专利名称：一种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置的制作方法
技术领域：
—种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置技术领域:本实用新型涉及一种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，属雷电科学与技术领域。
背景技术：
:随着现代通信及微电子技术的迅猛发展，电子产品几乎遍及各行各业，尤其以大规模的集成电路为核心组建的通信、计算机网络、测量、监控等先进的电子设备广泛运用于电子、航空、国际通信、金融、交通、石化、医疗以及其他现代生活的各个领域。由于这些电子设备对暂态过电压及电流的耐受能力较弱，所以在过电压的作用下，这些器件很容易被损坏，更严重者可能发生火灾。根据统计资料分析，在雷击损坏设备的事件中，有70%以上是从线路侵入的。因此电涌保护器在过电压保护中占有重要地位。电涌保护器并联在被保护设备两端，把入侵到电力线、电子设施及传输环节的瞬态过电压限制在设备或系统能承受的电压范围内，并将强大的过电流泄放入大地，从而保护设备和系统安全。限压型电涌保护器中多数采用氧化锌压敏电阻器件，氧化锌压敏电阻片因其良好的非线性特性和大电流吸收能力，现已被广泛应用于大型电气设备、电力系统、低压电源系统和信息系统的电涌防护中，其性能的好坏直接影响安全保护的效果，在正常情况下，一个性能良好的氧化锌压敏电阻在经受电涌冲击以后，其电气性能返回到初始状态，然而电涌保护器在长期运行过程中，由于受到雷电流、操作过电压、高温、高湿等外界环境的影响，压敏电阻会出现老化和劣化，从而使电涌保护能力下降。电涌保护器除了上述条件老化外，还有一个很重要的因素，是电涌保护器在线路系统电压作用下，出现的老化现象。当前线路系统电压有交流、直流两种。在相关的电涌保护器测试标准中，无明确规定。在电涌保护器出现的事故统计中，有相当一部分事故是由于这个原因造成，事故轻的影响线路的正常供电，严重的出现火灾等。发明内容:本实用新型提供一种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，该装置用在电涌保护器上，以检测电涌保护器参数的变化情况。可长期测试，推算出电涌保护器在各种工作状况下的使用寿命。本实用新型的具体技术方案如下:一种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，其特征是:该装置包括主电源单元和电涌保护器参数采集单元；其中主电源单元包括电子调压电路、升压电路、限流电路I和限流电路II和直流滤波器；市电接入电子调压电路，电子调压电路输出端经升压电路后分别连接限流电路I和限流电路II，限流电路I输出端的交流电压接入被测试品电涌保护器，限流电路II的输出经直流滤波器的直流输出接入被测试品电涌保护器；所述电涌保护器参数采集单元包括电流信号处理电路、钼电阻、放大器1、I1、检波滤波电路、随器1、II和信号处理单元；电流信号处理电路的输出依次经放大器1、检波滤波电路和跟随器I接入信号处理单元的控制端；钼电阻的输出依次经放大器II和跟随器II接入信号处理单元的另一控制端。所述电涌保护器参数采集单元还设液晶显示单元，该单元与信号处理单元相连。所述信号处理单元采用MSP430F149单片机。本实用新型相比现有技术具有如下优点:1、本实用新型的电路结构设计简单，用单片机对数据处理，测量精度高误差小。2、该测试装置工作稳定可靠、灵敏度高、抗干扰能力强。3、电路采用电子调压电路，输出电压精度高，输出电压稳定，连续可调，线性度较好。4、输出参数采用单片机处理，IXD直接显示，直观方便。5、电压调整范围大，满足各种电涌保护器的对比试验。6、输出电压分为交流、直流两种，可满足不同电压状态下电涌保护器的测试。
:图1为交直流对比测试装置主电源单元原理框图。图2为交直流对比测试装置主电源单元原理图。图3为电涌保护器参数采集单元原理框图。
图4为图3中电流信号处理电路图。图5为图3中钼电阻电路图。图6为图3中信号处理单元和液晶显示单元原理框图。图7为MSP430单片机原理图。
具体实施方式
:如图1所示，本实用新型的交直流对比测试装置的主电源单元的工作原理:交直流对比测试装置主要由电子调压电路、升压电流、限流电路、整流滤波电路组成。工作过程是由市电220V经电子调压电路调整电阻R的大小，是使其输出电压由(T220V交流连续可调，经升压电路，使其最高能输出1200V的交流电压，电流为IOA的交流电流，一路经限流电路I直接输出(T1200V的交流电压，接在被测试品电涌保护器上。另一路经限流电路II，整流滤波电路，输出约(T1200V的直流电压，加在被测试品电涌保护器上。2、交直流对比测试装置主电源原理如图2所示。主电源单元主要分为三部分。一部分由SCR双向可控硅构成单向交流调压电路，W控制双向可控硅的触发相角，改变W不同的值，使其输出不同的电压值。SCR双向可控硅选20A、耐压800V。R1C1是可控硅的过压保护元件，R1=SO Qz^wj1=0.047uF/400V。R3为可控硅控制极限流电阻，R3=200 Ω。D为双向触发二极管。R2、C2、W组成可控硅阻容物相触发回路。调节电位器W即可改变可控硅的导通角，达到调节电压的目的。R4、C2构成保护电路，空载时，改变电位器W，调节输出电压时，在W起止附近变压器会出现过流现象，将电阻R4=IOQ/IOw和电容C3=2.2uF/600V串联后连接到变压器的初级上即可解决此问题。