專利名稱：恒壓恒流電子負載裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子負載裝置，它用于各種汽車、拖拉機用發電機輸出電流、電壓、功率的性能測試。
根據89年7月1日實施的《中華人民共和國專業標準ZBT36010－89汽車用交流發電機電器特性試驗方法》、《JB3309－83汽車用交流發電機調節器技術條件》、最新《GB＃＃＃＃－＃＃汽車用交流發電機技術條件》報批稿，以及在國內各專業生產廠的調研結果，目前測試發電機輸出功率都是用傳統的變阻器加蓄電池作為發電機負載的。這種傳統的方法調整慢、重復性差，特別是當前配有電子調節器的發電機對電池和負載有很強的依賴性及要求，使得這種傳統的方法更不能適應。
本實用新型的目的是設計一種電子負載裝置，以取代變阻器加蓄電池，更快速準確地測試發電機輸出電流和功率。
本實用新型的目的是這樣實現的一種恒壓恒流電子負載裝置有機箱，機箱上裝有顯示器、鍵盤及接口，機箱內裝有電子負載電路。所說電子負載電路由濾波電容、電壓隔離模塊、電流隔離模塊、給定電路、調節控制電路，輸出寄存器、驅動器和電阻網絡組成。所說鍵盤接所說調節控制電路和給定電路的輸入；所說電壓隔離模塊、電流隔離模塊和給定電路三者的輸出均為一路接所說調節控制電路的輸入，另一路經所說接口接所說顯示器；所說調節控制電路的輸出接所說輸出寄存器的輸入；所說輸出寄存器的輸出經所說驅動器驅動后接所說電阻網絡的控制輸入端。
使用時，所說電壓隔離模塊和電流隔離模塊的輸入、濾波電容和電阻網絡均接在發電機的輸出端。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細描述。
圖1和圖2分別是本實用新型的電路組成框圖和原理圖。
在圖1中，本實用新型的機箱上裝有顯示器1、鍵盤2及接口7，機箱內裝有由濾波電容C、電壓隔離模塊8、電流隔離模塊9、給定電路10、調節控制電路3，輸出寄存器4、驅動器5和電阻網絡6組成的電子負載電路。其中鍵盤2接調節控制電路3和給定電路10的輸入；電壓隔離模塊8、電流隔離模塊9和給定電路10三者的輸出均為一路接調節控制電路3的輸入，另一路經接口7接顯示器1；調節控制電路3的輸出接輸出寄存器4的輸入；輸出寄存器4的輸出經驅動器5驅動后接電阻網絡6的控制輸入端。
見圖2。圖1中的給定電路10由電壓給定值選擇器12、電流給定值選擇器13、接在電壓給定值選擇器12和電流給定值選擇器13兩者輸入端口S的五只電位器構成。電壓給定值選擇器12和電流給定值選擇器13均采用LF13508數據選擇器。
圖1中的調節控制電路3由二輸入與非門17～20、型號為LM331的電壓－頻率變換器15～16、型號為LM339的電壓比較器21～22構成。
圖1中的輸出寄存器4是用三片4516二進制可逆計數器構成的十二位并行二進制可逆計數器。
圖1中的驅動器5是用二片MC1413組成的十二路驅動器，其各路輸入D0～D11分別接自可逆計數器4的各位輸出Q0～Q11。
圖1中的電阻網絡6由加權電阻排及與各電阻串聯的半導體開關組成。電阻排的各電阻值按二進制逆向加權排列，即最高位的電阻值最小，向低位依次成倍增大。各電阻中負載電流的有無，受與其串聯的半導體開關控制，各半導體開關的狀態則由驅動器5的各路輸出決定。其中鍵盤2的電位器選擇鍵接電壓給定值選擇器12和電流給定值選擇器13兩者的控制輸入端A；鍵盤2的電壓電流切換鍵一路接電流給定值選擇器13的使能端EN、與非門18和20的一個輸入端，另一路經非門反相后接電壓給定值選擇器12的使能端EN、與非門17和19的一個輸入端。
