專利名稱：單片微機電工參數測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種由單片微機控制的并隨時能對運行中的電氣設備進行各項交流電力參數測量的綜合性測試儀器。使用該儀器可方便地測得電壓、電流、頻率、功率因數、有功功率及無功功率等參數，還可測量直流電阻和絕緣電阻值數碼管顯示測量結果，也可打印輸出。測量精度等級為1.0、1.5、2.0和2.5級。適合于供電局、變電所、工礦企業、電力排灌農付產品加工站及農村電工人員使用，為測量鑒別用電設備，特別是電機的經濟運行狀況提供可靠依據。
我國電工測量儀表，至今絕大多數還是采用五六十年代的仿蘇產品。一塊儀表一般只能測量一個參數，體積大，如果要同時測量運行中電氣設備的綜合參數就十分麻煩，首先必須將設備停電，而后把電流、電壓、功率、功率因數、頻率等儀表一塊塊用導線接入被測線路，接線相當繁雜，且易弄錯。要進行反復檢查確認無誤后才能送電進行測量，這就大大增加了工作人員的勞動強度。電氣安全也比較差，還有些用電設備在現場就沒有地方供這些儀表鋪開接線測量，更有甚者根本就不能停電，無法進行測量。
本實用新型的目的是要克服上述測量儀表的缺點，集多種測量功能于一體，被測設備無需停電而在運行過程中能隨時方便地測得各項參數，提高了工作效率和測量精度。儀器為便攜式結構，體積小，只有220×220×60(mm)。重量輕，只有2.5公斤重，這些獨特的優點，特別適合于工礦農村及野外作業。
據調查國內目前還未見有這種儀器生產，國外經檢索也未曾發現有類似這種儀器的資料。本實用新型是根據我國電工儀表及單片微機開發應用技術，而自行研究設計的獨特產品。
主要技術數據1、精度等級1.0、1.5、2.0和2.5級。
2、測量范圍電壓 0～300～600V電流 倍率×1 0～10～25～50A倍率×10 0～100～250～600A頻率 0～99.9Hz功率因數cosφ －0.999～0.999功率 倍率×130KW倍率×10300KW相數 單、三相任選3、電源電壓AC220V±5％或DC6V／1.5A4、外形尺寸220×220×60(mm)5、重量2.5Kg6、型式整裝便攜式儀器主要分硬件電路和軟件程序兩大部分。
軟件程序采用單片機機器碼語言自行設計編程。硬件電路原理框圖見附圖
，其工作原理如下電壓測量用夾子或掛鉤(用絕緣護套保護)將被測電壓(1)引入電壓阻抗匹配器(2)。考慮輸出電壓的線性和電路的簡化，電壓阻抗匹配器采用電阻組合而成，其阻抗的變換是由單片機根據輸入電壓信號的高低來自動控制量程變換開關實現的，經電壓阻抗匹配器取出的正弦電壓信號，一路進入波形整形電路(6)，將正弦電壓波形整形成同頻率的方波，輸入單片計算機(15)，另一路經高精度線性整流電路(3)，將交換信號整流成直流后，輸入集成運算放大電路(4)，進行信號的放大和調整，調整后的信號進入電壓A／D轉換電路(5)，輸入單片微機(15)，經數據處理后，按鍵盤指令，顯示或打印出被測電壓數值。
電流測量用類似于鉗形電流表的活動鐵芯，使被測電流(7)通過鐵芯，鐵芯被磁化，在其電流傳感器(8)線圈上產生感應電壓，此電壓與被測電流成線性比例關系，為了擴大電流測量范圍增設倍率開關(9)，量程可在原測量范圍上擴大10倍，經倍率開關后的信號輸入電流阻抗匹配器(10)，電流阻抗匹配器同樣采用電阻組合而成，其阻抗的變換是由單片機根據輸入電流信號的大小來自動控制量程變換開關實現的，電流阻抗匹配器取出的正弦電流信號，一路進入波形整形電路(14)，將正弦電流波形整形成同頻率的方波，輸入單片機(15)，另一路經高精度線性整流電路(11)，將交流信號整流成直流后，輸入集成運算放大電路(12)，進行信號的放大和調整，調整后的信號進入電流A／D轉換電路(13)，再輸入單片機(15)，經數據處理后，按鍵盤指令，將被測電流值顯示和打印出來。
頻率測量經過波形整形后的電壓或電流方波，輸入單片機(15)經軟件程序數據處理后可顯示或打印出頻率數值。
功率因數測量電壓方波(6)和電流方波(14)，同時輸入單片計算機(15)經軟件程序數據處理后顯示或打印出功率因數值。
功率(有功、無功)測量在測量功率因數的同時將電流、電壓的模擬量信號輸入單片機(15)，經軟件程序數據處理后顯示或打印出功率數值。
附圖中打印接口輸出(16)，按鍵指令(17)，輸出顯示(18)。
應用舉例某農付產品加工站，一臺40千瓦電動機，拖動機械進行加工作業，一般電壓、電流值有可能從開關箱上的表針讀得，但無法判斷電機是否處于經濟運行狀態，功率因數是低還是高不知道，因而無法采取補償措施。使用本儀器，電機不用停電，只要接上電壓夾頭和鉗入一相電流，分別撳動鍵盤按鍵，就很方便地讀得電壓、電流、功率因數、功率、頻率等數值，還可通過打印機將測得的參數打印出來。根據這些數據極易鑒別出這臺電動機運行是否經濟合理，是大馬拉小車還是小馬拉大車，可針對存在問題采用有效的補償措施，直到符合規定要求為止，提高了經濟效益。
權利要求1.一種隨時能對電氣設備進行交流電力參數測量的電工測試儀器，其特征在于采用單片微機軟件程序控制、數碼顯示的交流電力參數測試儀器。
2.根據權利要求1所說的測試儀器，其特征在于電流、電壓交流正弦信號分別同時整形成相應的占空比一致的方波或矩形波信號，輸入單片微機，經數據處理后，顯示或打印出頻率、功率因數和功率值。
3.根據權利要求1所說的測試儀器，其特征在于集多種測量功能于一體，可在被測設備不停電的情況下同時測得電流、電壓、頻率、功率和功率因數值。
4.根據權利要求1所說的測試儀器，其特征在于量程由單片機控制自動切換，阻抗自動匹配，可組成精度等級為1.0、1.5、2.0和2.5級系列產品。
5.根據權利要求1所說的測試儀器，其特征在于為整裝便攜式結構。
專利摘要一種由單片微機控制的隨時能對電氣設備進行各項交流電力參數測量的電工綜合測試儀器。可在設備不停電的情況下方便地測得電流、電壓、頻率、功率、功率因數值，也可測直流電阻和絕緣電阻值。儀器為整裝便攜式結構、體積小重量2.5分斤，量程自動切換，測量最大值電壓600伏、電流500安、功率300千瓦、頻率99.9赫、功率因數-0.999-0.999。適合于供電局、變電所、工礦企業、電力排灌農副產品加工站及農村電工人員，特別適合于野外作業的電氣人員使用。
文檔編號G01R19/25GK2058249SQ8922107
公開日1990年6月13日 申請日期1989年12月16日 優先權日1989年12月16日
發明者朱興武, 林煒 申請人:朱興武