直流波纹系数测试装置的制作方法

本发明涉及直流电路检测技术领域，尤其是一种直流波纹系数测试装置。

背景技术：

根据DL/T 724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》及国家电网公司二00五年颁布的《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》防止直流系统事故的明确规定及技术要求，都对直流电源装置的稳压精度、稳流精度及纹波系数等作了具体要求，所有这些规程、文件充分说明了我国电力运行管理部门对电力直流电源装置的安全、稳定运行及其日常维护十分重视。

虽然直流电源在设计时，其指标符合国家标准以及行业标准，但是随着使用时间的延长，充电机指标下降，造成稳压精度、稳流精度及纹波系数超标、蓄电池容量下降，而对于具体指标的变化量，距离国家标准或行业标准有多大的差距，现有技术还没有一种专门的仪器设备针对这项工作进行检测，特别是现场维护人员无法确认设备的指标是否满足要求，也就无法解决以上出现的问题，直接威胁电网的安全运行。

因此，现有技术需要改进。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种直流波纹系数测试装置，包括：

处理器模块、电流钳表、电压采集模块、显示单元、按键单元、输入输出端口；

所述处理器模块与所述、电压采集模块、显示单元、按键单元、输入输出端口连接，用于接收所述电压采集模块采集的电压数据，并通过输入输出端口接收所述电流钳表采集的电流数据，并将电流电压数据处理后发送至显示单元显示，所述输入输出端口用于对处理器模块烧录程序，或将处理器模块的数据输出至外部设备，所述按键单元用于选择所述处理器模块的功能选项，并通过显示单元显示所述按键单元选择的处理器模块功能；

所述电流钳表与所述输入输出端口连接，所述电流钳表通过输入输出端口将检测的直流电源的电流值输出至处理器模块；

所述电压采集模块与所述按键单元、输入输出端口连接，所述电压采集模块通过输入输出端口连接直流电路，并在按键单元的控制下，启动或停止对直流电路的电压信号采集。

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述电流钳表包括：

电流传感器、接线端口、电流显示屏、电流量程调节单元、开关单元、交直流选择单元；

所述电流传感器与所述接线端口、电流显示屏、电流量程调节单元、开关单元、交直流选择单元连接，所述电流传感器将检测的直流电路的电流值发送至接线端口和电流显示屏，通过接线端口将电流值数据发送至处理器模块，通过电流显示屏显示当前测试的电流值，所述电流量程调节单元用于调整电流传感器的最大电流测量范围和测量精度，所述开关单元用于启动所述电流传感器对直流电路的电流检测，所述交直流选择单元用于调整所述电流传感器的工作模式为直流电路或交流电路模式；

所述接线端口与所述输入输出端口连接，用于将检测的电流值数据发送至输入输出端口，并由处理器模块处理后，通过显示单元显示电流波形；

所述电流显示屏用于显示当前检测的直流电路的电流值。

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述输入输出端口包括：电压采样接口、电流采样接口、RS232接口、USB接口；

所述电压采样接口用于连接电压采集线，所述电压采集线的一端为与电压采样接口相适配的接口，另一端为正极连接线和负极连接线，分别用于连接直流电路的正极和负极；

所述电流采样接口与所述电流钳表连接；

所述RS232接口、USB接口连接外部设备，用于为处理器模块烧录程序、输入数据或将处理器模块的数据输出至外部存储设备。

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述电压采集模块包括模数转换单元，所述模数转换单元用于将检测的连续的模拟电压信号变成离散的数字电压信号。

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述处理器模块为32位处理器模块。

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述显示单元包括LED指示灯、显示屏；

所述LED指示灯用于显示电源供电情况、处理器模块工作状态；

所述显示屏用于显示所述处理器模块输出的电流、电压、波纹系数的波形图、数值和文字信息；

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述按键单元包括选择按键和确认按键；

所述选择按键包括“向上键”和“向下键”，通过“向上键”和“向下键”进行移动光标，实现同一菜单目录下不同功能选项之间的选择；

所述确认按键包括“确认键”和“返回键”，通过“确认键”和“返回键”实现上一级目录和下一级目录之间的切换。

在基于本发明上述直流波纹系数测试装置的另一个实施例中，所述显示屏为2.8英寸TFT显示屏。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过电流钳表和电压采集模块分别采集直流电路中电电流、电压参数，由处理器模块对电流电压数据处理后，通过显示单元显示当前直流电路的电流精度值、电压精度值、波纹系数值等参数信息，能够直观的反应当前设备的输出直流电路是否符合国家标准或行业标准，具有精度高、性能稳定、操作便捷、体积小、重量轻的优点。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明的直流波纹系数测试装置的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明的直流波纹系数测试装置的另一个实施例的结构示意图。

