专利名称：定时校验器的制作方法
技术领域：
本发明涉及定时装置，更具体地涉及一种精密定时器，它能将某一交流或直流回路接通一段确切的时间，将被校的通电持续时间测量仪器串联在该回路中，其测量结果与定时值作比较，便可校验该通电持续时间测量仪器的测量准确度。
测量某个预期电流的持续时间，通常称作通电持续时间，是电器技术的一个重要的专业计量。近年来出现了各种测量通电持续时间的电子仪器，这类仪器的测量原理是先将被测直流或交流电流经过某个变换电路变换成一个逻辑信号，其宽度应近似等于被测电流的持续时间，然后用时标信号计数的办法来测定该逻辑信号的宽度。所以测量通电时间的仪器的误差由两部分组成变换电路的误差与计时部分的误差。其中计时部分的误差较易检定，而变换电路的误差却较难检定，越出了通用计量的范围。本发明的目的在于提供一种检定测量通电持续时间的仪器准确度的装置。
对于电器技术而言，通电持续时间的测量准确度要求在1%以下，因而检定该测量准确度的仪器的准确度应在±0.3%以上，也即要求定时校验器的定时准确度在±0.3%以上。为此，本发明利用晶振时标计数器计数的原理制成精密的电子定时电路，以便达到这样高的定时准确度，从而可用作计量检定。所以本发明实质上是一个精密定时器。
利用计数器原理制成的定时器，其电子线路包括时标信号发生器，门控电路、计数器、定时值预置单元、控制定时电路接通和分断的包括功放电路的执行元件，以及给电子线路供电的电源。这种定时器的误差通常由三个方面组成。一是时标信号的时标误差，通常采用晶振时标发生器来产生时标，从而使这部分误差可做到很小。二是同步误差，由于计时启动是随机发出的，它与时标信号的某个沿口，例如上升沿之间有一定的误差，这就是同步误差。本本发明采用两个相连的D触发器组成的同步电路代替一般定时器的门电路，其中第一D触发器的输出供给第二D触发器，第二D触发器的触发信号由晶振时标发生器输入，其输出用于打开计数器，并输入到功率放大电路。本实用新型有二个计数器，其中第一计数器接收第二D触发器的输出信号及晶振时标发生器的时标脉冲信号，与第一计数器相连的第二计数器通过定时值预置单元选择计数结束信号，并将它馈给第二D触发器，使之复零。如此，不仅消除了启动时的同步误差，而且取出信号的后沿也与时标信号的后沿同步。简言之，本发明的同步电路与数字电路中常用的同步电路的不同点在于，它不是用门电路组成，而是用D触发器组成，它不仅能起始同步，而且还能终点同步。另外，它还能输出一个宽度严格等于同步脉冲周期乘以同步脉冲数的逻辑信号，因而消除了时标分辨率引起的误差。三是执行元件引起的误差，执行元件包括功率放大电路和继电器，由于继电器的吸合及释放时间分散性很大，不可避免地会带来较大的误差。本发明采用功率放大电路并通过其末级的大功率晶体管接成OC门，输出直接接到直流回路输出控制端，用以控制直流回路的接通和分断，并经桥堆输出，接到交流回路输出控制端，用以控制交流回路的接通和分断，如此可减小分断时可能产生的误差。
考虑到电器试验中通电持续时间的测量准确度达到±1%已经足够，而其最小量程不会小于20ms，因此，本本发明的晶振时标发生器的准确度达到±0.05%已足够，对于这样的准确度可以不采取特殊措施，而且允许在较宽的温度范围内使用。本发明的定时准确度达±0.05%;50μs。其中50μs为驱动部分的最大误差。对最小量程20ms而言，其误差为±0.3%，符合检定±1%的测量准确度的要求。另外，本发明结构合理，使用方便，只需将它与被校通电持续时间测量仪器一起串联在交流或直流回路中便可校验该测量仪器的测量准确度。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的一种具体外形图。
图2是本发明的电路原理框图。
图3是本发明的电路的供电电源图。
图4是本发明电路工作的时间示意图。
图5是使用本发明校验通电持续时间测量仪器的测量准确度的校验线路图。
如图1所示，本发明的外形一般为一矩形壳体，为便于提携，它可带有手柄20。在其前面板2上有清零按钮3和启动按钮4，直流回路输出控制端5a、5b，交流0.2A回路输出控制端6a、6b、交流2A回路输出控制端7a、7b，时标信号输出端8a、8b，预置定时值用的波段开关30a，电源开关9，以及电源指示灯10。从壳体1内引出导线11，其端部有电源插座12。
图2是安置在图1所示壳体1内部的本发明的电路的原理框图。其中，第一D触发器21与清零按钮3、启动按钮4和第二D触发器22分别连接，第二D触发器22由晶振时标发生器23提供触发信号，其输出用于打开第一计数器24，并输入到功率放大电路26。第一计数器24接收晶振时标发生器23的时标脉冲信号，与第一计数器24连接的第二计数器25通过定时值预置单元30选择计数结束信号，并将该信号馈给第二D触发器22。清零按钮3还与两个计数器连接。晶振时标发生器23还输出时标信号f至位于壳体1的前面板2上的时标信号输出端8a、8b，见图1，以供用户定期校验时标频率之用。在功率放大电路26的末级由大功率晶体管27接成OC门，输出到直流回路输出控制端5a、5b，用以控制直流回路的接通和分断。另外，还经过桥堆28输出到交流回路输出控制端6a和6b，用以控制交流回路的接通和分断。
