一种智能隔离开关及断路器的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种智能隔离开关及断路器的实验装置，包括，单片机，分别与单片机电连接的电压采集电路、电流采集电路、开关量隔离采集电路、驱动输出电路、启动停止按键电路、多功能旋钮电路、液晶显示器电路和与单片机电连接的扩展静态内存电路和隔离通信电路；开关量隔离采集电路采集开关位置电压信号，经自恢复保险与瞬态保护二极管组成的保护电路后，再经由过限流电阻与滤波电容后输入隔离光耦，保证后部器件不被烧毁；有益效果是，精确测量隔离开关及断路器的分合操作时间，满足铁路沿线电网对隔离开关及断路器分合操作时间的要求。

An experimental device for intelligent isolating switch and circuit breaker

The utility model discloses an experimental device for an intelligent disconnector switch and a circuit breaker, which comprises a single chip microcomputer, a voltage acquisition circuit, a current acquisition circuit, a switching quantity isolation acquisition circuit, a driving and output circuit, a starting and stopping key circuit, a multi-function knob circuit, a liquid crystal display circuit and a single chip microcomputer respectively. Extended static memory circuit and isolation communication circuit are connected with single chip microcomputer. Switch isolation acquisition circuit collects switching position voltage signal. After the protection circuit is composed of self-recovery insurance and transient protection diode, the current limiting resistance and filter capacitor are input to isolate the optical coupler to ensure that the rear device is not burned out. The beneficial effect is to accurately measure the splitting and closing operation time of disconnectors and circuit breakers, so as to meet the requirements for the splitting and closing operation time of disconnectors and circuit breakers along the railway network.

