专利名称：电脑通用检测控制仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能对各种电参量进行检测和输出控制信号的仪器。
对于电子仪器或武器等进行电性能检测时，往往需要针对该仪器的检测要求设置各种专用检测仪，以构成该仪器的检测台。其不足是每台检测仪只能检测一项指示，功能单一。形成综合检测能力的检测台是由多台检测仪构成，其设备庞大，结构复杂。检测台不具有通用性，只能专台专用。利用指针仪表指数值，观察误差比较大。检测程序操作比较烦琐，易出错误。
目前，对于电流互感器的在线测量一般采用两种方法，一是利用钳形电流表来测量一、二次电流。由于钳形电流表自身的偏差较大，因此不能准确的确定变流比的偏差。二是将一、二次线拆开，串接上标准电流表进行测量，整个测量过程需要停电二次，即麻烦又影响正常供电。同时测量过程中要加大负荷，组织实施也比较困难。
中国实用新型专利公开了一种申请号为89217700.4的多功能测量仪，它主要是由CPU、程控输入输出接口、计数定时控制器、程控继电器、程控数字开关、门电路等组成。测量时通过编制的程序和CPU调用有关电路组成所需功能的测量通道，实现对电压、频率、周期的多功能测量。这种仪器的不足是只具有单一性的检测功能，而不具有综合检测功能，不能作为检测台使用。用于综合检测，也需配备信号发生控制器，连接电缆等设备。受其自身结构的限制，不能直接测量直流电流、交流电压和交流电流等电参量，而需配置相应的转换电路和传感元件，功能不够齐全。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用单片机及程序控制实现对电子仪器各种指标进行综合检测的电脑通用检测控制仪。它具有通用性强、测量精度高、性能可靠，操作方便等特点。
本实用新型的具体解决方案是能够完成对电子仪器各项指标进行综合检测的电脑通用检测控制仪主要是由以单片机为核心的信号处理电路、与其相连且受程序控制的各种模拟信号的输入电路和数字量输入、输出电路、以及相应的电路接口，其中信号处理电路包括单片机、程序存储器、扩展口、译码器、A／D转换电路，以及处理结果显示器和／或打印机，其特殊之处在于它还包括由单片机程序控制输出不同量值、种类的电信号和调节信号上升速度的信号发生控制器；检测控制仪模拟信号的输入是通过单片机按程序控制各条信号输入电路中的模拟开关或继电器来实现的；与信号发生控制器和信号输入输出电路对应设置的接口为一多芯插头座，接口包括各种模拟信号输入输出口、数字量I／O口、相位、频率、脉冲宽度信号的测试口，以及电源口，各接口的端子数量根据输入输出要求来设定。例如，在模拟信号输出接口上设置有毫伏直流信号输出端子，极性可逆直流信号端子，交流信号端子、信号接地端子等多个端子。
检测控制仪外配多组连接导线，每组导线的一端连接有可与检测控制仪插头座相配合的插头座。另一端接有可与被测仪器相连的连接件或传感元件。每组连接导线可采用多芯电缆或多股导线制成。每一组连接导线是针对某一类型的被测仪器而设置的，它将被测仪器的施加信号点，检测点与检测控制仪接口的各相应端子相连接。对不同类型的仪器，检测时只需更换一组连接导线和调换检测程序，使用特别方便。
设在程序存储器中的各种检测程序，其调用方式是通过与信号处理电路相连的程序选择开关将某一电信号提供给单片机，由其判定识别后，调出与该信号相对应的检测程序，程序选择开关各点的电位不同，它们分别与各自的检测程序相对应，采用这种结构，可以减设单片机的输入口，减化电路。