如果要扩大定时器的控制功率，例如，交流回路输出控制端只能控制交流电流0.2A，而尚需控制交流电流2A，则可在原有功率放大器26的末级再设置一个功率放大器26a，在该功率放大器26a的末级由大功率晶体管27a同样接成OC门，经桥堆28a输出到交流回路输出控制端7a、7b。依次类推，可以再通过增加功率放大器和相应地增加大功率晶体管和桥堆的数目，也就是说，可以通过使用多组执行元件来达到控制不同功率的目的。
图2的电路的供电电源参见图3，220 V市电经变压器31隔离和降压，再经电源开关9和整流滤波稳压电路32，输出一组低压直流电源，其高电平为VDD，低电平为VSS。在其输出端接有电源指示灯10。
当按下清零按钮3时，第一D触发器21清零后处于1状态，其Q1输出为低电平，因而第二D触发器22不会动作。第二D触发器22的触发信号由晶振时标发生器23提供。当按下启动按钮4后，第一D触发器21翻转到零状态，Q1输出为高电平，当时标信号的上升沿到来时，第二D触发器22翻转，输出Q2为高电平，它去打开第一计数器24。第一计数器24要等待第二个时标脉冲的上升沿到来时翻传，开始计数。第一计数器24是十进制加法计数器，其级数可由时标频率及最小定时量程来决定。第二计数器25可以是十进制加法计数器，也可以是1/N计数器，前者用波段开关30a作为定时值预置单元来选择计数结束信号，如图1所示，后者用数码拨盘预置定时值，显然，前者只能取出较少几个定时值，而后者可选择更多的定时值，当然前者电路的成本低于后者。
图4所示是电路工作的时间示意图，其中(a)所示为时标信号;在某个随机时间按启动按钮4，Q1即跳到高电平，如(b)所示;第一个时标脉冲信号的上升沿使Q2跳到高电平，如(c)所示;第二个时标脉冲信号的上升沿使计数器24翻转开始计数，如(d)所示;计数结束信号与时标脉冲上升沿也是同步的，它使Q2回到低电平，从而关闭计数器，如(e)所示。设定时值为T，时标信号周期为△，则对应的时标脉冲数N＝T/△。从计数器的工作原理可知，从第一计数器24的第一次翻转到最后一次翻转之间的时间间隔为T′＝(N-1)△，所以Q2的宽度T＝N△，完全符合预定的要求。
使用本发明的装置校验通电持续时间测量仪器的测量准确度的校验线路如图5所示，其中33为回路电源。若被校仪器是测量直流通电持续时间的，则它应选用直流电源;若是测量交流通电持续时间的，则应选用交流电源。可调电阻R用于调节回路电流。被校仪器与本定时校验器串联在回路之中，并根据回路电流的大小及性质选择定时器的相应的输出控制端5a、5b或6a、6b或7a、7b，例如图4中对应直流回路选择5a、5b。调节好被校仪器的量程和回路电流以后，根据被校仪器的校验规程设置定时校验器的定时值。将被校仪器和定时校验器清零后，按定时校验器的起动按钮，接通校验回路开始校验。将被校仪器所测得的通电持续时间与定时值相比较即可检定被校仪器的测量准确度。
权利要求
1.一种校验通电持续时间测量准确度的高精度定时装置，它包括一壳体及安装于其内部的电路，上述电路包括晶振时标发生器23、门控电路、计数器、定时值预置单元30，以及控制定时电路接通和分断的包括功率放大电路26的执行元件，其特征在于，上述计数器有两个，24、25，上述门控电路包括两个D触发器21、22，其中第一D触发器21与位于壳体1前面板2上的清零按钮3和启动按钮4连接，其输出送给第二D触发器22，第二D触发器22的触发信号由晶振时标发生器23供给，其输出信号输向第一计数器24和功率放大电路，第二计数器25与第一计数器24相连，它由定时值预置单元设定定时值，并将计数结束信号馈给第二D触发器22，上述清零按钮3还与两个计数器24、25连接，上述执行元件还包括大功率晶体管，它接成OC门，其输出连接到直流回路输出控制端5a、5b，并经桥堆输出到交流回路输出控制端6a、6b，上述电路的电源来自220V市电经变压器31降压，再经整流滤波稳压电路32而输出的一组低压直流电源，其高电平为VDD，低电平为VSS。
2.按照权利要求1所述的定时装置，其特征在于，上述执行元件有多组，每一组的功率放大电路以前一组的功率放大电路的输出作为其输入。
3.按照权利要求1或2所述的定时装置，其特征在于，上述第二计数器是十进制计数器，与它配合的定时值预置单元为波段开关。
4.按照权利要求1或2所述的定时装置，其特征在于，上述第二计数器是1/N计数器，与它配合的定时值预置单元为数码拨盘。
全文摘要
本发明提供一种校验通电持续时间测量仪器的准确度的定时校验装置，它包括两个D触发器，两个计数器，提供给D触发器和计数器时标脉冲信号的晶振时标发生器、放大D触发器输出信号的功率放大器及其末级的接成OC门的大功率晶体管，其输出直接连接到串联有待校通电持续时间测量仪器的直流回路，或经过桥堆连接到串联有该测量仪器的交流回路，以控制其接通和分断，将仪器测量结果与定时值比较，便能校验其测量准确度。
文档编号G04F10/04GK1045874SQ8910165
公开日1990年10月3日 申请日期1989年3月20日 优先权日1989年3月20日
发明者奚永源, 袁衍, 沈明生 申请人:机械电子工业部上海电器科学研究所