专利名称：恒压恒流电子负载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子负载装置，它用于各种汽车、拖拉机用发电机输出电流、电压、功率的性能测试。
根据89年7月1日实施的《中华人民共和国专业标准ZBT36010－89汽车用交流发电机电器特性试验方法》、《JB3309－83汽车用交流发电机调节器技术条件》、最新《GB＃＃＃＃－＃＃汽车用交流发电机技术条件》报批稿，以及在国内各专业生产厂的调研结果，目前测试发电机输出功率都是用传统的变阻器加蓄电池作为发电机负载的。这种传统的方法调整慢、重复性差，特别是当前配有电子调节器的发电机对电池和负载有很强的依赖性及要求，使得这种传统的方法更不能适应。
本实用新型的目的是设计一种电子负载装置，以取代变阻器加蓄电池，更快速准确地测试发电机输出电流和功率。
本实用新型的目的是这样实现的一种恒压恒流电子负载装置有机箱，机箱上装有显示器、键盘及接口，机箱内装有电子负载电路。所说电子负载电路由滤波电容、电压隔离模块、电流隔离模块、给定电路、调节控制电路，输出寄存器、驱动器和电阻网络组成。所说键盘接所说调节控制电路和给定电路的输入；所说电压隔离模块、电流隔离模块和给定电路三者的输出均为一路接所说调节控制电路的输入，另一路经所说接口接所说显示器；所说调节控制电路的输出接所说输出寄存器的输入；所说输出寄存器的输出经所说驱动器驱动后接所说电阻网络的控制输入端。
使用时，所说电压隔离模块和电流隔离模块的输入、滤波电容和电阻网络均接在发电机的输出端。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
图1和图2分别是本实用新型的电路组成框图和原理图。
在图1中，本实用新型的机箱上装有显示器1、键盘2及接口7，机箱内装有由滤波电容C、电压隔离模块8、电流隔离模块9、给定电路10、调节控制电路3，输出寄存器4、驱动器5和电阻网络6组成的电子负载电路。其中键盘2接调节控制电路3和给定电路10的输入；电压隔离模块8、电流隔离模块9和给定电路10三者的输出均为一路接调节控制电路3的输入，另一路经接口7接显示器1；调节控制电路3的输出接输出寄存器4的输入；输出寄存器4的输出经驱动器5驱动后接电阻网络6的控制输入端。
见图2。图1中的给定电路10由电压给定值选择器12、电流给定值选择器13、接在电压给定值选择器12和电流给定值选择器13两者输入端口S的五只电位器构成。电压给定值选择器12和电流给定值选择器13均采用LF13508数据选择器。
图1中的调节控制电路3由二输入与非门17～20、型号为LM331的电压－频率变换器15～16、型号为LM339的电压比较器21～22构成。
图1中的输出寄存器4是用三片4516二进制可逆计数器构成的十二位并行二进制可逆计数器。
图1中的驱动器5是用二片MC1413组成的十二路驱动器，其各路输入D0～D11分别接自可逆计数器4的各位输出Q0～Q11。
图1中的电阻网络6由加权电阻排及与各电阻串联的半导体开关组成。电阻排的各电阻值按二进制逆向加权排列，即最高位的电阻值最小，向低位依次成倍增大。各电阻中负载电流的有无，受与其串联的半导体开关控制，各半导体开关的状态则由驱动器5的各路输出决定。其中键盘2的电位器选择键接电压给定值选择器12和电流给定值选择器13两者的控制输入端A；键盘2的电压电流切换键一路接电流给定值选择器13的使能端EN、与非门18和20的一个输入端，另一路经非门反相后接电压给定值选择器12的使能端EN、与非门17和19的一个输入端。
电压比较器21的反相输入端接电压隔离LEM模块8的输出端U0，其同相输入端接电压给定值选择器12和电流给定值选择器13两者的输出O，其输出接与非门17的另一输入。
电压比较器22的同相输入端接电流隔离LEM模块9的输出端I0，其反相输入端接电压给定值选择器12和电流给定值选择器13两者的输出O，其输出接与非门18的另一输入。
电压隔离LEM模块8、电流隔离LEM模块9、电压给定值选择器12和电流给定值选择器13四者的输出还接接口7。
电压－频率变换器15接在电压隔离LEM模块8的输出和与非门19的另一输入端之间；电压－频率变换器16接在电流隔离LEM模块9的输出和与非门20的另一输入端之间。
与非门17和18的输出并在一起接输出寄存器4的加减控制U／D端；与非门19和20的输出并在一起接输出寄存器4的时钟输入CLK端。
下面叙述其工作原理使用时，为排除线路压降影响，发电机11的电压和电流信号分别从其独立的输出端子接出，所获取的测量信号由一种完整的、能绝缘主电流回路和电子控制回路的界面器件－LEM模块可靠地隔离开来。LEM模块的工作原理是利用补偿线圈中的电流来平衡主回路中电流的磁场，使霍尔器件处于检测零磁通的条件下工作。检测输出信号作为显示、模拟量输出，电压、电流两路模拟量输出为0～10v，分别代表0～40V电压和0～200A电流。电压隔离模块8和电流隔离模块9即为LEM模块。
将电压隔离模块8和电流隔离模块9的输入接发电机11的输出，将滤波电容C和电阻网络6并接在发电机的输出端，将给定电路10中电位器调整好，再按键盘2的相应键选择电位器、选择恒压或恒流方式。
