一种多功能手摇式兆欧表的制作方法

本发明属于绝缘电阻测量技术领域。

背景技术：

电气设备的绝缘电阻测量是检查电气设备绝缘状态和确保操作人员人身安全的重要手段。目前,手摇式兆欧表是测量绝缘电阻最常用的便携式仪表,为了准确测量绝缘电阻，兆欧表的转速不少于120r/min；每次绝缘电阻测量读数后应先拔出兆欧表的测试线接线端L才能停止摇兆欧表，防止被测量绝缘体反充电烧坏兆欧表表头，并对被测量绝缘体进行充分放电；为了做吸收比实验，需测量15s和60s时的电阻。

手摇式兆欧表在试验时手摇转速不少于120r/min，而仪表又没有转速指示功能，初学者没有经验不知道手摇的转速，就不能准确地测量绝缘电阻。其次，每次绝缘电阻测量读数后应先拔出兆欧表的测试线接线端L才能停止摇兆欧表，如果忘记这个步骤，就很有可能损坏兆欧表，特别是学生训练时。此外,传统兆欧表没有对测量时间进行计时的功能，因此,很难做吸收比实验。其自动化和智能化程度低,需要两个人一起操作，工作效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足,使得手摇指针式兆欧表使用起来更加方便、友好、安全，更加人性化的多功能兆欧表。

本发明提供的技术方案如下：

本发明是在传统手摇指针式兆欧表基础上增加相应模块进行改造的。

一种多功能手摇式兆欧表，包括用于传动的手摇转动齿轮，其特征在于，还包括直流稳压模块、计数器、手摇转速测量电路以及显示模块，所述直流稳压模块为计数器提供电源，所述手摇转速测量电路的输出端与计数器的输入端连接，所述手摇转速测量电路测量手摇转动齿轮的转速，输出转速信号给计数器进行处理，所述显示模块与计数器的输出端连接，计数器将手摇转速测量电路测得的转速和测量的计时时间发送到显示模块显示。

所述手摇转速测量电路，包括红外线发射管D2、红外线接收管D3以及比较器U1，所述红外线发射管D2、红外线接收管D3分别位于手摇传动齿轮两侧，所述红外线发射管D2阴极接地，阳极与电阻R2串联后与电源VCC相连，所述红外线接收管阴极D3接地，阳极与电阻R3串联后与电源VCC相连，红外线接收管D2的阳极还连接比较器U1反相输入端，比较器U1同相输入端与电位器VR1可调端相连，电位器VR1的两固定端串接在VCC和地之间，比较器U1输出端连接所述计数器采样端；比较器U1反相输入端串滤波电容接地；比较器U1输出端串上拉电阻接电源。

作为优选，所述红外线发射管D2、红外线接收管D3分别固定在位于手摇转动齿轮两侧的固定支架上。

本发明利用红外传感器计数，齿轮上有N个透光的间隔，当齿轮的透光间隔每转到红外收发器时就记录1次，每转一圈就记录N次，再经换算得出实际的转速

进一步地，所述计数器的放电控制端连接有自动放电模块，所述自动放电模块设置有继电器，继电器线圈串接在放电控制端与地之间，继电器常开开关串接在兆欧表内部的L’端与兆欧表外部L端之间，继电器常闭开关的一端连接兆欧表外部L端，常闭开关的另一端依次串缓冲电阻、蜂鸣器后接地。

进一步地，还包括USB应急充电模块，USB应急充电模块与直流稳压模块连接。在手机没电的紧急情况下，可以利用兆欧表发电提供充电电源。

进一步地，还包括LED应急照明模块，LED应急照明模块与直流稳压模块连接。LED应急照明模块由LED灯和限流分压电阻R6组成，在紧急情况下经开关S1控制亮灭。

进一步地，所述计数器为单片机，该单片机的输入控制端连接有启动按键。

进一步地，显示模块采用的显示屏的型号为1602。

本发明利用手动摇兆欧表内部机构转动发电，发出来的电经直流稳压模块中的变压器降压，二极管整流，电容滤波、稳压电路得到5V电源。一方面可为计数器提供电源，另一方面在应急时可用于照明和USB充电。

