专利名称：一种电测仪表通用检定装置中的自检系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电测仪表的检定系统，尤其涉及一种电测仪表通用检定装置中的自检系统。
背景技术：
自检功能是信号发生装置、检定装置和测试装置中很重要的一环，缺少了自检功能，仪器发生某些故障将很难及时发现，而且即使发现了，也不能快速锁定故障的位置和原因，因此自检功能很重要。例如数字示波器每次开机均会进行一次自检，交流信号源发生疑似故障时，可通过自检功能进行快速诊断。由于电测仪表通用检定装置的功能比较多，例如三相交流电压、三相交流电流、直流高电压(1000V)、直流大电流(30A)、小信号直流电压UV或ii V级)、小信号交直流电流(mA或y A级)、RTU检测模块等，因此通道数也比较多，如果按照传统的自检方式，需要的继电器很多，组合也非常复杂，这就大大增加了自检的不可靠性(机械继电器动作次数有限制)，但自检功能本就需要比仪器其它部分功能更可靠。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，通过选择目前最新的技术，充分利用芯片已有的资源，并结合产品本身的功能需求，提供一种电测仪表通用检定装置中的自检系统，以替代传统的较为繁琐的多级继电器自检系统。为实现上述目的，所述电测仪表通用检定装置中的自检系统，其特点是，所述自检系统包括中央处理器、数字信号处理器、型号为DAC8734的第一数模转换器、型号为DAC8734的第二数模转换器、滤波器、功率放大器、模数转换器以及继电器，其中，所述中央处理器经数字信号处理器分别与第一和第二数模转换器电连接，所述第一和第二数模转换器均与所述滤波器电连接；并且，当所述中央处理器控制继电器处于第一位置时，所述滤波器直接与模数转换器电连接；当所述中央处理器控制继电器处于第二位置时，所述滤波器经功率放大器与模数转换器电连接。优选的是，所述数字信号处理器的型号为BF533。优选的是，所述模数转换器的型号为ADS1278。本实用新型的有益效果在于，所述电测仪表通用检定装置中的自检系统大部分靠软件来实现，大大提高了检测的精确度，同时减少了人力成本；系统仅需要一个继电器，节省成本的同时，减少了自检的不可靠性，具有较大的优势。
图I为所述电测仪表通用检定装置中的自检系统的电路示意图；图2为第一 /第二模数转换器DAC8734内部寄存器的映射表格说明；图3为第一 /第二模数转换器DAC8734内部监控寄存器的真值表对应说明；[0013]图4为第一/第二模数转换器DAC8734内部模拟切换与监控端口的关系图；图5为中央处理器通过SPI接口控制数模转换器输出的时序图；图6为数模转换器输出端口的滤波电路；图7为监控端口的滤波及信号调理电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明图I为所述电测仪表通用检定装置中的自检系统的电路示意图，如图I所示，所述电测仪表通用检定装置中的自检系统，包括中央处理器、数字信号处理器I、第一数模转换器21、第二数模转换器22、滤波器3、功率放大器4、模数转换器5以及继电器6，其中，所述 中央处理器经数字信号处理器I分别与第一数模转换器21和第二数模转换器22电连接，所述第一数模转换器21和第二数模转换器22均与所述滤波器3电连接。并且，当所述中央处理器控制继电器6处于第一位置时，所述滤波器3直接与模数转换器5电连接；当所述中央处理器控制继电器6处于第二位置时，所述滤波器3经功率放大器4与模数转换器5电连接。所述数字信号处理器I的型号为BF533，其最高主频533MHz，是一款性能非常优良的DSP芯片。所述第一数模转换器21和第二数模转换器22的型号为DAC8734，其为TI公司的4通道同步输出DAC芯片，16bit分辨率，不校准也小于4LSB的误差，校准后小于1LSB，长期输出稳定性1000小时小于3ppm，因此精度非常出色。