图3为本发明的直流波纹系数测试装置的又一个实施例的结构示意图。

图中：1处理器模块、2电流钳表、21电流传感器、22接线端口、23电流显示屏、24电流量程调节单元、25开关单元、26交直流选择单元、3电压采集模块、4显示单元、41LED指示灯、42显示屏、5按键单元、6输入输出端口、61电压采样接口、62电流采样接口、63RS232接口、64USB接口。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

需要指出的是，本发明中的各个单元模块均为硬件模块，其中部分模块虽然带有信息处理能力，根据不同的设计需求，可能需要配合相应的软件来实现，但是，这些软件均为现有公知的软件或公知的技术。本申请中所涉及的各种控制单元、采集单元、编码器等可以采用专用集成电路及外围电路予以实现，即采用纯硬件方式实现，或者采用现有的芯片与外围电路实现，通过在芯片上加载现有软件，或者根据现有方法所实现的软件进行工作。

本发明的发明点在于各个模块、单元、器件的硬件连接关系，以及各个硬件的安装位置的变化等，以及形成特有的连接关系和相应空间关系，在采用专用集成电路时无需辅助软件也可以实现，即使具体运用中需要相应的软件，其也只是作为本发明在具体应用场景中与其他部分进行配合、协调，以便更好实现本发明在应用中的作用，与本发明的发明点无关，同时，如果采用现有芯片配合软件来工作时，其所使用的软件、处理方法均为现有软件和方法，本发明所实现的发明效果和目的地实现也不依赖于软件，而是通过硬件构造的改进来实现发明目的，并且，本发明所实现的发明效果和目的的实现也不依赖于软件，而是通过硬件构造的改进来实现发明目的，而且本发明所要求保护的范围不涉及软件本身，而仅仅是各个部分的连接关系和相对空间位置关系。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明的直流波纹系数测试装置的一个实施例的结构示意图，如图1所示，该实施例的直流波纹系数测试装置包括：

处理器模块1、电流钳表2、电压采集模块3、显示单元4、按键单元 5、输入输出端口6；

所述处理器模块1与所述电压采集模块3、显示单元4、按键单元5、输入输出端口6连接，用于接收所述电压采集模块3采集的电压数据，并通过输入输出端口6接收所述电流钳表2采集的电流数据，并将电流电压数据处理后发送至显示单元显示4，所述输入输出端口6用于对处理器模块1烧录程序，或将处理器模块1的数据输出至外部设备，所述按键单元5用于选择所述处理器模块1的功能选项，并通过显示单元4显示所述按键单元5选择的处理器模块1功能；

所述电流钳表2与所述输入输出端口6连接，所述电流钳表2通过输入输出端口6将检测的直流电源的电流值输出至处理器模块1；

所述电压采集模块3与所述按键单元5、输入输出端口6连接，所述电压采集模块3通过输入输出端口6连接直流电路，并在按键单元5的控制下，启动或停止对直流电路的电压信号采集。

所述电压采集模块3包括模数转换单元，所述模数转换单元用于将检测的连续的模拟电压信号变成离散的数字电压信号。

所述处理器模块1为32位处理器模块。

图2为本发明的直流波纹系数测试装置的另一个实施例的结构示意图，如图2所示，所述电流钳表2包括：

电流传感器21、接线端口22、电流显示屏23、电流量程调节单元24、开关单元25、交直流选择单元26；

所述电流传感器21与所述接线端口22、电流显示屏23、电流量程调节单元24、开关单元25、交直流选择单元26连接，所述电流传感器21将检测的直流电路的电流值发送至接线端口22和电流显示屏23，通过接线端口22 将电流值数据发送至处理器模块1，通过电流显示屏23显示当前测试的电流值，所述电流量程调节单元24用于调整电流传感器21的最大电流测量范围和测量精度，所述开关单元25用于启动所述电流传感器21对直流电路的电流检测，所述交直流选择单元26用于调整所述电流传感器21的工作模式为直流电路或交流电路模式；