本发明的优点和积极效果是:

本发明通过测速模块测出手摇兆欧表的转速，利用计数器内部定时器对测量时间进行计时，并在1602液晶屏中显示出来，为经验不足的操作人员提供参照，特别是学生在练习时，保证测量电阻的准确性。同时，本发明还具有自动放电并发出放电提示音的功能，有效防止操作人员忘记放电或者放电不完全导致烧坏表头，还能根据放电提示音的长短来监控放电过程。LED应急灯具有照明功能，特别是在黑暗的室内做实验时可提供照明，不至于实验者在紧急情况下慌张、不知所措，保证实验者的人身安全。手摇兆欧表具有USB接口，在手机没电的紧急情况下，可以利用兆欧表发电提供充电电源。充分利用了数字信号处理技术和控制技术,有效地克服了传统兆欧表无法自动放电和功能少的缺点,进一步提升了绝缘电阻的测量技术水平,具有检测安全可靠、测试精确度高、操作简便、抗干扰能力强等优点。

附图说明

图1是本发明的控制原理框图；

图2是本发明的优选实施例的手摇转速测量电路结构示意图

图3是本发明的优选实施例的手摇转速测量电路；

图4是本发明的优选实施例的应急充电电路的电路图；

图5是本发明的优选实施例的应急照明电路的电路图；

图6是本发明的优选实施例的单片机与外围电路连接图；

图7是本发明的优选实施例的显示屏的接线电路；

图8是本发明的优选实施例的自动放电及放电提示电路；

图9是本发明的优选实施例的直流稳压模块的结构原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行进一步描述。

本发明是在传统手摇指针式兆欧表（参考型号：ZC25）的基础上增加相关电路以及模块改造而成。

如图1所示，一种多功能手摇式兆欧表，包括用于传动的手摇转动齿轮，其特征在于，还包括直流稳压模块、单片机、手摇转速测量电路以及显示模块，所述直流稳压模块，所述手摇转速测量电路的输出端与单片机的输入端连接，所述手摇转速测量电路测量手摇转动齿轮的转速，输出转速信号给单片机进行处理，所述显示模块与单片机的输出端连接，单片机将手摇转速测量电路测得的转速和测量的计时时间发送到显示模块显示。

如图2所示，所述手摇转速测量电路包括设置在齿轮两侧的信号采集单元，所述信号采集单元包括红外线发射管和红外线接收管。如图2所示，A为传感器固定支架，传感器固定支架A分布在齿轮两侧，固定在兆欧表的外壳内侧；红外发射管D2和接收管D3用胶水固定在齿轮两侧的传感器固定支架A上；发射管D2和接收管D3通过绝缘导线连接到手摇转速测量电路上。利用红外传感器计数，齿轮上有N个透光的间隔，当齿轮的透光间隔每转到红外收发器时就记录1次，每转一圈就记录N次，再经换算得出实际的转速。

如图3所示，所述手摇转速测量电路，包括红外线发射管D2、红外线接收管D3以及比较器U1，所述红外线发射管D2、红外线接收管D3分别位于手摇传动齿轮两侧，所述红外线发射管D2一端接地，另一端与电阻R2串联后与电源VCC相连，所述红外线接收管D3一端接地，另一端与电阻R3串联后与电源VCC相连；所述比较器U1反相输入端与红外接收管D3另一端相连，同相输入端与电位器VR1可调端相连，电位器VR1的另外两端分别与VCC和地相连，比较器U1输出端与电阻R4串联后与电源VCC相连；

