一種多功能手搖式兆歐表的制作方法

本發明屬于絕緣電阻測量技術領域。

背景技術：

電氣設備的絕緣電阻測量是檢查電氣設備絕緣狀態和確保操作人員人身安全的重要手段。目前,手搖式兆歐表是測量絕緣電阻最常用的便攜式儀表,為了準確測量絕緣電阻，兆歐表的轉速不少于120r/min；每次絕緣電阻測量讀數后應先拔出兆歐表的測試線接線端L才能停止搖兆歐表，防止被測量絕緣體反充電燒壞兆歐表表頭，并對被測量絕緣體進行充分放電；為了做吸收比實驗，需測量15s和60s時的電阻。

手搖式兆歐表在試驗時手搖轉速不少于120r/min，而儀表又沒有轉速指示功能，初學者沒有經驗不知道手搖的轉速，就不能準確地測量絕緣電阻。其次，每次絕緣電阻測量讀數后應先拔出兆歐表的測試線接線端L才能停止搖兆歐表，如果忘記這個步驟，就很有可能損壞兆歐表，特別是學生訓練時。此外,傳統兆歐表沒有對測量時間進行計時的功能，因此,很難做吸收比實驗。其自動化和智能化程度低,需要兩個人一起操作，工作效率低。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足,使得手搖指針式兆歐表使用起來更加方便、友好、安全，更加人性化的多功能兆歐表。

本發明提供的技術方案如下：

本發明是在傳統手搖指針式兆歐表基礎上增加相應模塊進行改造的。

一種多功能手搖式兆歐表，包括用于傳動的手搖轉動齒輪，其特征在于，還包括直流穩壓模塊、計數器、手搖轉速測量電路以及顯示模塊，所述直流穩壓模塊為計數器提供電源，所述手搖轉速測量電路的輸出端與計數器的輸入端連接，所述手搖轉速測量電路測量手搖轉動齒輪的轉速，輸出轉速信號給計數器進行處理，所述顯示模塊與計數器的輸出端連接，計數器將手搖轉速測量電路測得的轉速和測量的計時時間發送到顯示模塊顯示。

所述手搖轉速測量電路，包括紅外線發射管D2、紅外線接收管D3以及比較器U1，所述紅外線發射管D2、紅外線接收管D3分別位于手搖傳動齒輪兩側，所述紅外線發射管D2陰極接地，陽極與電阻R2串聯后與電源VCC相連，所述紅外線接收管陰極D3接地，陽極與電阻R3串聯后與電源VCC相連，紅外線接收管D2的陽極還連接比較器U1反相輸入端，比較器U1同相輸入端與電位器VR1可調端相連，電位器VR1的兩固定端串接在VCC和地之間，比較器U1輸出端連接所述計數器采樣端；比較器U1反相輸入端串濾波電容接地；比較器U1輸出端串上拉電阻接電源。

作為優選，所述紅外線發射管D2、紅外線接收管D3分別固定在位于手搖轉動齒輪兩側的固定支架上。

本發明利用紅外傳感器計數，齒輪上有N個透光的間隔，當齒輪的透光間隔每轉到紅外收發器時就記錄1次，每轉一圈就記錄N次，再經換算得出實際的轉速

進一步地，所述計數器的放電控制端連接有自動放電模塊，所述自動放電模塊設置有繼電器，繼電器線圈串接在放電控制端與地之間，繼電器常開開關串接在兆歐表內部的L’端與兆歐表外部L端之間，繼電器常閉開關的一端連接兆歐表外部L端，常閉開關的另一端依次串緩沖電阻、蜂鳴器后接地。

進一步地，還包括USB應急充電模塊，USB應急充電模塊與直流穩壓模塊連接。在手機沒電的緊急情況下，可以利用兆歐表發電提供充電電源。

進一步地，還包括LED應急照明模塊，LED應急照明模塊與直流穩壓模塊連接。LED應急照明模塊由LED燈和限流分壓電阻R6組成，在緊急情況下經開關S1控制亮滅。

進一步地，所述計數器為單片機，該單片機的輸入控制端連接有啟動按鍵。

進一步地，顯示模塊采用的顯示屏的型號為1602。

本發明利用手動搖兆歐表內部機構轉動發電，發出來的電經直流穩壓模塊中的變壓器降壓，二極管整流，電容濾波、穩壓電路得到5V電源。一方面可為計數器提供電源，另一方面在應急時可用于照明和USB充電。

