专利名称：隔离式高压微安表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量电流大小的隔离式高压微安表。
当对高压电气设备进行直流耐压试验时，准确地测试设备在承受高压时产生的泄漏电流的大小，是判断被试设备绝缘状况好坏的唯一手段。而为了排除杂散电流的影响以使得读数准确，通常的作法，是将普通的微安表头直接接在高压侧。但是这样一来，微安表头所接高压对操作读数人员的安全构成了威胁，特别是在升压过程中要切换量程便成为不可能，而必须降压和切断电源后才能进行量程切换，因此给试验过程带来极大的麻烦。
本实用新型的目的，乃是给高压电气设备进行直流耐压试验提供一种操作安全和方便省事的隔离式高压微安表。
参见
图1本实用新型电原理方框图，本实用新型的解决方案如下。其电路由采样发射部分和接收显示部分组成，采样发射部分具有采样及过流保护电路(1)、线性积分电路(2)、电压频率转换及整形电路(3)、振荡电路(4)和功放及输出发射电路(5)，这五个电路(1至5)中前四个电路(1至4)的输出端依次与相邻的下一个电路的输入端相接，线性积分电路(2)的负电压电源端和基准电压端均与负电压发生电路(6)的负电压输出端相连，线性积分电路(2)的正电压电源端和电压频率转换及整形电路(3)的正电压电源端均与稳压电路(7)的正电压输出端相接，稳压电路(7)的正电压输出端还接有电源指示电路(8)，采样发射部分还具有一个高通滤波及积分比较电路(9)，其输入端与电压频率转换及整形电路(3)的一个输出端相连，其输出端与一个语音集成电路(10)的输入端相连，语音集成电路(10)的输出端接有扬声器SP；接收显示部分具有交流降压电路(11)，其输出端分别与数字部分整流稳压电路(12)的输入端和模拟部分整流稳压电路(13)的输入端相连，接收显示部分还具有红外接收解调电路(14)、频率电压转换电路(15)、调零放大电路(16)和数字显示电路(17)，这四个电路(14至17)中前三个电路(14至16)的输出端依次与相邻的下一个电路的输入端相接，数字部分整流稳压电路(12)的电压输出端分别与红外接收解调电路(14)和数字显示电路(17)的电源输入端相连，模拟部分整流稳压电路(13)的电压输出端分别与频率电压转换电路(15)和调零放大电路(16)的电源输入端相接。
具有上述电路结构的本实用新型，因电路的采样发射部分处于高压端，为防止高压对测量值的影响，故应采用铁盒封装，以进行电磁场屏蔽。接收显示部分已与高压隔离，为使支撑简便，方向调节容易，可采用三角架支撑，便于实际操作。在具体使用时，应给采样发射部分的电路(4)至电路(16)加上E＋电源，比如该电源可采用镍镉电池。而接收显示部分则给交流降压电路(11)输入220V交流市电，然后将采样及过流保护电路(1)的输入端串接在进行直流耐压试验设备的高压侧而引入高压电流信号。
工作时，高压电流信号经采样及过流保护电路(1)成为取样电压，然后输送给线性积分电路(2)进行线性积分，经线性积分后的电压送到电压频率转换及整形电路(3)，经μA／f变换和整形后，输出与线性积分电压相对应频率的对称的方波信号，再经振荡电路(4)，成为用一定频率作载频的采样转换信号，送入功放及输出发射电路(5)，调制成红外光束向空间发射。置于隔离开来的低压侧的红外接收解调电路(14)，将从空间接收到的发射信号进行红外接收和解调后，送频率电压转换电路(15)进行f／μA变换，还原成电流信号，再经调零放大电路(16)调零放大，最后送数字显示电路(17)进行模数转换，转换成数字，经数字表头显示被测试设备泄漏电流的微安值。在试验过程中，高通滤波及积分比较电路(9)接受电压频率转换及整形电路(3)的方波信号，经高通滤波、积分和比较，输出信号去控制语音集成电路(10)，使得扬声器SP发出“有电危险”之类预先设置好的报警声，以提醒人们勿接近高压。试验完毕后，语音集成电路(10)停止工作，SP停止报警，即可进行高压侧的换线，有效保证了人身安全。电源指示电路(8)的作用是，当E＋电源电压高于或低于规定值时，分别作出相应指示，以提醒使用者在电源电压低于规定值时采取措施，保证采样发射部分工作电压的正常。
本实用新型将高压侧测得的微安值通过光电转换传输到低压侧的安全地带，使操作人员可清楚地读数、换挡，从而有效地与人隔离，避免了高压对人身的威胁。而且由于设置有在高压工作时的语音报警器，能对在加压时进入危险区的无关人员进行语音报警，因此安全系数更为提高。
以下结合附图和实施例对本实用新型加以进一步说明。