所述模数转换器5的型号为ADS1278，其为TI公司的8通道同步采样AD芯片，24bit分辨率，高达IlldB的SNR (等效精度接近19bit)，最高144kSPS的采样率，小于I. 3ppm/°C的增益温漂，因此精度非常之闻。以下将详细介绍本自检系统的方案内容和具体实现原理。所述数字信号处理器I通过SPI接口控制第一数模转换器21和第二数模转换器22的输出，其中所述第一数模转换器21和第二数模转换器22采用菊花链的形式连接(如图I所示)，这样只需要一个SPI接口即可同时控制两片数模转换器21、22，但在控制时序上需要注意，即一个CS信号中需要48个CLK而不是24个(如图5所示)，当SPI传递第25个CLK时，SDI接口上来的第一位有效数据将通过其SDO脚进入第二数模转换器22的SDI脚上，因此要完整的输出8个通道的DA信号，需要有4个CS脉冲，共192个CLK信号，当所有192位的数据送完之后，通过LDAC脚上一个低电平脉冲信号将使所有8个通道的数据同步加载，因此DAC8734是一个同步数模转换芯片。DAC8734有一个很实用的接口即VMON接口，其内部结构图如4所示，即内部有一个模拟开关，分别可选择AIN、VOUTl、V0UT2、V0UT3、V0UT4导通，或者全部不选择，具体是由SPI控制地址为0001的监控寄存器来实现的。监控寄存器在寄存器映射表中的位置如图2中椭圆部分所示，而其真值表则如图3所示。通过SPI控制监控寄存器，可使得在需要自检时这10个通道中的任一通道输出，平时则可选择关闭。这里需要另外说明的是由于直流部分功能只需要很低的采样率，且直流输出是由于PWM控制和产生，因此在平时自检功能不用的时候可用于直流电压和直流电流的闭环检测。如图I所示，第一数模转换器21和第二数模转换器22的AIN脚分别接功率放大器4的直流电压和直流电流，通过SPI接口每隔一段时间对内部的MUX进行来回切换，即可在VMON端获得相应的直流信号。VOUTf V0UT8为第一数模转换器21和第二数模转换器22长期输出的8个信号端口，其中V0UT4和V0UT8专用于小信号的电压(mV或U V级)和小信号的电流(mA或级)的输出。通过二阶有源低通滤波器3滤除阶梯效应后，可获得较为完美的正弦信号。滤波电路如图6所示。滤波之后的信号直接送至功率放大器4经功率放大后输出至仪表外部，再将功放后的信号进行缩小、滤波后送至模块转换器进行检测。另外由于VMON端的信号既有阶梯效应，幅值又较大，这是因为数模转换器输出的电压范围为土 10V，而模数转换器5的测量范围为(T5V所致。VMON端的后级电路如图7所示。需要注意，VMON端的信号输出是功放前级的8路相关信号，而模数转换器5长期测试的是功放后级，通过继电器6切换VMON和功放后端的第一路信号，即可实现整个系统的所有点的模拟信号，从而构成一个完备的自检系统，而且控制继电器6的口线是由第一数模转换器21的GPIO端口来实现的，此GPIO端口由SPI控制第一数模转换器21的地址为0000的寄存器来实现，从而节省了一个数字信号处理器I的IO 口线，达到最为精简的设计。这里举例来说明自检系统启动的过程，假设C相电压功放级故障，用户在实际使用的过程中，发现C相电压输出不正确，设定输出220VAC，实际输出205V左右，且输出不稳定，此时用户可通过系统具有的液晶面板的触控按钮依次进入系统设置一〉自检一〉自检启动。则此时主控板上的中央处理器通过其McBSP接口发送自检命令至数字信号处理器I的SPORT 口，数字信号处理器I收到命令后，立刻进入自检程序。这里自检分为几个步骤，分别如下步骤一数字信号处理器I通过SPI接口控制第一数模转换器21的地址为0000的寄存器的DB8位(如图2所示)，使得GPIOO输出为高，从而使得所述继电器6打向第一位置，即自检的一边，此时所述滤波器3直接连接模数转换器5。