本發明的優點和積極效果是:

本發明通過測速模塊測出手搖兆歐表的轉速，利用計數器內部定時器對測量時間進行計時，并在1602液晶屏中顯示出來，為經驗不足的操作人員提供參照，特別是學生在練習時，保證測量電阻的準確性。同時，本發明還具有自動放電并發出放電提示音的功能，有效防止操作人員忘記放電或者放電不完全導致燒壞表頭，還能根據放電提示音的長短來監控放電過程。LED應急燈具有照明功能，特別是在黑暗的室內做實驗時可提供照明，不至于實驗者在緊急情況下慌張、不知所措，保證實驗者的人身安全。手搖兆歐表具有USB接口，在手機沒電的緊急情況下，可以利用兆歐表發電提供充電電源。充分利用了數字信號處理技術和控制技術,有效地克服了傳統兆歐表無法自動放電和功能少的缺點,進一步提升了絕緣電阻的測量技術水平,具有檢測安全可靠、測試精確度高、操作簡便、抗干擾能力強等優點。

附圖說明

圖1是本發明的控制原理框圖；

圖2是本發明的優選實施例的手搖轉速測量電路結構示意圖

圖3是本發明的優選實施例的手搖轉速測量電路；

圖4是本發明的優選實施例的應急充電電路的電路圖；

圖5是本發明的優選實施例的應急照明電路的電路圖；

圖6是本發明的優選實施例的單片機與外圍電路連接圖；

圖7是本發明的優選實施例的顯示屏的接線電路；

圖8是本發明的優選實施例的自動放電及放電提示電路；

圖9是本發明的優選實施例的直流穩壓模塊的結構原理圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行進一步描述。

本發明是在傳統手搖指針式兆歐表（參考型號：ZC25）的基礎上增加相關電路以及模塊改造而成。

如圖1所示，一種多功能手搖式兆歐表，包括用于傳動的手搖轉動齒輪，其特征在于，還包括直流穩壓模塊、單片機、手搖轉速測量電路以及顯示模塊，所述直流穩壓模塊，所述手搖轉速測量電路的輸出端與單片機的輸入端連接，所述手搖轉速測量電路測量手搖轉動齒輪的轉速，輸出轉速信號給單片機進行處理，所述顯示模塊與單片機的輸出端連接，單片機將手搖轉速測量電路測得的轉速和測量的計時時間發送到顯示模塊顯示。

如圖2所示，所述手搖轉速測量電路包括設置在齒輪兩側的信號采集單元，所述信號采集單元包括紅外線發射管和紅外線接收管。如圖2所示，A為傳感器固定支架，傳感器固定支架A分布在齒輪兩側，固定在兆歐表的外殼內側；紅外發射管D2和接收管D3用膠水固定在齒輪兩側的傳感器固定支架A上；發射管D2和接收管D3通過絕緣導線連接到手搖轉速測量電路上。利用紅外傳感器計數，齒輪上有N個透光的間隔，當齒輪的透光間隔每轉到紅外收發器時就記錄1次，每轉一圈就記錄N次，再經換算得出實際的轉速。

如圖3所示，所述手搖轉速測量電路，包括紅外線發射管D2、紅外線接收管D3以及比較器U1，所述紅外線發射管D2、紅外線接收管D3分別位于手搖傳動齒輪兩側，所述紅外線發射管D2一端接地，另一端與電阻R2串聯后與電源VCC相連，所述紅外線接收管D3一端接地，另一端與電阻R3串聯后與電源VCC相連；所述比較器U1反相輸入端與紅外接收管D3另一端相連，同相輸入端與電位器VR1可調端相連，電位器VR1的另外兩端分別與VCC和地相連，比較器U1輸出端與電阻R4串聯后與電源VCC相連；

