一种适用于多种防雷元件特性检测的综合系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种能够适用于多种防雷元件特性检测的综合系统。
【背景技术】
[0002]目前，普通的防雷检测仪器普遍存在测量精度低、检测项目单一等现象。常见的浪涌保护器包括压敏电阻、气体放电管和TVS管三种元件，但市面上的防雷测试仪仅能对压敏电阻和气体放电管两种元件进行测试，因此功能还不是很完善。一台专用于计算机网卡防护的网络避雷器，共有8路输入输出，常出现譬如断线、交叉短路和插入损耗过大等问题。要对网络避雷器进行完全测试，需要使用FLUKE测试仪的部分功能，而一台FLUKE测试仪的价格一般都在6.5万元以上。配电线路和设备常常因为老化或杂质因素，出现绝缘强度下降的现象，容易造成漏电或雷击损坏，因此需要进行绝缘强度测试。一台常规的绝缘电阻测试仪的价格一般都要400元左右。在工业生产中，静电危害极大，因此必须做好静电防护，如何检测静电防护的效果，必须采用专用的静电测量仪器进行测试。此外，由于还没有能够实现上述所有检测项目的测试仪器，在工程施工、检测、验收时，施工及检测人员往往必须携带大量仪器，出行及其不方便。因此需要研究集成电源级防雷器(压敏电阻、气体放电管、TVS管)、信号级防雷器(断线、交叉短路、直流阻抗及插入损耗)、绝缘电阻以及静电测试功能，同时又具有测量实时温度、湿度，记录测试数据及测试时间等功能的综合检测系统。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明目的是，提供一种结构简单、集成度高、功能强、小型化、质量轻、能够高精度测量多种防雷元件特性的综合系统。
[0004]本发明的技术方案是，一种适用于多种防雷元件特性检测的综合系统，其特征在于，包括高压发生电路、闭合反馈电路、输出切换电路、恒流源电路、SPD自锁电路、和测试信号处理电路；测试信号处理电路包括信号测试接口、AD采样电路、硬件时钟、外部存储器、静电测试仪、上位机通信接口、单片机系统；另还包括信号短路、断路、插入阻抗测试电路、插入损耗接口 ；所述的高压发生电路采用推挽式变压器开关电源用以产生2000V的高压，用于提供测试压敏电阻、绝缘电阻、TVS管功能的测试电压；高压发生电路实现电压以100V/S的速率上升的功能，用于气体放电管的启动电压测试；所述的闭合反馈电路用于实现固定电压输出，通过反馈，实现电压的稳定输出；所述的恒流源电路用于压敏电阻压敏电压的测试；所述的SPD自锁电路用于气放管启动电压测试的反馈自锁，在气放管启动瞬间，自锁电路完成上升电压的停止及剩余电流的泄放；所述的输出切换电路用于实现高压输出的正负极性反转，用于测试TVS管两个方向的箝位电压；由峰值保持电路维持启动瞬间的电压，用于测试；所述的AD采样电路分为电压采样和电流采样两种，用于对电压和电流信号的采集；所述的信号短路、断路、插入阻抗测试电路用于实现信号级防雷器断线、交叉短路及直流阻抗测试；所述的插入损耗接口用于测试信号级防雷器的插入损耗。单片机系统一块MCU用于完成信号的采集、处理、存储、界面显示及相关测试操作、通讯处理；硬件时钟、外部存储器、上位机通信接口是单片机系统的外围电路。所述的硬件时钟用于记录测试时间。所述的外部存储器用于记录测试信息。所述的上位机通信接口用于电脑对仪器的数据通信。所述的信号测试接口针对常用的DB25、DB15、DB9、RJ45和RJ11等信号级防雷器的接口扩展。
[0005]设有静电测试仪、静电测试仪的输出接信号测试接口。
[0006]所述的单片机系统由3块MCU组成，联合工作，2块MCU用于信号级防雷器测试的控制及相关信号的产生，一块MCU用于完成信号的采集、处理、存储、界面显示及相关测试操作、通讯处理。
[0007]设有温湿度测试电路，所述的温湿度测试电路用于测试环境的温度和湿度。
[0008]所述的SPD自锁电路用于气放管启动电压测试的反馈自锁，在气放管启动瞬间，自锁电路完成上升电压的停止及剩余电流的泄放；
