专利名称：一种评估机电设备使用寿命的电器仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型属于与电变量测量有关的指示或记录技术领域，涉及一种能够自动记录机、电设备累计功耗、开机次数和运行时间的电器仪表。
任何机、电设备均有特定的使用寿命，尤其是国防上使用的多种现代化武器装备，对其可靠性和使用寿命有非常严格的要求。当设备运行的时间快达到使用寿命时，处于一种不稳定状态，并可能随时出现故障，在本实用新型以前的现有技术中，对机、电设备的使用寿命，一般采用人工记录设备运行时间的方法来进行粗略评估。这种方法由于人为误差和管理不严格等因素，往往评估结果不可靠。而且，根据可靠性分析的要求，仅仅记录下设备运行的时间是远远不够的，评价设备的状态还需要了解设备的累计功耗和开机次数，这样才能客观、全面、准确地评估设备的使用寿命。
根据上述对机、电设备使用寿命评估的客观要求和国防上对现代化武器装备可靠性的要求，现有用人工进行记录的方法显然不科学也不准确。本实用新型的目的在于，提供一种能够自动记录设备的开机次数、运行时间和功耗的电器仪表，以提高对机、电设备使用寿命的可靠性、评估的准确性和提高工、矿企业对机、电设备的现代化管理水平。
现将本实用新型技术解决方案叙述如下本实用新型的基本构思是将采集到的电流、电压信号，由功率测量电路，将被测设备的瞬时功耗转换为对应的频率信号，由电源监管电路将被测设备的开、关机通电信号，同时送入单片机，通过单片机的软件编程实现对设备累计运行时间、开机次数及耗电量的记录。其特征在于本实用新型具有电流传感器及接口电路、电压采集电路、功率测量电路、单片机电路、显示器电路、电源电路和电源监管电路；电流传感器的电流信号经传感器接口电路接功率测量电路，电压信号采集电路接功率测量电路，功率测量电路输出以频率表示的功率信号至单片机电路；电源电路接电源监管电路，电源监管电路同时接传感器接口电路、单片机电路和显示器电路；显示器电路接LED显示器；电压采集电路由分压电阻R11、R12、R13构成，电压采集端接在变压器的输出端上；功率测量电路由AD7750芯片完成，电流、电压信号分别接AD7750的3、4脚和6、7脚，由20脚输出功率信号至单片机的TO端；电源监管电路由74HC04芯片和分压电阻R10构成，R10为可变电阻，74HC04的4脚接单片机的外部中断INT1、INT0输入端；单片机电路由89C2051单片机(U1)、E2PROM(93C46，U6)、被测设备状态指示电路(发光二极管D1和电阻R6)、显示状态转换电路(按钮S1、S2和电阻R7、R5)和晶振电路构成，单片机的P1.4～P1.7口与串行E2PROM相连，P1.0、P1.1口为漏极开路I/O端，P1.0、P1.3为显示状态输入信号端，单片机的串行口与显示器电路相连。
现结合附图对本实用新型作进一步说明
图1本实用新型电路原理框图(内置式)图2本实用新型电路原理框图(外置式)图3具有隔离保护作用的电压采集电路设计图4电源电路和电源监管电路设计图5功率测量电路接线示意图图6单片机电路接线示意图图1中，电流传感器采用霍尔传感器，用于测量被测设备供电线路中是否有电流流过，根据被测设备功耗的大小，可选用不同量程的传感器，传感器接口电路具有传感器负载电阻R1、R2和阻容滤波网络组R3、R4、C7、C8，当设备通电时，电流传感器的额定输出电流信号基电压采集电路输出的电压信号输入到由AD7750及外围电路构成的功率测量电路，在确保电器黑匣子的数字电路与交流220V电压隔离的情况下，经A/D转换并积分，转化为以频率表示的功率信号，输入至单片机电路中89C2051单片机TO端，由单片机计算出功耗并累加。单片机的串行口与显示器电路相连，被测数据通过串行口输送到显示器，每当单片机发送两个字节的数据后，均在显示器电路中驱动器的数据锁存控制端上施加一个正脉冲信号，驱动器锁存并译码然后将译码结果输送到LED数码管显示，当显示的数据是设备运行的累计时间和功耗时，数码管按小时、分钟方式及KWH、0.01KWH方式显示，当显示的数据为设备的通电次数时，数码管将逐位显示该数据的数值。
图2是本实用新型外置式电路原理框图，其原理与内置式相同，所不同的仅是采用89C52单片机、采用不受被测设备电源控制的开关稳压电源供电，采用LCD显示器，同时增设微型打印接口电路。
图3是电压采集电路，由分压电阻R11、R12、R13构成，电压采集端接在变压器的输出端上，以确保仪表的数字电路与交流电压的隔离，R13为可变电阻，调节R13以适应电压信号提取的要求。
