一种集成测试装置制造方法

一种集成测试装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种集成测试装置，测试芯片、USB数据接口、工控机、DSP、电压功放器、电流功放器、第一、第二波形回采保护报警器、继电器保护装置、I/O接口、第一A/D转换器、第二A/D转换器、D/A转换器。该装置通过工控机将电流大小、频率、相角等参数的设置指令下发至DSP中，再由所述DSP经I/O接口将相应指令发送至所述D/A转换器中，最后经电流/电压功放器进行平滑处理及功率放大后输出至被测试装置，因此能够独立完成多项实验的集成测试装置，从而解决了现有技术中用户在进行实验室必须针对实验内容重新连接实验线路而导致的实验效率低的问题。
【专利说明】一种集成测试装置

【技术领域】
[0001] 本申请涉及计算机自动化测试调试系统【技术领域】，更具体地说，涉及一种集成测 试装置。

【背景技术】
[0002] 在继电器保护及自动化等相关专业中，在电流互感器（current transformer, CT)、继电器、及辅助直流电源发生器进行工作之前，为了保证上述各个装置的规格符合要 求，需要对上述所述CT的极性、变比、继电器的电流电压动作值以及辅助直流电源的发生 器等方面进行实验。在实验时一般采用电池、测试芯片、工控机、I/O接口、DSP(digital signal processor)、电流波形采样报警电路、电压功放电路、电流功放电路、A/D转换器、波 形回踩保护报警电路以及继电器保护装置、保护专业测试仪、直流电源发生器等较多的设 备，按需要进行连接，然后再对所需测试装置进行测试。
[0003] 可见，在对上述各个装置进行测试时，需要准备多种实验元器件，并且需要用户对 依据实验内容连接出相应的实验电路，使用不方便，从而导致实验效率较低。 实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本申请提供一种集成测试装置，已解决现有技术中的实验效率低的问 题。
[0005] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0006] 一种集成测试装置，包括：测试芯片、USB数据接口、工控机、DSP、电压功放器、电 流功放器、第一、第二波形回采保护报警器、继电器保护装置、I/O接口、第一 A/D转换器、第 二A/D转换器、D/A转换器，其中：
[0007] 所述测试芯片和所述USB数据接口分别与所述工控机的第一端和第二端一一对 应相连；
[0008] 所述工控机的第三端与所述DSP的第一端相连；
[0009] 所述DSP的第二端和第三端分别与所述第一 A/D转换器、第二A/D转换器一一对 应相连；
[0010] 所述DSP的第四端和第六端分别与第一和第二波形回采保护报警器一一对应相 连；
[0011] 所述DSP通过I/O接口与D/A转换器的输入端相连；
[0012] 所述D/A转换器的输出端分别与所述电压功放器和所述电流功放器的输入端相 连；
[0013] 所述电压功放器的电压输出端与所述继电器保护装置的电压输入端相连；
[0014] 所述电流功放器的电流输出端与所述继电器保护装置的电流输入端相连；
[0015] 所述继电器保护装置的开路信号端与所述DSP的开路信号端相连。
[0016] 优选的，上述集成测试装置中，所述工控机通过高速工业总线与所述DSP相连。
[0017] 优选的，上述集成测试装置中，所述电压功放器中设置有六路电压功放电路，所述 电流功放器中设置有六路电流功放电路，所述D/A转换器设置有十二路D/A转换电路，其中 六路D/A转换电路分别与所述六路电压功放电路一一对应相连，另外六路D/A转换电路分 别与所述六路电流功放电路一一对应相连。
[0018] 优选的，上述集成测试装置中，还可以包括：
[0019] 与所述工控机相连的数据输入设备。
[0020] 优选的，上述集成测试装置中的所述数据输入设备可以包括：触摸屏或触控板和 或内置键盘。
[0021] 优选的，上述集成测试装置还可以包括：与所述工控机相连的显示器，所述显示器 用于显示所述工控机的工控信息。
[0022] 优选的，上述集成测试装置的壳体上设置有装置面板；
[0023] 所述装置面板的设置有显示屏、USB插口、开始试验按钮、手动增加旋钮、手动减小 按钮、开入位切换按钮、急停按钮、机械/电子表切换按钮、相别切换按钮、辅助直流按钮、 功能切换按钮、交、直流输出按钮以及设置在触摸屏上的设置选项按钮。
[0024] 优选的，上述集成测试装置的装置面板还设置有短路指示灯、过热指示灯、电流开 路指示灯。
