一种预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统的制作方法

本实用新型涉及计量器具磁场抗扰度测试领域，尤其涉及一种预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统。

背景技术：

根据最新国际标准和国家标准，计量器具产品(如电能表、流量计等)在工频磁场抗扰度测试过程中,需严格按照磁场方位和相位两个物理量组合变化的情况下考察工频磁场对计量器具计量精度的影响。

然而，经过调研发现，不管是国内品牌还是国际品牌公司生产的工频磁场抗扰度测试系统，其共同特点是不能控制工频磁场信号源和被测产品之间的相位变化。显然，这种测试系统不能用于电能表等计量器具产品的工频磁场抗扰度测试。

此外，工频磁场测试系统价格昂贵，进口设备一般售价50万元左右，国产设备也要十几万元。如此昂贵的设备，对于中小企业来说，购买成本压力较大，从而让部分企业对计量器具的磁场抗扰度测试望而却步，而没有经过专业设备测试过的计量器具，其质量得不到保证，导致流入市场的产品质量参差不齐。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统，一方面客户无需购买系统即可测试计量器具，检测成本投入少，降低实现测试的门槛，另一方面可以改变生产企业的盈利模式，提高生产企业的持续盈利能力。

为实现上述目的，本实用新型提供一种预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统，包括磁场线圈和用于放置被测计量器具的平台，两者均设置在基座上，还包括相互连接的预付费模块与上位机、用于与所述计量器具连接的标准源，磁场线圈通过MCU控制单元与工频磁场信号源连接，标准源和MCU控制单元均和上位机连接，标准源还与MCU控制单元连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述预付费模块为刷卡充值式模块，其包括充值模块和用于与IC卡相适配的感应模块，所述感应模块与所述上位机连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述刷卡充值式模块包括用于放置IC卡的卡座。

作为本实用新型的更进一步改进，所述预付费模块为扫码支付式模块，其包括充值模块、二维码和联网的接收器，所述接收器与所述上位机连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述MCU控制单元包括分别与所述工频磁场信号源、标准源连接的第一过零采样电路和第二过零采样电路，还包括串口通讯电路、MCU控制电路和高速电子开关，第一过零采样电路和第二过零采样电路两者的信号输出端与MCU控制电路的接收端连接，第一过零采样电路和MCU控制电路均与串口通讯电路连接，MCU控制电路通过高速电子开关与所述磁场线圈连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述串口通讯电路与所述上位机连接。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统的优点为：

1、系统加入了预付费模块，生产销售者可以采用“共享”模式免费或收取一定的成本押金的形式将测试系统提供给用户，一方面客户无需购买系统即可测试计量器具，检测成本投入少，降低实现测试的门槛，让更多计量器具可以进行工频磁场抗扰度测试，提高产品质量，另一方面可以改变生产企业的盈利模式，提高生产企业的持续盈利能力；

2、通过MCU控制单元与工频磁场信号源、标准源连接，从而控制流过磁场线圈的电流相位与被测产品电压之间的相位，提高了检测效率和测试结果的准确性；

3、预付费模块为刷卡充值式模块时，客户使用IC卡刷卡充值，由于每张卡针对的客户都是独立的，使用IC卡无需联网即可识别；充值模块在接收到充值数据后将充值数据传给经过加密的控制软件，控制软件控制充值金额和使用系统时间的关系；

4、预付费模块为扫码支付式模块，用户通过用手机扫码进行充值，联网的接收器接收到手机信息后，充值模块接收到充值数据，并将充值数据传给经过加密的控制软件，控制软件控制充值金额和使用系统时间的关系；

5、MCU控制单元包括第一过零采样电路和第二过零采样电路，可以自动控制流过磁场线圈的电流相位与被测产品电压之间的相位，完全满足国际建议OIML R46-1/-2:2012和欧盟MID指令(2004/22/EC)认证的技术要求，而且大大提高了检测效率和测试结果的准确性。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1为预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统的结构图；

图2为预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统的原理图；

图3为刷卡充值式预付费模块的布置图；

图4为同频移相设计原理图；

图5为标准装置运行流程图；

图6为扫码支付式预付费模块的布置图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例1

本实用新型的具体实施方式如图1至图5所示，一种预付费同频移相工频磁场抗扰度测试系统，包括磁场线圈1和用于放置被测计量器具的平台9，两者均设置在基座10上，还包括相互连接的预付费模块5与上位机6、用于与所述计量器具连接的标准源3，磁场线圈1通过MCU控制单元4与工频磁场信号源2连接，标准源3和MCU控制单元4均和上位机6连接，标准源3还与MCU控制单元4连接。磁场线圈1上还设有适配器11。上位机6为电脑设备。本实施例中，被测计量器具为被检电表7。

所述预付费模块5为刷卡充值式模块，其包括充值模块55和用于与IC卡相适配的感应模块51，所述感应模块51与所述上位机6连接。用户可采用IC卡刷卡充值。充值模块55在接收到充值数据后将充值数据传给经过加密的控制软件，控制软件控制充值金额和使用系统时间的关系。当剩余金额不足使用1小时，启动软件时，提示用户充值。当剩余金额为零时，提示用户“因使用余额不足，不能使用该设备！”。客户只需投入每小时几百元的费用即可使用该测试系统，相比于以往必须花费十几万甚至几十万的费用购买设备，采用预付费的模式成本更低，而且有利于中小型企业资金的周转。