图4是电源电路和电源监管电路，电源电路为串联的稳压电路，由变压器、整流桥BRIDGE、三端稳压器MC7805T和滤波电容C5、C6，构成，为电源监管电路提供所需工作电源；电源监管电路由74HC04和分压电阻R10构成，7AHC04为非门，通过调节可变电阻R10、使非门输入电压处于开门电平，在被测设备通电工作期间，输出恒为高电平，输入单片机的外部中断INT1端，作为计时启停控制信号，同时该信号的下降沿作为单片机的外部中断信号，用来实现被测设备通电次数的测量，当设备断电，该输入端的电压稍低于开门电平时，74HC04输出一个由高到低的电压跳变信号，该信号加在单片机的外部中断0(INT0)输入端上，为数据保存提供充足的时间。
图5是功率测量电路，由AD7750芯片及外围电路构成，电流信号由3、4脚输入通道1，电压信号有6、7脚输入通道2，AD7750将通道1、2信号A/D转换并积分，转化为以频率表示的功率信号，由20脚输出至单片机的TO端，外接晶振3.57954MHZ。
图6中单片机电路，由89C2051单片机(U1)、E2PROM(93C46，U6)、被测设备状态指示电路(发光二极管D1和电阻R6)、显示状态转换电路(按钮S1、S2和电阻R7、R5)和晶振电路构成，单片机的P1.4～P1.7口与串行E2PROM相连，P1.0、P1.1口为漏极开路I/O端，P1.0、P1.3为显示状态输入信号端，单片机的串行口与显示器电路输入口相连，以＂模式O＂方式向显示器电路中的驱动器发送数据，并由控制译码器将译码结果输送到LED或LCD数码管。
本实用新型的主要功能和技术参数为1、累计被测设备的工作时间。最大测量时间为999999小时59分钟，单次测量误差≤1分钟。
2、每当被测设备由通电工作状态转为断电状态时，该仪表记录开机次数一次。最大记录值99999999次。
3、精确记录被测设备功耗。最大累计功耗99999999KWH，精确至0.01KWH。
4、采用串行E2PROM保存测量数据，当被测设备断电或意外掉电时，测量数据均可被写入E2PROM。E2PROM％反复在线擦写100000次，数据保留期为100年。
5、采用八位LED或LCD数码管显示器，借助显示转换按钮，可分别显示被测设备的累计工作时间，开机次数和功耗。
本实用新型电器仪表的实施应用，必将为机、电设备的科学管理、寿命评估及设备设计提供可靠的科学依据，具有非常现实而广阔的应用价值。
权利要求1.一种评估机、电设备使用寿命的电器仪表，其特征在于具有电流传感器及接口电路、电压采集电路、功率测量电路、单片机电路、显示器电路、电源电路和电源监管电路；电流传感器的电流信号经传感器接口电路接功率测量电路，电压信号采集电路接功率测量电路，功率测量电路输出以频率表示的功率信号至单片机电路；电源电路接电源监管电路，电源监管电路同时接传感器接口电路、单片机电路和显示器电路；显示器电路接LED显示器。
2.根据权利要求1所述的一种评估机、电设备使用寿命的电器仪表，其特征在于若本实用新型采取外置式，则单片机采用89C52芯片，在单片机电路与显示器电路之间接微型打印接口电路，显示器电路接LCD显示器。
3.根据权利要求1所述的一种评估机、电设备使用寿命的电器仪表，其特征在于电压采集电路由分压电阻R11、R12、R13构成，电压采集端接在变压器的输出端上；电源监管电路由74HC04芯片和分压电阻R10构成，74HC04的4脚接单片机的外部中断INT1、INT0输入端。
4.根据权利要求1和2所述的一种评估机、电设备使用寿命的电器仪表，其特征在于单片机电路由89C2051或89C52单片机、E2PROM，、被测设备状态指示电路、显示状态转换电路和晶振电路构成，单片机的P1.4～P1.7口与串行E2PROM相连，P1.0、P1.1口为漏极开路I/O端，P10、P13为显示状态输入信号端，单片机的串行口与显示器电路相连。
专利摘要本实用新型属于与电变量测量有关的指示或记录技术领域,涉及一种自动记录设备累计功耗、开机次数和运行时间的电器仪表,具有电流传感器及接口电路、电压采集电路、功率测量电路、单片机电路、显示器电路、电源电路和电源监管电路,电压采集电路可确保仪表的数字电路与交流电压的隔离,电源监管电路可为数据保存提供充足的时间,该仪表的实施,将为机电设备的科学管理、寿命评估及设备设计提供可靠科学依据,而有现实而广阔的应用前景。
文档编号G01R31/00GK2386449SQ9923472
公开日2000年7月5日 申请日期1999年6月24日 优先权日1999年6月24日
发明者马红光, 王国华, 许建锋, 朱晓菲, 张京祥 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程学院技术开发中心