本实用新型利用按钮驱动检测程序运行和重复测量，使整个检测过程的操作特别简单，不需专业技术人员也能进行操作。具体结构是在单片机的两个接口上分别连接可向该接口提供信号电平的操作按钮，两按钮可根据编程要求来设定操作用途。如果用于逐项检测，其中一个按钮向单片机接口提供信号电平时，单片机将发出结束本项检测和显示，转入下一项的检测和显示的指令。另一按钮向单片机接口提供信号电平时，单片机将发出重复此项检测和显示的指令。当用于双项指标同时检测时，编程要求一个按钮用来检测和显示一输入信号，另一按钮用来检测和显示另一输入信号。
根据对输出信号的要求，信号发生控制器一般是由直流信号输出电路、可调频、调幅的交流信号输出电路构成。上述电路是由程序控制输出。在直流信号输出电路的两输出端上分别连接有程控继电器J1、J2的两个触点，两触点的输出分别与两接口端子相连，通过控制两触点的吸合与释放，使其输出极性可逆变的直流信号。
所述的传感元件为磁传感器，它由固定磁轭、活动磁轭以及将被测载流导线固定在磁轭内的定位机构组成。固定磁轭的一端通过连接轴与活动磁轭的一端相连，活动磁轭可绕轴旋转呈开、合两种状态，两磁轭的另一端在闭合时可以相互插合在一起，并用连接件将其紧固，使磁路内无气隙，保证磁阻固定。连接件可采用夹钳或螺栓等，如用螺栓紧固，需在两磁轭的插合部位开设同心孔，螺栓穿过通孔与螺母连接将其紧固。定位机构设置在磁轭内，它将穿过磁轭内的导线固定，使导线中心与磁传感器线圈轴线距离恒定，使检测误差恒定便于修正误差。
所述的定位机构是由固定在固定磁轭上的导向支架、位于支架上且可沿其移动的卡件、固定在活动磁轭上且可与移动卡件咬合在一起的固定卡件、和移动卡件相连的导杆，以及套在导杆外部其一端抵在支架上，另一端抵在移动卡件上用于自动调节两卡件的咬合距离的弹簧构成。上述定位机构的采用非导磁材料构成。上述定位机构的特点是可以自动调节咬合距离。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点1.采用本方案设计制成的检测控制仪，其通用性极大，它只需配备相应的软件及连接导线，基本上能检测电子电气领域中所有仪器和设备。
2.功能齐全。它既具有各种信号发生控制功能，又具有各种信号的输入检测功能，同时它利用程序控制，实现对电子仪器各种指标进行综合检测。
3.利用程序选择开关调用程序，可节约单片机的输入口。
4.操作简单。不论检测多么复杂的仪器，只需操作几个按钮便能完成检测。
5.采用专用连接导线与被测仪器的各检测点相连，使用特别方便。减少连接错误。
6.可在线测量电流互感器的变流比、以及一、二次电流，解决了电流互感器在线测试的技术难题。
7.检测精度高，体积小。一机多用，不但适用于检测普通电子仪器，也适用于检测武器装备。
图1为本实用新型的电路原理图。
图2为本实用新型与被测仪器的连接示意图。
图3为本实用新型传感元件的结构示意图。
图4为本实用新型在线检测电流互感器的连接图。
图5为本实用新型散转程序框图。
图6为本实用新型检测程序框图。
图7为本实用新型在线检测电流互感器的程序框图。
以下结合附图作进一步详述如图1所示，本实用新型主要由信号处理电路、程序选择开关BK5、信号发生控制器、数字量输入输出电路、模拟量输入电路和上述电路的输入输出接口、以及多组连接导线、连接件和传感元件等组成。输入输出接口为一40芯插座，其中接口端子1～9为模拟量输出口。端子10～19为数字量I／O口。端子20～23为触点输出口、端子24～25为相位、频率、脉冲宽度信号的测试口。端子26～27为调试电源输出口。端子28～33为模拟量输入口，端子34、36分别为电源输入、输出口，端子35、37～40为备用口。接口的多少是根据检测控制仪本身所设输入输出电路的多少而定。