图1为本实用新型电原理方框图；图2为图1本实用新型的采样发射部分的一种具体电路原理图；图3为图1本实用新型的接收显示部分的一种具体电路原理图。
参见图2，采样及过流保护电路(1)由稳压管DW1、压敏电阻RVTC、电阻R1至R4、电阻RQ及电容C1组成，线性积分电路(2)由运算放大器IC1、电阻R12及电容C2组成，电压频率转换及整形电路(3)由电压频率转换集成电路IC3、施密特触发器IC4、三极管BG1、二极管B1、电阻R13至R19、电阻R34及电容C7与C9组成，振荡电路(4)由四与非门IC5、电阻R20与R21及电容C9组成，功放及输出发射电路(5)由三极管BG2、高能红外发射二极管D5至D7及电阻R22与R23组成，负电压发生电路(6)由时基集成电路IC2、二极管D2与D3、稳压管DW2与DW3、电阻R5至R11及电容C3至C6组成，稳压电路(7)由稳压管DW4、电阻R30至R32及电容C10与C11组成，电源指示电路(8)由双运算放大器IC6、双色二极管D4、电阻R24至R29及电阻R33组成，高通滤波及积分比较电路(9)由运算放大器IC7与IC8、电阻R35与R36及电容C12与C31组成，语音集成电路(10)由语音集成块IC9构成，交流降压电路(11)由带两个次级绕组的变压器8、开关K1及熔断器BX组成，数字部分整流稳压电路(12)由整流桥D1、三端集成稳压块IC10及电容C13至C16组成，模拟部分整流稳压电路(13)由整流桥Q2、三端集成稳压块IC11与IC12及电容C17至C24组成，红外接收解调电路(14)由红外接收器YH构成，频率电压转换电路(15)由电压频率转换集成电路IC13、运算放大器IC14、电阻R37至R43、电容C25至C27及电容C30组成，调零放大电路(16)由运算放大器IC15、稳压管DW5、电位器W1与W2、电阻R44至R47及电容C28与C29组成，数字显示电路(17)由数字显示表头DVM、单刀双掷开关K2及电阻R48与R49组成。
参见图2。在正常采样过程中，由R1、R2、RQ组成通流回路，RQ为取样电阻，RVTC、DW1、C1处于截止状态，全部电流从RQ上流过，在RQ上产生的压降即为取样电压。当输入过流时，在R2上会产生较大的压降，当电压超过100V时，RVTC由截止变为导通，保证R2、RQ上产生的电压不再升高，同时在RQ上压降若大于6V时，DW1击穿，使输入电压低于6V。当信号为零时，反相积分器IC1的6脚产生一基频，随取样电压的降低(取样电压为负值)输出频率逐渐提高，在满幅输入－500mV范围内，构成线性积分输出。IC3第2脚为一能隙基准电压，用来控制输出频率的大小，用BG1作温度补偿，用来稳定频率，IC3的第6、7脚构成比较器，来触发定时电路，IC3的第3脚为输出脚，输出与输入电压对应的频率信号，此信号为不对称的方波，经IC4整形后，其14脚输出为对称的方波，便于振荡发射。当IC4将信号送入IC5第6脚后，便在第10、11脚输出用40KHZ作载频的采样变换信号，送入功放级的BG2放大，使集电极电流约为100mA，经D5至D7将信号输出。为保证接接的可靠性和方向容易调节，将三只红外发射管组成准球面，增大了发射空间。IC2形成无稳振荡电路，由第3脚经电容耦合，输出负电压，供IC1第4脚，再将负电压经DW3稳压，提供IC1第2脚的输入基准电压。E＋高于6V时，D4亮绿灯，当E＋低于6V，则D4亮红灯，指示电池电压不够，需对电池充电。IC7构成高通滤波器，消除低于200HZ的频率，再经过IC8构成的积分比较器，去控制音乐集成块IC9。
参见图3，变压器B采用双12V、单9V两个次级绕组，将模拟部分与数字部分电源隔离，以减小干扰。数字部分电源输出＋5V电压，模拟部分电源输出＋8V电压。红外接收器YW可采用市售的CX20106。IC13第6脚接收YH送来的信号进行f－V转换，由IC13第1脚输出与频率相对应的电流，送IC8，IC8输出与电流对应的电压，完成f－V转换。DW5产生的2.5V基准电压通过V1分压后，将发射部分中线性放大电路设置的偏压及失调电压等进行补偿，使取样电压为omv时，输出为omv。IC9将f－V转换后的电压和调零电压进行反相求和放大，使测量电流与输出压相对应。DVN可市购，它用3 1/2 位A／D片7107构成，4位LED作显示，使读数清晰。将输入电压分200mV和2000mV档测量，即当输入电压小于200mV时，将输入电压直接显示，当输入电压大于200mV时，通过由R48和R49组成的分压器输入。