[0025] 优选的，上述集成测试装置中的，所述短路指示灯、过热指示灯、电流开路指示灯、 USB插口、开始试验按钮、手动增加和手动减小按钮和开入位切换按钮设置在所述显示屏的 周围。
[0026] 优选的，上述集成测试装置的壳体的侧面还设置有弧形把手、电源开关以及交流 电源插孔。
[0027] 从上述的技术方案可以看出，本申请公开的所述集成测试装置，通过将现有技术 中的多个依据所需进行的各个测试实验所需的实验电路进行连接，提供了一种能够独立完 成多项实验的集成测试装置，该装置通过工控机将电流大小、频率、相角等参数的设置指令 下发至DSP中，再由所述DSP经I/O接口将相应指令发送至所述D/A转换器中，最后经电流 /电压功放器进行平滑处理及功率放大后输出至被测试装置，从而解决了现有技术中用户 在进行实验室必须针对实验内容重新连接实验线路而导致的实验效率低的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1为本申请实施例公开的一种集成测试装置的电路结构图；
[0030] 图2为本申请实施例公开的集成测试装置的接线插口图；
[0031] 图3为本申请公开的集成测试装置的装置面板的结构图；
[0032] 图4为本申请实施例公开的所述集成测试装置外壳的侧视图。

【具体实施方式】
[0033] 针对于现有技术中在进行CT的极性、变比、继电器的电流电压动作值以及辅助直 流电源的发生器等方面进行实验时，需要现场接线，实验效率低下的问题，本申请公开了一 种集成测试装置，该集成测试装置能够独立完成CT极性、变比、继电器电流、电压动作值的 测试调试以及工作线程辅助直流的电源供给。
[0034] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035] 图1为本申请实施例公开的一种集成测试装置的电路结构图。
[0036] 参见图1，本申请公开的技术方案，通过将现有技术中的测试芯片1、USB数据接口 2、工控机3、DSP4、电压功放器5、电流功放器6、第一波形回采保护报警器7、第二波形回采 保护报警器8、继电器保护装置9、I/O接口 10、第一 A/D转换器11、第二A/D转换器12、D/A 转换器13进行组装、连接，设置出一套能够独立完成多个实验的集成测试装置，其中，上述 各个元器件之间的连接关系为：
[0037] 所述测试芯片1和所述USB数据接口 2分别与所述工控机3的第一端和第二端 一一对应相连；所述工控机3的第三端与所述DSP4的第一端相连；所述DSP4的第二端和第 三端分别与所述第一 A/D转换器11、第二A/D转换器12 -一对应相连，用于获取模拟输入 量u或测量i ;所述DSP4的第四端和第六端分别与第一波形回采保护器7和第二波形回采 保护器8 -一对应相连；所述DSP4通过1/010与所述D/A转换器13的输入端相连；所述 D/A转换器13的输出端分别与所述电压功放器5和所述电流功放器6的输入端相连；所述 电压功放器5的电压输出端与所述继电器保护装置9的电压输入端相连；所述电流功放器 6的电流输出端与所述继电器保护装置9的电流输入端相连；所述继电器保护装置9的开 路信号端与所述DSP4的开路信号端相连。
[0038] 其中，所述工控机3,可以理解为所述集成测试装置内置的工业控制计算机，该工 业控制计算机可采用嵌入式工业操作系统Windows CE，具有稳定可靠高效的硬件实时性 能，具有集成化、一体化等特性，保证了所述集成测试系统的稳定性、可靠性和高速度运行， 能够获得更高的硬件实施控制性能。无需再外接电脑，即可完成相关实验功能。因此还可 以杜绝电脑病毒侵犯，即使误删文件一般也不会破坏操作系统，保证系统安全运行。
[0039] 所述DSP4是一种独特的微处理器，是一种以数字信号来处理大量信息的器件。其 工作原理是将接收到的模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、 强化，并在其它系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编 程性，而且它的实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器， 是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
[0040] 所述I/O接口 10,即输入输出端口，I/O是input/output的缩写。当计算机应用 于控制系统中时，输入的信息一般为来自现场的连续变化的物理量，如温度、压力、流量、位 移、湿度等，这些物理量通过传感器并经放大处理得到模拟电压或电流，这些模拟量必需先 经过模拟量向数字量的转换（A/D转换）后才能输入计算机。反过来，计算机输出的控制信 号都是数字量，也必须先经过数字量向模拟量的转换（D/A转换），把数字量转换成模拟量 才能去控制现场。