信号处理电路是由单片机CPU，程序存储器EPROM、扩展口82C55(Ⅰ)、(Ⅱ)、3／8译码器、A／D转换器、以及处理结果显示器(1)和打印机(2)构成。存储器EPROM为8K，如果编程超出内存容量时，可采取更换EPROM的办法来解决。单片机通过3／8译码器向外围芯片提供片选信号，本实施例外围芯片包括二片D／A转换器、二片82C55或81C55集成芯片及一台打印机。单片机P1.2～P1.5口上连接有程控指示灯LED1～LED4，在P1.7、P1.6口上连接有为其提供信号电平的两个按钮AN1、AN2。同时在单片机上还连接有档次转换开关BK2，它根据检测要求设数档，单片机根据设定的档次进行计算。
82L55(Ⅰ)芯片的PA口与A／D转换器相连，它将A／D转换结果送到CPU。PB口负责数字显示的位驱动。PC口负责数字显示的段驱动。
82C55(Ⅱ)芯片的PA口及PC口为输出口，用于直接或通过3／8译码器间接与设在信号发生控制器和信号输入电路中的继电器和模拟开关A－－R相连接，以实现信号的输入输出。PB口及PC.0、PC.1口为数字量输入口。由于82C55芯片只能接受3～5伏的电压信号，而被测仪器往往不能满足上述条件，因此数字量接口端子10～17不能直接与芯片相连，而是通过数字量信号输入输出电路即电压选择开关BK1、分压电阻与芯片相连。使其输入信号满足芯片的输入要求。电压选择开关可分多档，其中标准档不需连接分压电阻，数字量的输入输出由程序控制。如果数字量接口端子较少时，可采用继电器代替电压选择开关。
程序选择开关BK5共有10档，各档触点之间连接有阻值相同的电阻R1～R9。另外还用电阻R0将来自电源的2.5伏电压降至1.8伏。为了提高电压稳定度，输入电压接在A／D转换器的基准电源上。这样只需调好串接的电阻，各触点上的电压将按规则递减，它们分别为1.8伏、1.6伏、1.4伏、1.2伏直至0伏。上述电信号应与存储器中程序的顺序相对应。当开关中心电压输入计算机时，计算机则会调出与该信号相对应的程序。开关的中心是通过模拟开关F和A／D转换器与单片机相连的。模拟开关F的控制端与3／8译码器的输出端F相连。当仪器工作时，单片机首先发出指令使模拟开关F接通。
频率、相位、脉冲宽度的测试接口端子24、25是通过整形放大电路(3)与单片机相连通的。
交流模拟信号输入电路是由串接在A／D转换器输入端与接口端子28、29之间且构成两条电通路的模拟开关I、AC／DC转换器、波段开关BK3－－1和模拟开关J、AC／DC转换器、波段开关BK3－－2连接构成。如测量一般的交流电压，波段开关BK3～1、BK3～2放在1档上，用于电流互感器的在线测量时，波段开关将放在2档或3档上，将电组R31或R32和R33并联在磁传感器的线圈上，用来调整标定初级、次级磁传感器的输出电压。
直流模拟信号输入电路是由串接在A／D转换器与接口触点30～33之间且可形成4条电通道的模拟开关I、J、K、L，以及与K、L相连的电压选择开关BK4构成。电压选择开关的1档为2伏电压，2档为40伏电压，3档为800伏电压。在电源输入接口端子34与A／D转换器之间也连有模拟开关M、N，以及接地电阻R11、R12。在A／D转换器的负输入端与电源输出接口端子36和信号地之间也连接有模拟开关O、P、Q、R。上述模拟开关为两块8通道多路模拟开关，它们均由程序控制通断。
信号发生控制器应根据不同专业的需要来设计。本实施方案是根据检测军用仪器来设计的。它包括三条输出电路。其中一条输出电路是由12位D／A转换器、模拟开关A、接口端子1、2连接构成。它输出毫伏直流信号，其信号的大小和上升速度皆由CPU控制。另一条输出电路是由12位D／A转换器、10位D／A转换器、增益衰减器(5)、V／F转换器、模拟开关B、接口端子6连接构成。它输出调频、调幅的交流信号。V／F变换器发出矩形波，其频率由10位D／A转换输出的直流电压控制，交流电的幅度将由12位D／A转换器的输出量控制增益衰减器实现的。当需要输出正弦波信号时，V／F变换器输出端还要加设一滤波器。再一条输出电路是由连接在V／F转换器输出端的变压器B、整流滤波器、分压电阻R17、R18，以及在电阻R18两端并接的继电器J1、J2的触点，和两触点输出端相连的接口端子3、4连接构成。通过程序控制继电器J1、J2释放或吸合，使该电路能够输出可以逆变的直流信号。