[0009]所述的SPD自锁电路用于气放管启动电压测试的反馈自锁，在气放管启动瞬间，自锁电路完成上升电压的停止及剩余电流的泄放。SPD自锁电路是具有高安全性的自锁气放管启动电压并泄放剩余电流电路，包括气放管放电端的测量回路、电流采样电路、可调基准电路、第一比较器1、基准电路、第二比较器2、自锁释放控制信号、剩余电流泄放控制电路单片机；所述的电流采样电路采用三运放差分电路对微弱电流进行放大采集，串接在气放管放电端的测量回路中，用于检测气体放电管，在施加气体放电管电压以一定速率上升时，气放管放电端测量回路中得到电流变化情况；所述的可调基准电路用于调节比较值，以便第一比较器1在气体放电管启动瞬间能够工作；第一比较器的正端接可调基准电路的输出，第一比较器的负端接电流采样电路输出，第一比较器的输出接第二比较器的正端输入；所述的第一比较器1采用比较器LM393，用于产生低电平信号即自锁信号；所述的基准电路接第二比较器的负端，用于产生第二比较器2的比较信号；所述的第二比较器2采用比较器LM393，用于对第一比较器1产生的低电平信号即锁定信号进行锁定；所述的自锁释放控制信号用于控制单片机对自锁的释放；所述的剩余电流泄放控制电路通过自锁信号来产生一个控制信号，用于控制并接在气放管放电端测量回路中的开关管或干簧继电器K801A的导通及关断；所述的自锁信号一方面用于提供给单片机停止测量的信号，另一方面用于控制剩余电流泄放电路的启动，还有一方面用于复位施加在气放管上的高压发生电路，停止高压发生电路电压的继续输出。
[0010]电路具体工作过程如下:当气体放电管自身电压低于其启动电压时，气体放电管相当于断路情况，其阻抗无限大，因此电流采样时，电压很小，第一比较器1的正端电压高于负端电压，第一比较器1输出高电平。当电流采样电压上升到气体放电管启动电压瞬间，气体放电管瞬间启动，相当于短路情况，回路中电流很大，使比较器1的负端电压高于正端电压，第一比较器1输出低电平，即产生自锁信号。第二比较器2的负端电压高于正端电压，第二比较器2输出低电平，该低电平通过自锁信号反馈线路，使第二比较器2维持输出低电平，达到锁定功能。同时自锁信号提供给单片机停止测量信号，气放管放电端的测量回路断路，开启剩余电流泄放电路，并且复位电压发生电路，停止电压的输出。
[0011]自锁释放原理:在进行新的气放管测量前，需对自锁电路进行释放。由控制MCU通过自锁释放控制信号线路给第1比较器的输出端一个持续的高电平，此时第2比较的正端电压高于负端电压，第2比较器输出高电平，泄放回路断开，MCU再次输出低电平，完成自锁释放动作。此时自锁电路可再次使用。
[0012]本发明的有益效果是，本发明提出适用于多种防雷元件特性检测的综合系统，集成了压敏电阻、气体放电管、TVS管、绝缘电阻、插入损耗、静电测试、信号级防雷器的断线、碰线、短路及其直流阻抗测试功能，同时还具有大容量存储器，可存储500测试记录，并支持环境温度，湿度的测试。具有功能多、集成度高、小型化、测量精度高、结构简单、易实现和成本低廉等有益技术效果。
【附图说明】
[0013]图1是本发明适用于多种防雷元件特性检测的综合系统功能模块图。
[0014]图2是本发明SPD自锁电路即具有高安全性的自锁气放管启动电压并泄放剩余电流电路系统功能模块图；
[0015]图3是本发明图2的电路原理图。
[0016]图4是本发明高压发生电路系统原理图。
[0017]图5是本发明恒流源电路。
[0018]图6是本发明输出切换电路图。
[0019]图7是本发明硬件时钟电路。
[0020]图8是本发明外部存储电路。
【具体实施方式】
[0021]参见图1，本发明提供的一种适用于多种防雷元件特性检测的综合系统，包括高压发生电路、恒流源电路、SPD自锁电路、AD采样电路、闭合反馈电路、输出切换电路、信号短路、断路、插入阻抗测试电路、温湿度测试电路、插入损耗接口、硬件时钟、外部存储器、静电测试仪、上位机通信接口、信号测试接口、单片机系统。所述的高压发生电路采用推挽式变压器开关电源用以产生2000V的高压，用于测试压敏电阻、绝缘电阻、TVS管等功能。同时能够实现电压以100V/S的速率上升的功能，用于气体放电管的启动电压测试。所述的恒流源电路用于压敏电阻压敏电压的测试。所述的SPD自锁电路用于气放管启动电压测试的反馈自锁，在气放管启动瞬间，自锁电路完成上升电压的停止及剩余电流的泄放。由峰值保持电路维持启动瞬间的电压，用于测试。所述的AD采样电路分为电压采样和电流采样两种，用于对信号的采集。所述的闭合反馈电路用