動執行機構進行工作，其所用能源簡單，執行機構的工作速度變化范圍大、效率高、且定位精度高，具有使用方便、噪聲低和操作靈活的特點，因而在市場上占據了主導地位。
[0003]這種由電機和電機驅動器組成的驅動機構的特性很大程度上決定了這類機械設備的運行速度和操作位置精度等工作性能。而對這類機械設備的操作控制時，與其所帶的負載特性有關，即在不同的負載特性下，驅動機構需選擇不同的控制參數才能獲得比較好的特性。現有常規調試方法是調節電機驅動器的控制參數，直到性能滿意為止。由于電路電流沖擊和負載的變化，很容易對機械設備的控制電路產生損傷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種模擬負載設備，通過模擬恒流負載性能，減少對負載的電流沖擊。
[0005]本發明采取的技術方案是:
一種模擬負載設備，其特征是，包括主控板、輔助電源、控制回路、功率電阻和負載主回路，所述主控板包括控制電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、軟啟動電路、恒流驅動電路和過流保護電路，所述控制電路控制所述輔助電源經所述功率電阻、電流采樣電路、電壓采樣電路、過流保護電路、軟啟動電路和恒流驅動電路后給所述負載主回路提供恒定電流，所述控制回路通過用戶輸入對所述控制電路進行控制。
[0006]進一步，所述控制回路包括顯示屏和按鍵，所述按鍵對所述控制電路實現信號輸入，所述顯示屏接收控制電路的顯示信號并顯示。
[0007]進一步，所述按鍵包括負載切換按鍵和測試啟動按鍵。
[0008]進一步，所述恒流驅動電路包括紋波抑制電路、恒流斬波控制電路。
[0009]進一步，所述功率電阻包括串聯連接的大功率定值電阻和場效應管可變電阻。
[0010]進一步，所述控制電路為DSP控制電路。
[0011]進一步，所述主控板還設有上電自檢電路。
[0012]進一步，所述輔助電路的電源為AC轉DC電源，其輸入電壓為交流176V至240V。
[0013]本發明的有益效果是:
(1)可通過負載切換按鍵進行通用負載和專用負載的切換；通過測試按鍵的開關進行加電/斷電操作；
(2)直觀顯示被測電源電壓、電流及通電時間等參數；并能對工作模式(恒流、恒阻及恒功率等工作模式)、負載大小、通電時間及PID等參數設置； (3)軟啟動電路減少加電瞬間的沖擊電流；
(4)過流保護電路對系統進行保護，并將異常狀態通知處理器并顯示在顯示屏上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發明的系統原理框圖；
附圖2為本發明中主控板的原理框圖。
[0015]附圖中的標記為:
1.主控板；2.輔助電源；
3.控制回路；4.功率電阻；
5.負載主回路；6.電流采樣電路；
7.電壓采樣電路；8.軟啟動電路；
9.恒流驅動電路；10.過流保護電路；
I1.顯示屏；12.負載切換按鍵；
13.測試啟動按鍵；14.負載指示燈。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明一種模擬負載設備的【具體實施方式】作詳細說明。
[0017]參見附圖1、2，一種模擬負載設備包括主控板1、輔助電源2、控制回路3、功率電阻4和負載主回路5，一種模擬負載設備安裝在主機內，主控板包括控制電路、電流采樣電路6、電壓采樣電路7、軟啟動電路8、恒流驅動電路9和過流保護電路10，所述控制電路控制所述輔助電源經所述功率電阻4、電流采樣電路5、電壓采樣電路6、過流保護電路10、軟啟動電路8和恒流驅動電路9后給所述負載主回路5提供恒定電流，所述控制回路3通過用戶輸入對所述控制電路進行控制。控制回路3包括顯示屏11、按鍵，所述按鍵對所述控制電路實現信號輸入，所述顯示屏11接收控制電路的顯示信號并顯示。所述按鍵包括負載切換按鍵12和測試啟動按鍵13。所述恒流驅動電路包括紋波抑制電路、恒流斬波控制電路。負載設備工作時，通過負載指示燈14進行提示。
[0018]負載主回路由大功率定值電阻與場效應管組成的可變電阻兩部分電路串聯工作，當外部電源接入并通電時，電流由正極依次流經大功率定值電阻、可變電阻、電流檢測電阻及用于過流保護、軟啟動的MOS開關后回到負極，電流采樣電路進行電流采樣并隔離放大，經過處理的電壓信號被送至DSP控制電路，DSP控制電路根據采樣電流調整恒流MOS管的PWM占空比，從而控制負載電流恒定。
[0019]當外部電源接入、通電并按下通電開關后，DSP控制電路采集到電壓信號后啟動計時，到設定的測試時間時，DSP控制電路發出關斷信號，控制MOS管關斷，從而將模擬負載與電源切斷。再次按下通電開關，重復下一次加電測試；測試時間及負載值可以通過RS232接口設定；
外置功率電阻降額使用，自然冷卻；
負載模擬設備工作期間，內置的輔助電源為所有的控制電路及顯示電路供電。內置的輔助電源由獨立的AC-DC提供。