電壓比較器21的反相輸入端接電壓隔離LEM模塊8的輸出端U0，其同相輸入端接電壓給定值選擇器12和電流給定值選擇器13兩者的輸出O，其輸出接與非門17的另一輸入。
電壓比較器22的同相輸入端接電流隔離LEM模塊9的輸出端I0，其反相輸入端接電壓給定值選擇器12和電流給定值選擇器13兩者的輸出O，其輸出接與非門18的另一輸入。
電壓隔離LEM模塊8、電流隔離LEM模塊9、電壓給定值選擇器12和電流給定值選擇器13四者的輸出還接接口7。
電壓－頻率變換器15接在電壓隔離LEM模塊8的輸出和與非門19的另一輸入端之間；電壓－頻率變換器16接在電流隔離LEM模塊9的輸出和與非門20的另一輸入端之間。
與非門17和18的輸出并在一起接輸出寄存器4的加減控制U／D端；與非門19和20的輸出并在一起接輸出寄存器4的時鐘輸入CLK端。
下面敘述其工作原理使用時，為排除線路壓降影響，發電機11的電壓和電流信號分別從其獨立的輸出端子接出，所獲取的測量信號由一種完整的、能絕緣主電流回路和電子控制回路的界面器件－LEM模塊可靠地隔離開來。LEM模塊的工作原理是利用補償線圈中的電流來平衡主回路中電流的磁場，使霍爾器件處于檢測零磁通的條件下工作。檢測輸出信號作為顯示、模擬量輸出，電壓、電流兩路模擬量輸出為0～10v，分別代表0～40V電壓和0～200A電流。電壓隔離模塊8和電流隔離模塊9即為LEM模塊。
將電壓隔離模塊8和電流隔離模塊9的輸入接發電機11的輸出，將濾波電容C和電阻網絡6并接在發電機的輸出端，將給定電路10中電位器調整好，再按鍵盤2的相應鍵選擇電位器、選擇恒壓或恒流方式。
當選擇恒壓方式時隨著發電機轉速升高其輸出功率增大，電壓隔離模塊8的輸出也隨之增高，其輸出經電壓－頻率變換器15變成頻率信號，再經與非門19反相后作為可逆計數器4的計數時鐘，同時電壓隔離模塊8的輸出與電壓給定值選擇器12輸出的給定值經電壓比較器21比較，比較后輸出高電平，此高電平信號經與非門17反相后使可逆計數器4作減法計數，然后通過驅動器5接通電阻網絡6中相應的電阻，使得電阻排2OR～2nR總電阻值自動平滑下降，通過負載的電流便自動增加，使發電機的輸出電壓保持不變。
當選擇恒流方式時隨著發電機轉速升高其輸出電壓增高，電流隔離模塊9的輸出也隨之增大，其輸出經電壓－頻率變換器16變成頻率信號，再經與非門20反相后作為可逆計數器的計數時鐘，同時電流隔離模塊9的輸出與電流給定值選擇器13輸出的給定值經電壓比較器22比較，比較后輸出低電平，此低電平信號經與非門18反相后使可逆計數器作加法計數，然后通過驅動器5接通電阻網絡6中相應的電阻，使得電阻排2OR～2nR總電阻值自動平滑上升，使發電機的輸出電流保持不變。
以上兩種方式與電容器C配合，構成模擬蓄電池電路，因此在試驗中不需接蓄電池，即可得到與傳統的接入蓄電池的方法完全相同的測試數據。
顯示器1為兩只三位半數字表，接口7中還有模－數轉換器，機箱后部設有插座，鍵盤2的功能可通過此插座由計算機控制。給定值可由電位器隨時或預先調整好后按需要任意切換，也可由撥碼盤或計算機通過接口7設置。電壓和電流的檢測值可送至顯示器1，也可由接口送到計算機中去。
本實用新型的優點和效果是電子負載解決了蓄電池自身特性隨室溫及充電容量等因素而變化的問題，使試驗的重復性因此大大提高；濾波的性能得到改善，降低了交流分量，因交流有效值與平均值不同而帶來的測量誤差以及因勵磁飽和而造成的誤差也就隨之減小，因此試驗的準確性進一步提高；給定值可以方便地隨意進行調整，以滿足不同的試驗要求，其快速準確和自動連續的性能，是用變阻器加蓄電池的方法所達不到的。