在10位D／A转换器的输出端还连接有A／D转换器和显示器(4)，构成另一显示电路，它可用来显示输入信号或其它电参量。单片机将输入的信号换算后，再由显示器显示。
本实用新型作为控制器使用时，由程序控制单片机CPU按时从数字量I／O口或模拟量输入口上取样，经单片机进行运算处理后，输出控制信号，根据输出要求，控制信号可以从数字量I／O口输出或由继电器J3、J4的接口端子输出或由信号发生控制器的直流毫伏信号口1、2输出。
如图2所示，检测控制仪(8)的一组连接导线(6)的一端通过插头与40芯插座(7)相连，另一端也是通过连接件与被测仪器(9)、附件(10)、(11)、电池(12)相连。连接导线是根据被测要求而设置的，不同的仪器配有不同的连接导线。
如图3图4所示，这是专为在线检测电流互感器而提供的一种磁传感器。磁传感器(13)的固定磁轭(14)是通过连接轴(15)与活动磁轭(16)相连。设置在磁轭内的载流导线(22)的定位机构是由导向支架(17)、相互咬合的移动卡件(18)、固定卡件(19)、以及导杆(20)、弹簧(21)构成。导向支架为板式结构，其上带有呈对称阶梯状分布的开口。导向支架粘接在固定磁轭的内壁上。移动卡件为槽形，槽底长度应小于槽壁，在槽壁上设有V形口，用于卡住被测导线。移动卡件设置在导向支架的开口中，导向支架开口处的板壁插在移动卡件槽的两侧，使卡件沿板壁移动，形成滑道。在槽底部连接有导杆，导杆上套有弹簧，弹簧的一端抵在导向支架的阶面上，另一端抵在移动卡件的槽底部。与移动卡件相配合的固定卡件粘接在移动磁轭上，固定卡件为板状，其上设有V形口，该口应与移动卡件槽壁上的V形口相对应，用以咬住导线。测量时，打开活动磁轭，将波测载流导线置于定位机构的V形缺口上，合上活动磁轭后用螺栓将其固定。定位机构根据导线的粗细自动进行调节。调节过程是，当被测导线较粗时，合拢后的固定卡件将通过导线压迫移动卡件沿导向支架移动，使两V形口的距离增大，压紧弹簧。当被测导线较细时，弹簧将推动移动卡件上移并使固定卡件插入移动卡件的槽内，两V形口的距离缩小，将导线固定住。
测量时，用两个磁传感器分别将电流互感器的一、二次载流导线固定。其中测量一次电流的磁传感器的输出端接在检测控制仪接口端子28上，测量二次电流的磁传感器的输出端接在接口端子29上。根据输入电流的大小调整波段开关BK3－－1、BK3－－2，使其满足输入要求。
图5给出了检测控制仪散转程序框图。当仪器接通电源时，单片机初始化后，模拟开关F、P接通，此时单片机将对程序选择开关的中心电压进行查询，整个查询过程如图所示，单片机将根据查询结果即读入的电压值调出相应的程序。程序调出后，显示器将显示程序代号，假设为SV1－－4，告诉操作者检测程序已经调出，可以进行检测。检测程序框图由图6给出，首先按动按钮AN1，它向单片机CPU的P1.7口提供信号电平，单片机按程序检测，在做完第一项检测后，检测结果由显示器显示出来，如果为数字量，则可用指示灯LED1～LED4显示。结果示出后，单片机开始查询P1.7及P1.6是否高电位，如P1.6是高电位，将本项再检测一次，同时再显示检测结果。如果P1.7是高电位，即转到下一项检测和显示，以此类推，直至全部项目检测完后，显示器将显示检测结束。