[0020]設備內部有AC?DC電源，輸入市電176V?240V，50Hz±3Hz ;輸出5V，5A。
[0021]參見附圖2，主控板的主控制處理器采用帶浮點運算的TMS320F28335數字信號處理器，用來進行電流負反饋控制、按鍵處理、數據通訊及數據顯示。模擬量輸入采用8通道同步采樣ADC芯片AD7606，內置抗混疊濾波器，具有64倍過采樣功能。在模擬信號調理電路中，模擬電源特殊處理，最大限度減小電源紋波對信號調理電路的影響，同時對模擬量采用多級抗混疊濾波處理，提高模擬量采樣精度。電流采樣采用隔離運放HCPL-7800進行光電隔離，電壓采樣采用隔離運放IS0124進行電磁隔離。由于負載主回路中有大容量的電容陣列，負載通電時會有較大沖擊電流。軟啟動電路可以減小沖擊電流對被測電源的影響。硬件過流保護電路可以在10nS內快速響應，并通過1接口通知控制器在顯示屏上顯示。只有在控制器清除過流保護狀態后，才恢復工作。OLED顯示屏顯示被測負載電壓、電流及測試時間等參數。所有數字量、模擬量均采用光電或電磁隔離；
本設備的部件工作可靠性如下:恒流MOS管工作在開關狀態，由于MOS管導通內阻小至10毫歐以下，所以其工作時阻抗耗散功率并不大，加裝T0220散熱片即可穩定工作，一般不會損壞；通過調整驅動電路參數及軟件PWM載波頻率，將MOS管的開關損耗降低到可接受的范圍內，避免MOS管過熱失效。若由于恒流MOS意外失效或控制算法有誤，導致電流增大至過流保護點時，過流保護電路工作，將負載自動斷開。軟啟動MOS管絕大部分時間工作在導通狀態，由于MOS管導通內阻小至10毫歐以下，所以其工作時阻抗耗散功率并不大，加裝T0220散熱片即可穩定工作，一般不會損壞，若意外失效，軟啟動功能將失效，但負載模擬設備依舊正常工作。過流保護MOS絕大部分時間工作在導通狀態，由于MOS管導通內阻小至10毫歐以下，所以其工作時阻抗耗散功率并不大，加裝T0220散熱片即可穩定工作，一般不會損壞，若意外失效，過流保護功能將失效，但負載模擬設備依舊正常工作。功率電阻故障模式一般體現為阻值變大或開路，此時負載電流將減小或無電流。所以功率電阻故障不會損壞被測電源。恒流MOS管、過流保護MOS及軟件啟動MOS管同時故障的情況幾率很小，如果這種情況萬一發生，此時負載電流將增大，會有持續的稍大的電流流過負載，但由于電路中有固定阻值電阻存在，負載電流增加幅度并不大。綜上所述，以上組件發生故障時，其故障模式體現為負載電流變小、無電流或電流增加但增加幅度不大，不會發生損壞被測電源的情況。
[0022]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種模擬負載設備，其特征在于:包括主控板、輔助電源、控制回路、功率電阻和負載主回路，所述主控板包括控制電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、軟啟動電路、恒流驅動電路和過流保護電路，所述控制電路控制所述輔助電源經所述功率電阻、電流采樣電路、電壓采樣電路、過流保護電路、軟啟動電路和恒流驅動電路后給所述負載主回路提供恒定電流，所述控制回路通過用戶輸入對所述控制電路進行控制。
2.根據權利要求1所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述控制回路包括顯示屏和按鍵，所述按鍵對所述控制電路實現信號輸入，所述顯示屏接收控制電路的顯示信號并顯不O
3.根據權利要求2所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述按鍵包括負載切換按鍵和測試啟動按鍵。
4.根據權利要求1所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述恒流驅動電路包括紋波抑制電路、恒流斬波控制電路。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述功率電阻包括串聯連接的大功率定值電阻和場效應管可變電阻。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述控制電路為DSP控制電路。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述主控板還設有上電自檢電路。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的一種模擬負載設備，其特征在于:所述輔助電路的電源為AC轉DC電源，其輸入電壓為交流176V至240V。
【文檔編號】G01R31/00GK104133141SQ201410371092
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】孫建芳, 李振華, 姜永強, 何梁 申請人:上海鐳隆科技發展有限公司