当选择恒压方式时随着发电机转速升高其输出功率增大，电压隔离模块8的输出也随之增高，其输出经电压－频率变换器15变成频率信号，再经与非门19反相后作为可逆计数器4的计数时钟，同时电压隔离模块8的输出与电压给定值选择器12输出的给定值经电压比较器21比较，比较后输出高电平，此高电平信号经与非门17反相后使可逆计数器4作减法计数，然后通过驱动器5接通电阻网络6中相应的电阻，使得电阻排2OR～2nR总电阻值自动平滑下降，通过负载的电流便自动增加，使发电机的输出电压保持不变。
当选择恒流方式时随着发电机转速升高其输出电压增高，电流隔离模块9的输出也随之增大，其输出经电压－频率变换器16变成频率信号，再经与非门20反相后作为可逆计数器的计数时钟，同时电流隔离模块9的输出与电流给定值选择器13输出的给定值经电压比较器22比较，比较后输出低电平，此低电平信号经与非门18反相后使可逆计数器作加法计数，然后通过驱动器5接通电阻网络6中相应的电阻，使得电阻排2OR～2nR总电阻值自动平滑上升，使发电机的输出电流保持不变。
以上两种方式与电容器C配合，构成模拟蓄电池电路，因此在试验中不需接蓄电池，即可得到与传统的接入蓄电池的方法完全相同的测试数据。
显示器1为两只三位半数字表，接口7中还有模－数转换器，机箱后部设有插座，键盘2的功能可通过此插座由计算机控制。给定值可由电位器随时或预先调整好后按需要任意切换，也可由拨码盘或计算机通过接口7设置。电压和电流的检测值可送至显示器1，也可由接口送到计算机中去。
本实用新型的优点和效果是电子负载解决了蓄电池自身特性随室温及充电容量等因素而变化的问题，使试验的重复性因此大大提高；滤波的性能得到改善，降低了交流分量，因交流有效值与平均值不同而带来的测量误差以及因励磁饱和而造成的误差也就随之减小，因此试验的准确性进一步提高；给定值可以方便地随意进行调整，以满足不同的试验要求，其快速准确和自动连续的性能，是用变阻器加蓄电池的方法所达不到的。
电子负载的给定电流可以是2A或3A的小电流，这在蓄电池来说是很难办到的，在14V／28V下蓄电池充电电流减少到2A或3A，往往很长时间，甚至造成蓄电池过充损坏。电子负载还可以长时间地通过160余安培的大电流，这在蓄电池来说也是很难办到的，蓄电池很可能沸腾爆裂。使用自动电子负载代替蓄电池和变阻器，既可以有蓄电池的滤波效果，又免除了接入蓄电池带来的一系列麻烦。电子负载可以说是一只充电电压和电流可恒定控制在任意值的理想蓄电池。
利用本实用新型，快速冷态和快速热态试验可于10秒内完成，比国家标准的要求快三倍，在这样短的时间内，发电机的温度变化降低到了最小程度，可使温度变化造成的误差基本消除。
权利要求1.恒压恒流电子负载装置有机箱、装在机箱上的显示器(1)、键盘(2)及接口(7)，其特征在于机箱内装有电子负载电路，所说电子负载电路由滤波电容、电压隔离模块(8)、电流隔离模块(9)、给定电路(10)、调节控制电路(3)，输出寄存器(4)、驱动器(5)和电阻网络(6)组成，其中键盘(2)接调节控制电路(3)和给定电路(10)的输入；电压隔离模块(8)、电流隔离模块(9)和给定电路(10)三者的输出均为一路接调节控制电路(3)的输入，另一路经接口(7)接显示器(1)；调节控制电路(3)的输出接输出寄存器(4)的输入；输出寄存器(4)的输出经驱动器(5)驱动后接电阻网络(6)的控制输入端。
2.根据权利要求1所述的恒压恒流电子负载装置，其特征在于所说给定电路(10)由电压给定值选择器(12)、电流给定值选择器(13)、接在电压给定值选择器(12)和电流给定值选择器(13)两者输入端的电位器构成；所说调节控制电路(3)由电压比较器(21～22)、电压－频率变换器(15～16)、与非门(17～20)构成；所说输出寄存器(4)由可逆计数器构成；所说电阻网络(6)由加权电阻排及与各电阻串联的半导体开关组成，电阻排的各电阻值按二进制逆向加权排列；其中键盘(2)的电位器选择键接电压给定值选择器(12)和电流给定值选择器(13)两者的控制输入端；键盘(2)的电压电流切换键一路接电流给定值选择器(13)的使能端、与非门(18)和(20)的输入，另一路经非门反相后接电压给定值选择器(12)的使能端、与非门(17)和(19)的输入；电压比较器(21)和(22)两者的一个输入接电压给定值选择器(12)和电流给定值选择器(13)的输出，两者的另一输入分别接电压隔离模块(8)的输出和电流隔离模块(9)的输出，两者的输出分别接与非门(17)和(18)的另一输入；电压－频率变换器(15)接在电压隔离模块(8)的输出和与非门(19)的输入之间；电压－频率变换器(16)接在电流隔离模块(9)的输出和与非门(20)的输入之间；与非门(17)和(18)的输出并接输出寄存器(4)的加减控制端；与非门(19)和(20)的输出并接输出寄存器(4)的时钟输入端。
专利摘要本装置用于汽车发电机输出电流、电压、功率的性能测试。其机箱上装显示器1、键盘2及接口7，机箱内装有由滤波电容、电压隔离模块8、电流隔离模块9、给定电路10、调节控制电路3，输出寄存器4、驱动器5和电阻网络6组成的电子负载电路。调节控制电路依据给定值和发电机输出电压或电流的差值改变寄存器4的输出，并改变接发电机输出的电阻网络6的阻值。它取代变阻器加蓄电池，可快速准确测试发电机输出电流和功率。
文档编号G01R31/34GK2198613SQ9421992
公开日1995年5月24日 申请日期1994年8月31日 优先权日1994年8月31日
发明者金宗维 申请人:北京自动化技术研究所