滤波电容C1接在VCC和地之间，起到电源滤波作用，发光二极管D1是电源指示灯，和电阻R1串联后接在VCC和地之间；

还包括用于指示输出情况的输出指示灯电路，所述输出指示灯电路包括发光二极管D4，该发光二极管阳极接VCC，阴极与电阻R5串联后接到比较器U1输出端。

如图4所示，USB应急充电模块与直流稳压模块连接。在手机没电的紧急情况下，可以利用兆欧表发电提供充电电源。USB应急充电电路主要由USB接口及连线构成，USB接口的1号引脚与直流稳压模块的+5V相连，USB接口的4号引脚与直流稳压模块的地（GND）相连。

如图5所示，LED应急照明模块与直流稳压模块连接。LED应急照明模块由开关S1、LED灯和限流分压电阻R6组成，在紧急情况下经开关S1控制LED灯亮灭。开关S1的静触头与直流稳压模块的+5V相连，常开动触头与电阻R6相连，电阻R6的另一端与LED灯的阳极相连，LED灯的阴极与直流稳压电源的地（GND）相连。

如图6所示，单片机与外围电路连接图；具体描述一下电路的构成,按钮K1、电容C3和电阻R7构成单片机复位电路，按钮K1和电容C3并联，一端接VCC，另一端与单片机RST相连，电阻R7一端与单片机RST相连，另一端接GND；电容C4、电容C5和晶振XTAL组成振荡电路，为单片机提供时钟信号，电容C4一端接GND，另一端接单片机XTAL2，电容C5一端接GND，另一端接单片机XTAL1，晶振XTAL两端分别与单片机的XTAL1、XTAL2相连；单片机10号引脚与测速电路的OUT1相连，对脉冲信号个数进行计数；单片机P1.1引脚与自动放电及放电提示电路继电器线圈一端相连；单片机的P2.4、P2.5、P2.6引脚分别与显示屏电路的4号、5号、6号引脚相连，单片机的P0.0至P0.7引脚分别与显示屏电路的7号至14号引脚相连。

如图7所示，显示模块采用的显示屏的型号为1602。显示屏的1号、16号引脚与GND相连，显示屏的2号、15号引脚与VCC相连，显示屏的3号引脚与电位器W1相连，电位器W1另外一端接GND，主要用于调节液晶屏的背光亮度，显示屏的4号、5号、6号引脚分别与单片机的P2.4、P2.5、P2.6相连，显示屏的7号至14号引脚分别与单片机的P0.0至P0.7相连。

如图8所示，所述自动放电模块包括继电器、自动放电电阻和蜂鸣器，继电器的线圈一端与单片机P1.1管脚相连，另一端接地，继电器的常开触点接在兆欧表内部的L’端，公共触点接在兆欧表外部L端，常闭触点与自动放电电阻相连，自动放电电阻另一端与蜂鸣器1号引脚相连，蜂鸣器2号引脚与兆欧表的E端相连，被测绝缘体两端分别与兆欧表测量端L和E相连，当手摇转速达到一定转速时，内部发电机发电使得单片机开始工作，单片机通过P1.1端口控制继电器动作吸合，使得兆欧表外部L端和内部的L’端接通，开始测量被测绝缘体的绝缘电阻，同时开始计时，记录测量的时间。

如图8所示，将自动放电电阻和蜂鸣器串联于兆欧表L端和E端之间。当测量完成后，转速低于一定值时，单片机通过P1.1端口控制继电器线圈断电，常闭触点闭合，使得兆欧表L端和E端经蜂鸣器及自动放电电阻接通，从而实现了自动放电并发出声音提示信号。放电开始时，声音较大，然后随着放电进行声音逐渐减小，放电完成后，声音信号消失。

如图9所示，实施例利用手动摇兆欧表内部机构转动发电，发出来的电经直流稳压模块中的变压器降压，二极管整流，电容滤波、稳压电路得到5V电源。一方面可为单片机提供电源，另一方面在应急时可用于照明和USB充电。

作为优选，如图1所示，实施例还包括按键模块，按键模块与单片机的输入端连接。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。