[0041] D/A转换器13 :将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转 换器或DAC(digital to analog converter))，D/A转换器是将并行二进制的数字量转换为 直流电压或直流电流，用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过 程的自动控制。
[0042] 电压功放器5,用于将经D/A转换器转换后输出的小电压经功率放大元件进行平 滑处理及功率放大后进行输出，以满足客户、实验装置的需求。
[0043] 电流功放器6,用于将经D/A转换器转换后输出的小电流经功率放大元件进行平 滑处理及功率放大后进行输出，以满足客户、实验装置的需求。
[0044] 其中所述DSP可以通过接口 I/O以及外部电子/接卸表切换方式精确的采集外部 6位开入量，获得晕秒级或实时输入量。
[0045] 需要说明的是，本申请上述实施例中公开的上述各个器件均为现有技术中已经 具有的设备，并不需要对上述各个器件本身再次进行改进，上述技术方案的创新点在于本 申请通过将现有技术中的多个器件，按照如本申请修改后的权利要求1中的技术方案连接 后，使上述实施例公开的集成测试装置能够独立完成多个实验，提高实验效率。
[0046] 通过上述论述可见，本申请通过将现有技术中的多个依据所需进行的各个测试实 验所需的实验电路进行连接，提供了一种能够独立完成多项实验的集成测试装置，该装置 通过工控机将电流大小、频率、相角等参数的设置指令下发至DSP中，再由所述DSP经I/O 接口将相应指令发送至所述D/A转换器中，最后经电流/电压功放器进行平滑处理及功率 放大后输出至被测试装置，从而解决了现有技术中用户在进行实验室必须针对实验内容重 新连接实验线路而导致的实验效率低的问题。
[0047] 可以理解的是，为了提高数据信号在传输过程中的稳定性，本申请上述实施例中 的所述工控机3和所述DSP4之间还可以采用高速工业总线相连。工业总线是应用在工控 机与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式、全数字化、 多点通信的底层控制网络。高速工业总线实现了全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现 了真正的分布式控制（分散式控制）：可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简 单诊断信息一并传送，可以产生最先进的现场仪表，多变量变送器；提高了测试精度；增强 了系统的自治性。
[0048] 可以理解的是工业总线高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线等优点，广泛 应用于工业设备中，因此，本申请上述集成测试装置中所述工控机可以通过高速工业总线 与所述DSP相连。从而实现全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现了真正的分布式控制 (分散式控制），在传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送、提 高了测试精度、增强了系统的自治性。
[0049] 可理解的是在本申请上述实施例汇总提供的所述集成测试装置中，所述电压功放 器、电流功放器以及所述D/A转换电路中内部电路工作路数可以根据用户需求进行设定， 即所述电压功放器中包含的电压功放电路、电流功放器中包含的电流功放电路以及D/A转 换器中包含的转换电路的条数可以根据用户需求进行设定，例如本申请中公开的所述电压 功放器中可以包含六条电压功放电路，所述电流功放电路中可以包含六条电流功放电路， 所述D/A转换器中可以包含十二路D/A转换电路。
[0050] 当然可以理解的是，为了方便所述工控机的参数调整和设置，本申请上述实施例 公开的集成测试装置还可以包括数据输入设备，所述数据输入设备的具体类型可以根据用 户的具体需求进行设定，例如，所述数据输入设备可以包括触摸屏、触控板或内置键盘等能 够进行数据输入的设备，当然在生产所述集成测试设备时，可以选择上述数据输入设备中 的一个或多个作为本申请所述集成测试装置的数据输入设备。
[0051] 当然，为了方便用户对工控机的工作状态进行读取，本申请上述实施例中的所述 集成测试装置还可以包括显示器，所述显示器与所述工控机相连，用于显示所述工控机的 当前数据信息。