然后通过SPI接口控制第一数模转换器21和第二数模转换器22的8个通道同时输出0V，通过SPORT 口读取模数转换器5采集的值，并暂存在SDRAM中，然后依次输出5V和IOV的标准正弦波进行测量和暂存，将在0V、5Vpk、IOVpk测量值分别与I2C存储器中存入的历史参数值进行比较，当超出自检所规定的允许范围时，则认为某项指标超标，这里OV是为了检测直流量(直流偏置)是否正常，5Vpk和IOVpk则分别是半满位值和满位值，由于这里是功放端有故障，因此本步骤检测结果一切正常。步骤二 DSP通过GPIO模拟的SPI接口(这里称软SPI接口)控制功率放大器4中的档位继电器6 (备注由于此部分的继电器6是系统总本来就需要的，因此没有计算入自检系统中)，选择最低的电压电流的档位，此时所述继电器6打向第二位置，即所述滤波器3通过功率放大器4连接模数转换器5，然后通过硬SPI接口控制8路DA，使功放后端输出零位信号，通过SPORT 口读入ADC采集过来的值，与I2C存储器中历史存入的零位校准参数进行比较，具体比较方法为校准参数值减去实际测量值，然后将差值再求取绝对值并暂存在SDRAM中；同样的方法对满位值进行输出、测量、比较，然后将比较结果暂存在SDRAM中。零位和满位的比较结果都出来后进行一次分析，当某一相的零位值或者满位值的偏差超过自检程序设定的范围时，则将此相标记出来。[0029]步骤三再次用步骤二的方法，将功率放大器4的档位继电器6切换到第二小、第三小、第四小等等档位依次增大进行自检测试。然后根据自检结果进行故障的论定，例如如果所有档位时C相电压均不正常，则故障应该是功放前段的运放或者功放管故障所致，如果只是某一个量程例如220V档位异常，则故障应该是变压器故障所致。自此故障自检结束，由于各档位C相电压均不正常，因此故障诊断结果为功放管或者功率放大器4故障。通过设计此自检系统，节省了不少于10个继电器6和众多控制口线，因此即增强了可靠性，又极大的节约了资源。综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种电测仪表通用检定装置中的自检系统，其特征在于所述自检系统包括中央处理器、数字信号处理器、型号为DAC8734的第一数模转换器、型号为DAC8734的第二数模转换器、滤波器、功率放大器、模数转换器以及继电器，其中， 所述中央处理器经数字信号处理器分别与第一和第二数模转换器电连接，所述第一和第二数模转换器均与所述滤波器电连接；并且， 当所述中央处理器控制继电器处于第一位置时，所述滤波器直接与模数转换器电连接；当所述中央处理器控制继电器处于第二位置时，所述滤波器经功率放大器与模数转换器电连接。
2.根据权利要求I所述的电测仪表通用检定装置中的自检系统，其特征在于所述数字信号处理器的型号为BF533。
3.根据权利要求1所述的电测仪表通用检定装置中的自检系统，其特征在于所述模数转换器的型号为ADS1278。
专利摘要本实用新型公开了一种电测仪表通用检定装置中的自检系统，其包括中央处理器、数字信号处理器、第一和第二数模转换器、滤波器、功率放大器、模数转换器及继电器，中央处理器经数字信号处理器分别与第一和第二数模转换器连接，第一和第二数模转换器均与滤波器连接；当中央处理器控制继电器在第一位置时，滤波器与模数转换器连接；当继电器在第二位置时，滤波器经功率放大器与模数转换器连接。第一第二数模转换器型号为DAC8734；数字信号处理器为BF533。模数转换器为ADS1278。本实用新型大部分靠软件来实现，大大提高了检测的精确度，同时减少了人力成本；系统仅需要一个继电器，节省成本的同时，减少了自检的不可靠性，具有较大的优势。
文档编号G01R35/00GK202815203SQ201220487879
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者王瑞 申请人:深圳市亚特尔科技有限公司