電子負載的給定電流可以是2A或3A的小電流，這在蓄電池來說是很難辦到的，在14V／28V下蓄電池充電電流減少到2A或3A，往往很長時間，甚至造成蓄電池過充損壞。電子負載還可以長時間地通過160余安培的大電流，這在蓄電池來說也是很難辦到的，蓄電池很可能沸騰爆裂。使用自動電子負載代替蓄電池和變阻器，既可以有蓄電池的濾波效果，又免除了接入蓄電池帶來的一系列麻煩。電子負載可以說是一只充電電壓和電流可恒定控制在任意值的理想蓄電池。
利用本實用新型，快速冷態和快速熱態試驗可于10秒內完成，比國家標準的要求快三倍，在這樣短的時間內，發電機的溫度變化降低到了最小程度，可使溫度變化造成的誤差基本消除。
權利要求1.恒壓恒流電子負載裝置有機箱、裝在機箱上的顯示器(1)、鍵盤(2)及接口(7)，其特征在于機箱內裝有電子負載電路，所說電子負載電路由濾波電容、電壓隔離模塊(8)、電流隔離模塊(9)、給定電路(10)、調節控制電路(3)，輸出寄存器(4)、驅動器(5)和電阻網絡(6)組成，其中鍵盤(2)接調節控制電路(3)和給定電路(10)的輸入；電壓隔離模塊(8)、電流隔離模塊(9)和給定電路(10)三者的輸出均為一路接調節控制電路(3)的輸入，另一路經接口(7)接顯示器(1)；調節控制電路(3)的輸出接輸出寄存器(4)的輸入；輸出寄存器(4)的輸出經驅動器(5)驅動后接電阻網絡(6)的控制輸入端。
2.根據權利要求1所述的恒壓恒流電子負載裝置，其特征在于所說給定電路(10)由電壓給定值選擇器(12)、電流給定值選擇器(13)、接在電壓給定值選擇器(12)和電流給定值選擇器(13)兩者輸入端的電位器構成；所說調節控制電路(3)由電壓比較器(21～22)、電壓－頻率變換器(15～16)、與非門(17～20)構成；所說輸出寄存器(4)由可逆計數器構成；所說電阻網絡(6)由加權電阻排及與各電阻串聯的半導體開關組成，電阻排的各電阻值按二進制逆向加權排列；其中鍵盤(2)的電位器選擇鍵接電壓給定值選擇器(12)和電流給定值選擇器(13)兩者的控制輸入端；鍵盤(2)的電壓電流切換鍵一路接電流給定值選擇器(13)的使能端、與非門(18)和(20)的輸入，另一路經非門反相后接電壓給定值選擇器(12)的使能端、與非門(17)和(19)的輸入；電壓比較器(21)和(22)兩者的一個輸入接電壓給定值選擇器(12)和電流給定值選擇器(13)的輸出，兩者的另一輸入分別接電壓隔離模塊(8)的輸出和電流隔離模塊(9)的輸出，兩者的輸出分別接與非門(17)和(18)的另一輸入；電壓－頻率變換器(15)接在電壓隔離模塊(8)的輸出和與非門(19)的輸入之間；電壓－頻率變換器(16)接在電流隔離模塊(9)的輸出和與非門(20)的輸入之間；與非門(17)和(18)的輸出并接輸出寄存器(4)的加減控制端；與非門(19)和(20)的輸出并接輸出寄存器(4)的時鐘輸入端。
專利摘要本裝置用于汽車發電機輸出電流、電壓、功率的性能測試。其機箱上裝顯示器1、鍵盤2及接口7，機箱內裝有由濾波電容、電壓隔離模塊8、電流隔離模塊9、給定電路10、調節控制電路3，輸出寄存器4、驅動器5和電阻網絡6組成的電子負載電路。調節控制電路依據給定值和發電機輸出電壓或電流的差值改變寄存器4的輸出，并改變接發電機輸出的電阻網絡6的阻值。它取代變阻器加蓄電池，可快速準確測試發電機輸出電流和功率。
文檔編號G01R31/34GK2198613SQ9421992
公開日1995年5月24日 申請日期1994年8月31日 優先權日1994年8月31日
發明者金宗維 申請人:北京自動化技術研究所