[0052] 此外，为了方便连接线的连接，本申请还在所述集成测试装置的壳体上设置了一 装置面板，所述装置面板上设置有多个数据插孔，用于连接实验测试线通过电流、电压试验 端子输出电流和电压，且每一个数据插孔对应相应的电流和电压，通过所述集成测试装置 的开入位接收外部输入信息，通过辅助直流输出端输出实验场所需的直流电源大小，从而 完成实验内容。
[0053] 图2为本申请实施例公开的集成测试装置的接线插口图。
[0054] 参见图2,所述集成测试装置设置有交直流电流插孔IA、IB、1C、IN、la、lb、Ic、In， 交直流电压插孔UA、UB、UC、UN、la、lb、Ic、In,开入插孔1、2、3、4、5、6、N以及辅助直流插 孔，其中1-3为有源开入插孔，4-6为无源开入插孔。
[0055] 图3为本申请公开的集成测试装置的装置面板的结构图。
[0056] 为了方便用户对所述集成测试装置进行操作，参见图3，本申请上述实施例公开的 所述集成测试装置中的控制面板上还可以设置有显示屏301、USB插口 302、开始试验按钮 303、手动增加按钮304和手动减小按钮305、开入位切换按钮306、急停按钮307、机械/电 子表切换按钮308、相别切换按钮309、电流电阻切换按钮310,除此之外，所述控制面板上 还可以设置有辅助直流按钮、功能切换按钮、交、直流输出按钮以及设置在触摸屏上的设置 选项按钮。
[0057] 为了保证在该装置出现短路、过热、电流开路等情况下能够及时对用户作出提醒， 本申请上述实施例中的所述装置面板上还可以设置有短路指示灯311、过热指示灯312和 开路电流指示灯313。
[0058] 可以理解的是为了对所述装置面板合理利用以及方便用户操作，本申请上述实施 例中的所述短路指示灯、过热指示灯、电流开路指示灯、USB插口、开始试验按钮、手动增加 和手动减小按钮和开入位切换按钮可以设置在所述显示屏的周围。
[0059] 下面对针对如何采用本申请上述实施例公开的集成测试装置进行实验进行下介 绍：
[0060] 所述集成测试装置具有输出直流电流量并能够通过调节旋钮调节其输出直流量 的大小功能。在进行CT极性测试实验时，将CT 一次测两端连接的引出线接入测试装置电 流输出的插孔，IA、IB、1C插孔作为极性端，IN为非极性端，用所述集成测试装置代替锂电 池实现通入和断开电流量的功能，然后将CT二次侧接入装置有无源开入插口中，可以通过 无源开入切换来选择开入量，通过机械表指针标的左右偏移或数字表的正负变化，从而确 定CT的极性。利用所述集成测试装置检查CT极性即克服了现阶段使用钾电电池容量不足 及的问题，又降低了生产中设备成本，还减少了废旧锂电池处理带来的环境污染。
[0061] 在进行CT极性检测实验时，可以利用所述集成测试装置的直流输出功能输出直 流电流，将"步长"设置为所需要的电流量，同时可通过所述装置面板上的手动增加按钮和 手动减小按钮实现电流量的输入和断开，也可通过无缘开入切换来选择开入量，最终通过 机械表指针的左右偏移或数字标的正负变化确定CT的极性。
[0062] 所述集成测试装置具有输出交流电流量并能调节其大小的功能，在进行CT变比 实验时，利用所述集成测试装置在CT 一次侧通入与CT变比呈倍数的交流电流量，并将CT 二次侧接入有无源开入插口中，可以通过无源开入切换来选择开入量，通过数字表数值的 显示，来确定CT变比的大小，进而判断CT各组变比是否使用正确。
[0063] 在进行CT变比实验时，利用所述集成测试装置的交流电流输出功能输出交流电 流，利用CT所使用的变比与通入电流量来计算CT二次侧流过的电流量，同时在所述CT的 二次侧通过无缘开入切换来选择开入量，最终通过数字表或机械表的显示确定所述CT变 比的正确性。例如实验用的CT标出的变比为2500/1，则利用所述集成测试装置在CT 一次 测通入的交流电流量为25A的情况下，计算得出CT二次侧流过的电流（即数字表或机械表 显示电流）应为10mA。
[0064] 本申请所公开的所述集成测试装置的所述测试芯片，能完成继电器类的所有测试 项目，测试功能包括：电流、电压继电器，过流继电器，阻抗继电器，频率继电器，中间电器， 时间继电器等相关项目的监测工作。并且所述测试芯片在市场上较为普遍。
[0065] 图4为本申请实施例公开的所述集成测试装置外壳的侧视图。
[0066] 参见图4,本申请公开的所述集成测试装置的一个侧面设置有弧形把手401、电源 开关402以及交流电源插孔403。