若将本实用新型的采样电阻RQ的阻值减小而换成标准分流器(有100A／75mV、300A／75mV等)，则可将本实用新型转作隔离传输千安表用，以用来测量发电机的励磁电流，从而减小因传统方法使用长线传输使回路产生压降所造成的测量误差。
权利要求1.一种隔离式高压微安表，其特征在于，电路由采样发射部分和接收显示部分组成A)采样发射部分具有采样及过流保护电路(1)、线性积分电路(2)、电压频率转换及整形电路(3)、振荡电路(4)和功放及输出发射电路(5)，这五个电路(1至5)中前四个电路(1至4)的输出端依次与相邻的下一个电路的输入端相接，线性积分电路(2)的负电压电源端和基准电压端均与负电压发生电路(6)的负电压输出端相连，线性积分电路(2)的正电压电源端和电压频率转换及整形电路(3)的正电压电源端均与稳压电路(7)的正电压输出端相接，稳压电路(7)的正电压输出端还接有电源指示电路(8)，采样发射部分还具有一个高通滤波及积分比较电路(9)，其输入端与电压频率转换及整形电路(3)的一个输出端相连，其输出端与一个语音集成电路(10)的输入端相连，语音集成电路(10)的输出端接有扬声器SP，B)接收显示部分具有交流降压电路(11)，其输出端分别与数字部分整流稳压电路(12)的输入端和模拟部分整流稳压电路(13)的输入端相连，接收显示部分还具有红外接收解调电路(14)、频率电压转换电路(15)、调零放大电路(16)和数字显示电路(17)，这四个电路(14至17)中前三个电路(14至16)的输出端依次与相邻的下一个电路的输入端相接，数字部分整流稳压电路(12)的电压输出端分别与红外接收解调电路(14)和数字显示电路(17)的电源输入端相连，模拟部分整流稳压电路(13)的电压输出端分别与频率电压转换电路(15)和调零放大电路(16)的电源输入端相接。
2.如权利要求1所述的隔离式高压微安表，其特征在于，采样及过流保护电路(1)由稳压管DW1、压敏电阻RVTC、电阻R1至R4、电阻RQ及电容C1组成，线性积分电路(2)由运算放大器IC1、电阻R12及电容C2组成，电压频率转换及整形电路(3)由电压频率转换集成电路IC3、施密特触发器IC4、三极管BG1、二极管B1、电阻R13至R19、电阻R34及电容C7与C8组成，振荡电路(4)由四与非门IC5、电阻R20与R21及电容C9组成，功放及输出发射电路(5)由三极管BG2、高能红外发射二极管D5至D7及电阻R22与R23组成，负电压发生电路(6)由时基集成电路IC2、二极管D2与D3、稳压管DW2与DW3、电阻R5至R11及电容C3至C6组成，稳压电路(7)由稳压管DW4、电阻R30至R32及电容C10与C11组成，电源指示电路(8)由双运算放大器IC6、双色二极管D4、电阻R24至R29及电阻R33组成，高通滤波及积分比较电路(9)由运算放大器IC7与IC8、电阻R35与R36及电容C12与C31组成，语音集成电路(10)由语音集成块IC9构成。
3.如权利要求1、2所述的隔离式高压微安表，其特征在于，交流降压电路(11)由带两个次级绕组的变压器B、开关K1及熔断器BX组成，数字部分整流稳压电路(12)由整流桥D1、三端集成稳压块IC10及电容C13至C16组成，模拟部分整流稳压电路(13)由整流桥D2、三端集成稳压块IC11与IC12及电容C17至C24组成，红外接收解调电路(14)由红外接收器YH构成，频率电压转换电路(15)由电压频率转换集成电路IC13、运算放大器IC14、电阻R37至R43、电容C25至C27及电容C30组成，调零放大电路(16)由运算放大器IC15、稳压管DW5、电位器W1与W2、电阻R44至R47及电容C28与C29组成，数字显示电路(17)由数字显示表头DVM、单刀双掷开关K2及电阻R48与R49组成。
专利摘要隔离式高压微安表包括由采样及过流保护、线性积分、电压频率转换及整形、振荡、功放及输出发射、负电压发生、稳压、电源指示、高频滤波及积分比较、语音集成片及扬声器等电路与元件构成的采样发射部分和由交流降压、数字与模拟部分整流稳压、红外接收解调、频率电压转换、调零放大及数字显示等电路构成的接收显示部分。该表用于高压电气设备的直流耐压试验，工作时将高压与人隔离并实行语音报警，避免了高压对人身的威胁。
文档编号G01R31/02GK2175424SQ9323456
公开日1994年8月24日 申请日期1993年8月25日 优先权日1993年8月25日
发明者周志耘, 潘新辉 申请人:周志耘