图7给出了用于检测电流互感器的程序框图。首先通过程序选择开关调出检测程序，单片机CPU先将模拟开关I及P接通，将一次电流信号送到A／D转换器，经A／D转换成数字量后送入单片机中。其次CPU再将模拟开关J和P接通，将二次电流变为数字量后送到CPU中。单片机从程序中找出它们的修正量，对一、二次电流量进行修正运算，然后将一、二次电流相除，其商就是变流比，可用显示器显示，如需显示一次电流，按按钮AN1，使单片机P1.7口处入高电位，单片机将一次电流送入显示器显示，按按钮AN2，单片机P1.6口处入高电位，单片机将二次电流送入显示器显示。
权利要求1.一种电脑通用检测控制仪，主要是由以单片机为核心的信号处理电路、与其相连且受程序控制的各种模拟信号的输入电路和数字量输入、输出电路，以及相应的电路接口，其中信号处理电路包括单片机、程序存储器、扩展口、译码器、A/D转换电路，以及处理结果显示器和/或打印机，其特征在于它还包括由单片机程序控制输出不同量值、种类的电信号和调节信号上升速度的信号发生控制器；该仪器模拟信号的输入是通过单片机按程序控制各条信号输入电路中的程控模拟开关或继电器来实现的；与信号发生控制器和信号输入输出电路对应设置的接口为一多芯插头座，接口包括各种模拟信号输入、输出口、数字量I/O口、相位、频率、脉冲宽度信号的测试口，以及电源口，各接口的端子数量根据输入输出要求来设置。
2.根据权利要求1所述的电脑通用检测控制仪，其特征在于检测控制仪外配多组连接导线，每组导线的一端连接有可与检测控制仪插头座相配合的插头座，另一端接有与被测仪器相连的连接件或传感元件。
3.根据权利要求1所述的电脑通用检测控制仪，其特征在于设在程序存储器中的各种检测程序，其调用方式是通过与信号处理电路相连的程序选择开关将某一电信号提供给单片机，由其判定识别后，调出与该信号相对应的检测程序，程序选择开关各点的电位不同，它们分别与各自的检测程序相对应。
4.根据权利要求1所述的电脑通用检测控制仪，其特征在于在单片机的两个接口上分别连接可向该接口提供信号电平的操作按钮，通过按钮驱动检测程序运行和重复测量。
5.根据权利要求1所述的电脑通用检测控制仪，其特征在于所述的信号发生控制器是由直流信号输出电路，可调频、调幅的交流信号输出电路构成；在直流信号输出电路的两输出端上分别连接有程控继电器J1、J2的两个触点，两触点的输出端分别与两接口端子相连，通过控制两触点的吸合与释放，使其输出极性可逆变的直流信号。
6.根据权利要求2所述的电脑通用检测控制仪，其特征在于所述的传感元件为磁传感器，它由固定磁轭、活动磁轭以及将被测载流导线固定在磁轭内的定位机构组成，固定磁轭的一端通过连接轴与活动磁轭的一端相连，活动磁轭可绕轴旋转呈开、合两种状态，两磁轭的另一端在闭合时可以相互插合在一起。并用连接件将其紧固，定位机构设置在磁轭内。它将穿过磁轭内的导线固定，使导线中心与磁传感器线圈轴线距离恒定。
专利摘要本实用新型涉及一种能对各种电参量进行检测和输出控制信号的仪器，用来对电子仪器进行综合检测，它主要由以单片机为核心的信号处理电路、模拟信号的输入电路、数字量输入输出电路、信号发生控制电路、以及相应的电路接口组成，该仪器是利用程序选择开关来调出检测程序，利用按钮驱动程序，并且配备多组连接导线，其特点是通用性强，功能齐全，一台检测控制仪基本上能对电子、电气领域中所有仪器和设备进行综合检测。
文档编号G01R35/00GK2119667SQ9220744
公开日1992年10月21日 申请日期1992年4月15日 优先权日1992年4月15日
发明者王敦强, 赖庆波, 王瑾, 李贞宋, 王刚, 王毅 申请人:王敦强, 赖庆波, 王瑾, 李贞宋, 王刚, 王毅