濾波電容C1接在VCC和地之間，起到電源濾波作用，發光二極管D1是電源指示燈，和電阻R1串聯后接在VCC和地之間；

還包括用于指示輸出情況的輸出指示燈電路，所述輸出指示燈電路包括發光二極管D4，該發光二極管陽極接VCC，陰極與電阻R5串聯后接到比較器U1輸出端。

如圖4所示，USB應急充電模塊與直流穩壓模塊連接。在手機沒電的緊急情況下，可以利用兆歐表發電提供充電電源。USB應急充電電路主要由USB接口及連線構成，USB接口的1號引腳與直流穩壓模塊的+5V相連，USB接口的4號引腳與直流穩壓模塊的地（GND）相連。

如圖5所示，LED應急照明模塊與直流穩壓模塊連接。LED應急照明模塊由開關S1、LED燈和限流分壓電阻R6組成，在緊急情況下經開關S1控制LED燈亮滅。開關S1的靜觸頭與直流穩壓模塊的+5V相連，常開動觸頭與電阻R6相連，電阻R6的另一端與LED燈的陽極相連，LED燈的陰極與直流穩壓電源的地（GND）相連。

如圖6所示，單片機與外圍電路連接圖；具體描述一下電路的構成,按鈕K1、電容C3和電阻R7構成單片機復位電路，按鈕K1和電容C3并聯，一端接VCC，另一端與單片機RST相連，電阻R7一端與單片機RST相連，另一端接GND；電容C4、電容C5和晶振XTAL組成振蕩電路，為單片機提供時鐘信號，電容C4一端接GND，另一端接單片機XTAL2，電容C5一端接GND，另一端接單片機XTAL1，晶振XTAL兩端分別與單片機的XTAL1、XTAL2相連；單片機10號引腳與測速電路的OUT1相連，對脈沖信號個數進行計數；單片機P1.1引腳與自動放電及放電提示電路繼電器線圈一端相連；單片機的P2.4、P2.5、P2.6引腳分別與顯示屏電路的4號、5號、6號引腳相連，單片機的P0.0至P0.7引腳分別與顯示屏電路的7號至14號引腳相連。

如圖7所示，顯示模塊采用的顯示屏的型號為1602。顯示屏的1號、16號引腳與GND相連，顯示屏的2號、15號引腳與VCC相連，顯示屏的3號引腳與電位器W1相連，電位器W1另外一端接GND，主要用于調節液晶屏的背光亮度，顯示屏的4號、5號、6號引腳分別與單片機的P2.4、P2.5、P2.6相連，顯示屏的7號至14號引腳分別與單片機的P0.0至P0.7相連。

如圖8所示，所述自動放電模塊包括繼電器、自動放電電阻和蜂鳴器，繼電器的線圈一端與單片機P1.1管腳相連，另一端接地，繼電器的常開觸點接在兆歐表內部的L’端，公共觸點接在兆歐表外部L端，常閉觸點與自動放電電阻相連，自動放電電阻另一端與蜂鳴器1號引腳相連，蜂鳴器2號引腳與兆歐表的E端相連，被測絕緣體兩端分別與兆歐表測量端L和E相連，當手搖轉速達到一定轉速時，內部發電機發電使得單片機開始工作，單片機通過P1.1端口控制繼電器動作吸合，使得兆歐表外部L端和內部的L’端接通，開始測量被測絕緣體的絕緣電阻，同時開始計時，記錄測量的時間。

如圖8所示，將自動放電電阻和蜂鳴器串聯于兆歐表L端和E端之間。當測量完成后，轉速低于一定值時，單片機通過P1.1端口控制繼電器線圈斷電，常閉觸點閉合，使得兆歐表L端和E端經蜂鳴器及自動放電電阻接通，從而實現了自動放電并發出聲音提示信號。放電開始時，聲音較大，然后隨著放電進行聲音逐漸減小，放電完成后，聲音信號消失。

如圖9所示，實施例利用手動搖兆歐表內部機構轉動發電，發出來的電經直流穩壓模塊中的變壓器降壓，二極管整流，電容濾波、穩壓電路得到5V電源。一方面可為單片機提供電源，另一方面在應急時可用于照明和USB充電。

作為優選，如圖1所示，實施例還包括按鍵模塊，按鍵模塊與單片機的輸入端連接。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。