【技术实现步骤摘要】
一种智能隔离开关及断路器的实验装置
本技术涉及一种隔离开关断路器实验仪；特别是涉及一种适用于隔离开关操作机构及断路器机构测试、测量及调试的实验装置及实验方法。
技术介绍
目前，隔离开关操作机构及断路器操作机构多采用继电控制测试装置，其中采用延时继电器进行分合控制、传统计数器进行操作次数记录，电压表电流表对驱动电压电流进行显示。其功能已经无法满足精确测量、记录、快速调试的功能要求，开发智能隔离开关断路器实验装置亟不可待。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种适用于隔离开关操作机构及断路器操作机构的实验装置及实验方法。本技术所采用的技术方案是，一种智能隔离开关及断路器的实验装置，包括，单片机，分别与单片机单向连接的电压采集电路、电流采集电路、开关量隔离采集电路、驱动输出电路、启动停止按键电路、多功能旋钮电路、液晶显示器电路；与单片机双向连接的扩展静态内存电路和隔离通信电路。所述电压采集电路，包括电压采样衰减电路、专用差分运算放大器和精密整流电路；电压信号经衰减后通过专用差分运算放大器进行信号处理后，经过精密整流电路转换为直流信号并输入到单片机AD转换引脚，通过单片机计算获得有效值电压，置内存中待用。所述电流采集电路包括霍尔电流传感器、可编程放大电路和精密整流电路；所述霍尔电流传感器获得初始电流信号，经过可编程放大电路再经精密整流电路转换为直流信号并送至单片机AD转换引脚，通过单片机计算得出有效值放入内存中待用。所述开关量隔离采集电路，包括位置信号输入端子、自恢复保险、保护瞬态二极管、限流电阻、滤波电容、输入隔离光耦和输出滤波电路；开关位置电压信号经自恢复保险与瞬态保护二极管组成的保护电路后，再经由限流电阻与滤波电容后输入隔离光耦，保证后部器件不被烧毁。所述单片机的型号是STC15W4K32S4。本技术的有益效果是，1.精确测量分合操作时间，满足铁路沿线电网对隔离开关及断路器分合操作时间的要求。2.对驱动电压、驱动电流、驱动电流最大值及当前信号位置状态进行测量与实时显示。3.对驱动电流曲线进行图形化显示并可通过多功能旋钮进行精确查看。4.测试参数可通过多功能旋钮进行快速调节保存。5.可设定实验限制条保证发生故障时自动停止确保实验安全。6.支持USB在线调试可实时查看包括动力驱动电压、电流、分合时间等参数。附图说明图1是本技术驱动装置结构总图；图2是单片机与扩展静态内存电路原理图；图3是单片机与隔离通信电路原理图；图4是单片机与电压采集电路原理图；图5是单片机与电流采集电路原理图；图6是单片机与开关量隔离采集电路原理图；图7是单片机与驱动输出电路原理图；图8是单片机与控制按键电路原理图；图9是单片机与多功能旋钮电路原理图；图10是单片机与液晶显示器电路原理图。图中：1.外部扩展静态存储器2.总线锁存器3.磁耦隔离芯片4.USB协议转换芯片5.防静电TVS6.电压采样衰减电路7.专用差分运算放大器8.精密整流电路9.霍尔电流传感器10.可编程放大电路11.精密整流电路12.位置信号输入端子13.自恢复保险14.保护瞬态二极管15.限流电阻16.滤波电容17.输入隔离光耦18.输出滤波电路19.输出隔离光耦20.续流二极管21.输出继电器22.输出端子23.按键输入处理电路24.多功能旋钮输入处理电路25.液晶显示屏电路。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明：如图1所示，本技术一种智能隔离开关及断路器的实验装置，包括单片机，分别与单片机电连接的电压采集电路、电流采集电路、开关量隔离采集电路、驱动输出电路、启动停止按键电路、多功能旋钮电路、液晶显示器电路和与单片机双向连接的扩展静态内存电路和隔离通信电路。如图2所示，扩展静态内存包括外部扩展静态存储器1和总线锁存器2；实验装置通电启动后，单片机通过扩展静态内存电路对内存进行自检，通过总线锁存器对地址进行锁存后写入读取每个内存地址确保正确无误，检测通过后开始调用外部扩展静态内存进行数据初始化，如果检测存在问题即报错显示。如图3所示，隔离通信电路，包括磁耦隔离芯片3、USB协议转换芯片4和防静电TVS5；实验仪器初始化完成后单片机可经过隔离通信电路与计算机通信，通过后部的USB接口可快速连接计算机USB接口，通过隔离通信电路可完全将计算机USB接口电源地与实验仪内部电源地完全隔离，且不影响快速对内部状态、测量值、电流曲线等数据进行快速读取和设定，防静电TVS可保护USB接口，保证在人体有静电状态下接触后，吸收静电能量保证USB协议转换芯片不被击穿。如图4所示，电压采集电路包括电压采样衰减电路6、专用差分运算放大器7和精密整流电路8；外部供电经衰减电阻衰减后进入专用差分运算放大器进行信号处理去除差模干扰信号，输出的电压信号经过精密整流电路转换为直流信号，并输入到单片机AD转换引脚进行电压值模数转换，单片机内部对信号进行每周期(50Hz)128点采样，经计算获得真实有效值电压，放入内存中待用。如图5所示，电流采集电路，包括霍尔电流传感器9、可编程放大电路10和精密整流电路11；驱动电流流经霍尔电流传感器获得初始电流信号，单片机根据信号幅值判断适合量程，并通过可编程放大电路调整放大倍数，从而获得适当的输出信号赋值以保证信噪比，输出信号经精密整流电路转换为直流信号，并送至单片机AD转换引脚进行模数转换，单片机对电流信号(50Hz)进行每周期128点采样，经计算得出有效值放入内存中待用，并确定下个周期是否调整放大倍数。如图6所示，开关量隔离采集电路，包括位置信号输入端子12、自恢复保险13、保护瞬态二极管14、限流电阻15、滤波电容16、输入隔离光耦17和输出滤波电路18；外部开关量位置电压信号输入端子接入主板后，经自恢复保险与瞬态保护二极管组成的保护电路后，再经由过限流电阻与滤波电容后输入隔离光耦，当输入位置电压信号幅值超过瞬态二极管保护动作电压后，瞬态二极管击穿短路，同时自恢复保险进行保护切断，保证后部器件不被烧毁，开关量位置电压信号，经由输入隔离光耦隔离后，经由输出滤波电路对信号进行进一步整形，此电路结构可最大程度保证被实验设备出问题时实验设备内部核心器件安全。如图7所示，驱动输出电路，包括输出隔离光耦19、续流二极管20、输出继电器21和输出端子22；单片机通过驱动输出电路完成对外信号驱动，单片机驱动输出信号经输出滤波电路消抖后，通过输出隔离光耦进行隔离输出，隔离光耦输出的驱动信号驱动继电器完成动作，续流二极管在继电器线圈断开瞬间提供续流功能，保证线圈两端不产生高压损坏其他器件，继电器触点经输出端子引向主板外部。如图8所示，控制按键电路即按键输入处理电路23，面板按钮信号与单片机连接，面板提供启动、停止、手动分闸、手动合闸4个按键功能，当按键按下按键信号经按键输入处理电路处理后得到平滑的电平信号，再送至单片机处理，单片机内部结合软件消抖程序进行二次消抖，保证信号准确无误。如图9所示，多功能旋钮即多功能旋钮输入处理电路24，信号输入主板，输入信号包括，多功能旋钮A、B相位信号及内部按键信号，经过多功能旋钮电路滤波后送至单片机I/O接口电路，结合软件处理，可对实验仪分合限制时间、限流值、过载时间及分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能隔离开关及断路器的实验装置，其特征在于，包括，单片机，分别与单片机电连接的电压采集电路、电流采集电路、开关量隔离采集电路、驱动输出电路、启动停止按键电路、多功能旋钮电路、液晶显示器电路和与单片机电连接的扩展静态内存电路和隔离通信电路；所述电压采集电路包括电压采样衰减电路（6）、专用差分运算放大器（7）和精密整流电路（8）；电压信号经衰减通过专用差分运算放大器进行信号处理后，经过精密整流电路转换为直流信号并输入到单片机AD转换引脚，通过单片机计算获得有效值电压，置内存中待用。

【技术特征摘要】
1.一种智能隔离开关及断路器的实验装置，其特征在于，包括，单片机，分别与单片机电连接的电压采集电路、电流采集电路、开关量隔离采集电路、驱动输出电路、启动停止按键电路、多功能旋钮电路、液晶显示器电路和与单片机电连接的扩展静态内存电路和隔离通信电路；所述电压采集电路包括电压采样衰减电路（6）、专用差分运算放大器（7）和精密整流电路（8）；电压信号经衰减通过专用差分运算放大器进行信号处理后，经过精密整流电路转换为直流信号并输入到单片机AD转换引脚，通过单片机计算获得有效值电压，置内存中待用。2.根据权利要求1所述的智能隔离开关及断路器的实验装置，其特征在于，所述电流采集电路包括霍尔电流传感器（9）、可编程放大电路（10）和精密整流电路（...

【专利技术属性】
技术研发人员：方正，孟凡兴，王晓炜，梁峰，伦秀春，高达贤，霍延军，高金海，王军营，
申请(专利权)人：川铁电气天津股份有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12