所述刷卡充值式模块包括用于放置IC卡的卡座52。

所述预付费模块5与MCU控制单元4设置在同一个机壳内。

所述MCU控制单元4包括分别与所述工频磁场信号源2、标准源3连接的第一过零采样电路42和第二过零采样电路43，还包括串口通讯电路44、MCU控制电路41和高速电子开关45，第一过零采样电路42和第二过零采样电路43两者的信号输出端与MCU控制电路41的接收端连接，第一过零采样电路42和MCU控制电路41均与串口通讯电路44连接，MCU控制电路41通过高速电子开关45与所述磁场线圈1连接。

所述串口通讯电路44与所述上位机6连接。

上位机6及控制软件是该测试系统的控制中心。在布置好被检电表7，启动控制软件后，可以设置被检电表7的基本信息(如参考电压和电流、脉冲常数、型号规格、生产厂家、出厂编号等)，工频磁场试验等级，磁场方位，磁场相位及相位变化步进等信息。

试验过程中，上位机6自动采集的电表标准源3的计量精度数据，同时记录工频磁场方位和相位等数据。试验完成后，自动判定测试结果数据是否合格并输出测试结果报告。

工频磁场信号源2为磁场线圈1提供试验磁场强度所需的电压和电流，同时提供磁场电流过零采样信息。当移相满足设定条件时，高速电子开关45处于“打开”状态，工频磁场信号源2提供的电压和电流输出到磁场线圈1，达到所需的工频磁场试验等级。

电能表标准源3为被检电能表(单相/三相)提供正常工作所需的参比电压和基本电流，同时通过电表脉冲输出端或光电采集器采集电表的计量精度数据。

MCU控制单元4的两路过零采样电路分别采样工频磁场信号源2和电能表标准源3的过零点。MCU控制单元4内设的定时器运算出两个过零点的时间差；然后运用闭环控制的方法，一边检测两个过零点的时间差，一边通过串口通信电路44给工频磁场信号源2发送加快/放慢频率的命令，使过零点的时间差和上位机设定的相移量保持一致，此时移相完毕。接着最后在频率一致、相移保持不变的基础上，在上位机6设定的信号源相位上控制高速电子开关45开始输出此工频磁场。

高速电子开关45的作用是控制磁场线圈1的工频磁场输出。当移相条件满足设定条件时，高速电子开关7“打开”，输出所设定的工频磁场；当移相条件不满足设定条件时，高速电子开关45“关闭”，无工频磁场输出。

本测试系统采用的磁场线圈1为TESEQ INA 2171的工频磁场线圈。该线圈能达到持续磁场强度范围为1A/m-1000A/m，线圈因子为5.1。

同频移相是本套测试系统需要解决的关键技术。如图4所示，本项目通过如下方案实现：MCU控制电路41通过外部中断0(上升沿触发)采样电表标准源3的过零点，MCU控制电路41通过外部中断1(上升沿触发)采样工频磁场信号源2的过零点，MCU控制电路41通过定时器(单步计时时间为0.1ms)计时两个过零点的时间差。当MCU控制电路41外部中断0触发时，打开定时器变量n开始计数，当MCU控制电路41外部中断1触发时，关闭定时器变量n停止计数，此时变量n即为两个过零点的时间差。

假设频率f＝50Hz，则周期T＝1/50＝20ms，则一个周期计数n＝20/0.1＝200。

相移P(可取0°-359°)，则换算为计数＝200*P/360，假设相移P＝90°，则计数＝50。

如图5所示，本测试系统运行流程如下：

1)启动软件时判断用户充值余额是否充足，“是”则转向步骤2)，“否”则提示用户充值；

2)启动软件，试验人员设置相移值和标准源相位值，并启动第一过零采样电路42和第二过零采样电路43进行过零点检测；

3)MCU定时器运算出两路过零点的时间差；

4)判断计算得到的时间差与预设的相移值是否相等，“否”则转向步骤5)，“是“则转向步骤6)；

5)运用闭环控制的方法，通过串口通信电路44发送给工频磁场信号源2加快或者放慢频率的命令，转向步骤2)；

6)在设定的信号源相位上控制电子开关控制电路导通；

7)输出工频磁场。

通过对测试系统校准发现，本标准装置能从0-359°相位范围内自动控制流过磁场线圈1的电流相位与被测产品电压之间的相位，相位精度为±2°。上位机6控制软件自动采集标准源3在试验过程中的计量误差，记录被测电表8在不同相位和方位情况下的计量误差最大值，测试完成后自动判定结果数据是否合格并输出测量结果报告。试验不仅能完全满足国际建议OIML R46-1/-2:2012和欧盟MID指令(2004/22/EC)认证的技术要求，而且大大提高了检测效率和测试结果的准确性。

实施例2

如图6所示，与实施例1的不同之处在于，所述预付费模块5为扫码支付式模块，其包括充值模块55、二维码54和联网的接收器53，所述接收器53与所述上位机6连接。用户通过用手机扫码进行充值，联网的接收器接收到手机信息后，充值模块接收到充值数据，并将充值数据传给经过加密的控制软件，控制软件控制充值金额和使用系统时间的关系。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。