所述接线端口22与所述输入输出端口6连接，用于将检测的电流值数据发送至输入输出端口6，并由处理器模块1处理后，通过显示单元4显示电流波形；

所述电流显示屏23用于显示当前检测的直流电路的电流值。

图3为本发明的直流波纹系数测试装置的又一个实施例的结构示意图，如图3所示，所述输入输出端口6包括：电压采样接口61、电流采样接口 62、RS232接口63、USB接口64；

所述电压采样接口61用于连接电压采集线，所述电压采集线的一端为与电压采样接口6相适配的接口，另一端为正极连接线和负极连接线，分别用于连接直流电路的正极和负极；

所述电流采样接口62与所述电流钳表2连接；

所述RS232接口63、USB接口64连接外部设备，用于为处理器模块1 烧录程序、输入数据或将处理器模块1的数据输出至外部存储设备。

所述显示单元4包括LED指示灯41、显示屏42；

所述LED指示灯41用于显示电源供电情况、处理器模块1工作状态；

所述显示屏42用于显示所述处理器模块1输出的电流、电压、波纹系数的波形图、数值和文字信息；

所述显示屏42为2.8英寸TFT显示屏，分辨率为320×240，电压波形显示时间为12秒，电流波形显示时间为12秒。

所述按键单元5包括选择按键51和确认按键52；

所述选择按键51包括“向上键”和“向下键”，通过“向上键”和“向下键”进行移动光标，实现同一菜单目录下不同功能选项之间的选择；

所述确认按键52包括“确认键”和“返回键”，通过“确认键”和“返回键”实现上一级目录和下一级目录之间的切换。

本装置的工作原理包括如下：

(1)稳压精度测量原理

充电装置在稳压状态下，直流输出电压设定为规定范围内任一点，交流输入电压在(85％—115％)额定值内变化，调整负载电流为0—100％额定值，分别测量其充电装置的输出电压。找出上述变化范围内充电装置输出电压的极限值U_m，则稳压精度定义为：

式中：δU为稳压精度；U_Z为直流输入电压为额定值且负载电流为50％的额定电流时，输出电压测量值；U_m为输出电压的极限值。

(2)稳流精度测量原理

充电装置在恒流充电状态下，充电电流设定规定的整定范围内的任一点，交流输入电压在(85％—115％)额定值内变化，调整充电电压在规定的变化范围内变化，分别测量充电电流，找出上述变化范围内充电电流的极限值I_m。

则稳流精度定义为：

式中：δI为稳流精度；I_Z为直流输入电压为额定值且充电电压在调整范围内的中间值时，充电电流测量值；I_m为充电电流的极限值。

(3)波纹系数的定义及计算

纹波系数：纹波有效值系数和纹波峰峰值系数统称纹波系数；

纹波有效值：充电模块当前输出直流电压中交流分量有效值电压；

纹波有效值系数：脉动有效值系数含量的均方根与直流分量的绝对值之比；

纹波峰峰值：充电模块当前输出直流电压中交流分量中的脉动量峰谷间电压；

纹波峰峰值系数：脉动量纹波峰谷间差值(包括噪声)与直流分量绝对值之比；

计算纹波有效值系数和纹波值系数：

式中：X_rms为纹波有效值系数；X_pp为纹波峰峰值系数；U_rms为输出电压交流分量有效值；U_pp为输出电压交流分量峰-峰值；U_DC为直流输出电压平均值。

处理器模块1的主要实现功能包括：

(1)稳压精度测试功能：测试直源电压的稳压精度，测试过程中实时显示被测直流电源的电压波形曲线及数值，记录显示测量值，同时显示测试最大值与最小值，计算显示稳压精度；

(2)稳流精度测试功能：检测直流电源的稳流精度，检测过程中实时显示被测直流电源的电流波形曲线及数值，记录显示测量值，同时显示测试最大值与最小值，计算显示稳流精度；

(3)纹波系数测试功能：测试直流电源的纹波系数，检测过程中实时显示被测直流电源的纹波波形曲线及数值，记录显示测量值，同时显示测试峰峰值与有效值，计算显示纹波系数；

(4)数据存储与查看功能：可储存1000组数据，实现电子存档，可快速查看历史测试数据记录，删除单条或整组历史记录，支持串口导出。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。