[0067] 可见本申请公开的所述集成测试装置可以通过所述电源插孔采用交流220V供 电，该集成测试装置的核心是由控制芯片、DSP和多个I/O接口组成的集成化、一体化的独 立系统，内部可采用高性能工业总线，使用者可利用必要的内置触控板、彩色触摸屏，基于 Windows系统的嵌入式应用软件交互输入、显示数据；根据用户要求，主机通过智能I/O接 口电路，向十二路二十四位D/A转换器实时地输出模拟量，再经平滑处理、功率放大后，可 同时送出六相电流、电压；十二路功放电源均不需经过变压器隔离，且他们可具有一个公共 接地点；主机通过智能I/O接口电路及外部电子/机械表切换按钮，精确的采集外部6位开 入量，获得毫秒级或实时输入量。
[0068] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作 之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体 意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括 那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并 不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0069] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0070] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种集成测试装置，包括：测试芯片、USB数据接口、工控机、DSP、电压功放器、电流 功放器、第一、第二波形回采保护报警器、继电器保护装置、I/O接口、第一 A/D转换器、第二 A/D转换器、D/A转换器，其特征在于，包括： 所述测试芯片和所述USB数据接口分别与所述工控机的第一端和第二端一一对应相 连； 所述工控机的第三端与所述DSP的第一端相连； 所述DSP的第二端和第三端分别与所述第一 A/D转换器、第二A/D转换器一一对应相 连； 所述DSP的第四端和第六端分别与第一和第二波形回采保护报警器一一对应相连； 所述DSP通过I/O接口与D/A转换器的输入端相连； 所述D/A转换器的输出端分别与所述电压功放器和所述电流功放器的输入端相连； 所述电压功放器的电压输出端与所述继电器保护装置的电压输入端相连； 所述电流功放器的电流输出端与所述继电器保护装置的电流输入端相连； 所述继电器保护装置的开路信号端与所述DSP的开路信号端相连。
2. 根据权利要求1所述的集成测试装置，其特征在于，所述工控机通过高速工业总线 与所述DSP相连。
3. 根据权利要求2所述的集成测试装置，其特征在于，所述电压功放器中设置有六路 电压功放电路，所述电流功放器中设置有六路电流功放电路，所述D/A转换器设置有十二 路D/A转换电路，其中六路D/A转换电路分别与所述六路电压功放电路一一对应相连，另外 六路D/A转换电路分别与所述六路电流功放电路一一对应相连。
4. 根据权利要求1所述的集成测试装置，其特征在于，还包括： 与所述工控机相连的数据输入设备。
5. 根据权利要求4所述的集成测试装置，其特征在于，所述数据输入设备包括：触摸屏 或触控板和或内置键盘。
6. 根据权利要求5所述的集成测试装置，其特征在于，还包括：与所述工控机相连的显 示器，所述显示器用于显示所述工控机的工控信息。
7. 根据权利要求6所述的集成测试装置，其特征在于，所述集成测试装置的壳体上设 置有装置面板； 所述装置面板的设置有显示屏、USB插口、开始试验按钮、手动增加旋钮、手动减小按 钮、开入位切换按钮、急停按钮、机械/电子表切换按钮、相别切换按钮、辅助直流按钮、功 能切换按钮、交、直流输出按钮以及设置在触摸屏上的设置选项按钮。
8. 根据权利要求7所述的集成测试装置，其特征在于，所述装置面板还设置有短路指 示灯、过热指示灯、电流开路指示灯。
9. 根据权利要求8所述的集成测试装置，其特征在于，所述短路指示灯、过热指示灯、 电流开路指示灯、USB插口、开始试验按钮、手动增加和手动减小按钮和开入位切换按钮设 置在所述显示屏的周围。
10. 根据权利要求9所述的集成测试装置，其特征在于，所述壳体的侧面还设置有弧形 把手、电源开关以及交流电源插孔。
【文档编号】G01R31/00GK203870182SQ201420310638
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】吴炜, 王翀, 韩艳, 李侔萤, 高峥, 田建光, 马迎新, 顾颖, 赵伟, 韩晓明, 刘启蒙, 王艳召, 郭飞, 陈方东, 赵雪松, 杨旭东, 霍明光, 韩琨, 范彩杰 申请人:国家电网公司, 国网冀北电力有限公司检修分公司