B1为升压变压器220v: 1200v、2000V/A ;R5、R6为限流电阻100Q/400w，防止被测SPD短路时引起设备短路造成损坏；D^D4为高压整流二极管耐压2kV，电流2A ；C为滤波电容 C=100uF/2kVo3、电涌保护器中的参数采集单元原理如图3所示。电涌保护器在交直流对比试验时，主要监测流过电涌保护器的电流值和电涌保护器的温度等情况。电路主要由电流采集通道主要包括:电流信号处理电路，主要采用罗斯线圈采集电涌保护器中的电流；放大器I，对采集的电流信号转换为电压信号经放大器I进行放大处理，经检波滤波电路，将交流电压信号变成直流信号通过跟随器加到A/D转换后送到单片机进行信号处理、储存。温度信号处理电路(钼电阻)主要是通过热电耦元件及放大器II，将温度信号转换为电压信号，经跟随器II，将温度电压信号送A/D转换后，送单片机进行温度信号的处理及存储，这两路信号的处理同步进行。4、电流信号处理电路如图4所示。电流信号通过罗氏线圈耦合取得，电流信号转换为电压信号经Icl运算放大器放大后，经过*R4、Ci构成的一阶无源低通滤波器滤波，其电阻和电容分别取20kQ和0.1 uF,滤波器的截止频率为80Hz，滤波效果较好，可有效地滤除多次谐波。由滤波电路输出的信号经过D与C2、C3构成的检波及滤波电路，将交流信号转换为直流信号。由1。2构成跟随器输出送到A/D转换电路，IclUc2是低功耗器件LM358双运放构成，电路参数的取值为=R1=IOkQ、R2=IOk Ω , R3=IOOk Ω , R4=20k Ω , C1=0.1 uF、D 检波二极管 11V4148、C2=IO uF、C3=0.01 uF。5、钼电阻电路如图5所示(也可称为温度信号处理电路)。如图5所示，在温度的测量中，钼电阻是最稳定的一种温度传感器，温度信号处理电路主要由点桥电路、放大及滤波电路、线性调整电路、电桥激励电路等组成。点桥电路主要由R1、R2、R3> R4和PT组成，其中^=^=24.3k Ω、R3=I k Ω、R4=51 k Ω，为保证电路的稳定性，这几个电阻使用1%的金属膜电阻，电桥的供电电压为5V。放大及滤波电路中，放大电路采用AD8552截波差分双运放芯片，为去除干扰，CpR7实现了低通滤波，截止频率为0.1Hz0线性调整电路，在0 120°C的范围测量中，为减小非线性测量误差，增加了正反馈线性补偿电路，由R9JR3组成，因为与供电电源串联，正反馈、放大器输出增大时，电桥供电电源被抬高，使得电桥的输出电压增大，从而补偿了温度过高时输出信号的非线性。电桥激励电压采用比较测量的方法，这样电源的波动会引起电桥激励电压的变化，参考电压同步变化，从而不影响测量精度。6、信号处理单元如图6所示。单片机信号处理电路如图6、图7所示、主要由MSP430F149单片机为核心元件，夕卜围电路主要由IXD液晶显示屏、复位及控制按键组成。主要工作过程是电路开始工作，按ANl电路工作，记录测试流过电涌保护器的电流值和电涌保护器的温度等情况，当温度达到120°C时报警.AN2及AN3调看数据用，AN为单片机复位用，在IXD实时显示测量值。本实用新型可模拟线路系统中出现的电压、系统正常运行和故障状态下的电压值作用在电涌保护器上，检测 电涌保护器参数的变化情况。长期测试，推算出电涌保护器在各种工作状况下的使用寿命。
权利要求1.一种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，其特征是:该装置包括主电源单元和电涌保护器参数采集单元； 其中主电源单元包括电子调压电路、升压电路、限流电路I和限流电路II和直流滤波器；市电接入电子调压电路，电子调压电路输出端经升压电路后分别连接限流电路I和限流电路II，限流电路I输出端的交流电压接入被测试品电涌保护器，限流电路II的输出经直流滤波器的直流输出接入被测试品电涌保护器； 所述电涌保护器参数采集单元包括电流信号处理电路、钼电阻、放大器1、I1、检波滤波电路、随器1、II和信号处理单元；电流信号处理电路的输出依次经放大器1、检波滤波电路和跟随器I接入信号处理单元的控制端；钼电阻的输出依次经放大器II和跟随器II接入信号处理单元的另一控制端。
2.根据权利要求1所述的限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，其特征是:所述电涌保护器参数采集单元还设液晶显示单元，该单元与信号处理单元相连。
3.根据权利要求1或2所述的限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，其特征是:所述信号处理单元采用MSP430F149单片机。
专利摘要本实用新型涉及一种限压型电涌保护器的交直流对比测试装置，属雷电科学与技术领域。该装置包括主电源单元和电涌保护器参数采集单元；其中主电源单元包括电子调压电路、升压电路、限流电路Ⅰ和限流电路Ⅱ和直流滤波器；所述电涌保护器参数采集单元包括电流信号处理电路、铂电阻、放大器Ⅰ、Ⅱ、检波滤波电路、随器Ⅰ、Ⅱ和信号处理单元。
文档编号G01R31/00GK203025282SQ20132001359
公开日2013年6月26日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者李祥超, 李强, 张鹏 申请人:南京信息工程大学