专利名称：远控交流电流源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种运用单片机控制的，具有远方调节功能的远控交流电流源。
背景技术：
随着用电量的日益增加，电能表的量程呈现增大的趋势，从早期的2. 5 (10) A到目 前5(60)A甚至10(100)A，大量程的电流表在进行长时间的运行试验时，需要使用模拟电流 源以降低功率损耗，通常校表台使用的电流源价格太高，运行成本高，简易的变压器降压方 式的电流源调整不方便，并且电流波动很大，为实现电能表的长期运行测试，需要使用远方 计算机控制的交流电流源，以实现对电能表的长时间自动测试。

实用新型内容为了使电流源输出稳定的电流，以实现对电能表的长时间自动测试的目的，本实 用新型提出了一种远控交流电流源，其技术方案如下一种远控交流电流源，包括控制器KZQ和总线转换器ZHQ，控制器KZQ由单片机和 外围器件构成，其特征在于控制器KZQ采用与单相电能表相同的外壳和接线端子，使用3、 4端子接入220V电源，电流互感器CT接入端子1、2，18V直流电源输出连接端子11，用于完 全断开输出电流的继电器JDl连接端子12，旋臂上止点位置开关Sl连接端子13，旋臂下止 点位置开关S2连接端子14，调压用电动机MT连接端子15、16，与上位计算机通信用的CAN 总线连接端子17、18，CAN总线驱动电路与控制器主控芯片间电气上隔离，采用独立的电源 供电并使用光电隔离器。所述的控制器KZQ包括手动调压器T2、调压电动机MT、减速机构JS，减速机构JS 驱动调压器的旋臂XB旋转，旋臂XB上安装的炭刷TS与调压器T2的接触点位置的改变实 现输出电压的变化，调压器的输出端接低压大电流输出的变流器Tl，实现电压到电流的转 换，通过调节电压间接得到大电流输出。所述的控制器KZQ采用的单片机型号为CEP2002AC，其内部具有AD转换器。通过电流互感器CT实时采集的电流值经过变换后通过接线端子1、2接入控制器， 与通过CAN总线由上位计算机送来的设定电流值进行对比，使输出电流始终保持设定值及 允许的偏差范围内，为了调压器的旋臂在允许范围内调节，设置上止点限位开关Sl和下止 点限位开关S2，当电机驱动旋臂到达上止点时，开关Sl断开，即使控制器仍有输出，电机也 停止运转，同时通过三极管NJl检测到相应的位置信号U_0VER送入单片机的P3. 2端口，单 片机停止输出继续上行的命令，并驱动电机向相反的方向运动，同样，当控制器输出电流为 零时回到下止点，开关S2断开，电机停止运行，同时通过三极管NJ2检测到相应的位置信号 D.0VER送入单片机的P3. 3端口，单片机停止输出继续下行的命令。电机的驱动采用两只N 型场效应管NK3、NK4和两只P型场效应管PK1、PK2组成的桥式驱动电路，四只场效应管由 单片机驱动，从而实现电机的正转或反转，限位开关Sl和S2接在电桥的两个上臂中。根据权利要求1所述的一种远控交流电流源，其特征在于所述的电流源还包括CAN通信接口，用于连接上位控制的主控计算机，CAN总线为双绞线，可以将多台设备连接 在同一总线上实现数据交换，所述交流电流源内部装有TTL电平到CAN总线的转换芯片，型 号是PCA82C250T，CAN总线的电源单独隔离，实用高速光电隔离器6N137。由于使用的CAN总线不能直接接入主控计算机，作为配套的设备，总线转换器具 有将CAN总线转换成RS232电平，实现使用计算机的一个通信串口控制一台或多台所述的 交流电流源以实现单相、三相或多组设备的电流控制。本实用新型有效解决了电流源调整不方便，电流波动大的问题，降低了电流源的 运行成本。

图1是实用新型远控交流电流源控制器端子及外部接线的原理图。图2是实用新型远控交流电流源的调压器结构示意图。图3是实用新型远控交流电流源的总线转换器端子及接线示意图。图4是实用新型远控交流电流源与主控计算机的连接示意图。图5是实用新型远控交流电流源的单片机及CAN接口驱动部分电路的原理图。图6是实用新型远控交流电流源的电源、电机驱动和继电器驱动部分的原理图。图7是实用新型远控交流电流源的总线转换器的电路原理图。图1和3中，由于控制器和总线转换器都使用了电能表的外壳和端子，其接线端子 的标号相同。都采用1-4和11-18。图1中JD1是外接继电器，在调压器出现异常时用于切断输出电流的，由控制器 内的单片机驱动。Tl是变流器，用于将调压器输出的电压变换成低压大电流输出，输出电压在IV以 下，最大电流输出120A;CT为电流互感器，互感器的参数应将Tl的变比考虑在内。T2为调 压器。图2中调压电机MT和减速机构JS组合为一体并安装在调压器的圆环内，输出轴 上安装旋臂XB和炭刷TS，碳刷与调压器的绕组接触实现调压。图3中C0M1和COM2是9针RS232接口，在外壳上开孔安装，设计成两个通道的 转换器，便于冗余使用。图4中电流源1-n为所述的交流电流源，与总线转换器共同连接在CAN总线上， 总线的两个端头要分别接一只120欧大电阻。计算机可以通过不同的地址编号控制每个电 流源。图7中转换器使用三组隔离电源，实现主控计算机接口、总线接口 CANl和CAN2 之间的相互隔离。
具体实施方式
图1所示，远控交流电流源由控制器KZQ、调压器T2、调压电动机MT、上止点位置 开关Si、下止点位置开关S2、继电器JD1、变流器Tl和电流互感器CT组成，CAN_H和CAN_L 连接到CAN总线，接受主控计算机的控制指令。主控计算机通过CAN总线发送来的指令，经过控制器KZQ处理后，与当前从CT采集到的电流值进行比对，再驱动调压电动机MT，经过减速机构JS，驱动调压器的旋臂XB旋 转实现调压，调压器的输出端接低压大电流输出的变流器Tl，实现电压到电流的转换，通过 调节电压间接得到大电流输出。控制器采用与单相电能表相同的外壳和接线端子，接线端子的定义是端子3和4 接入220V电源、端子1和2接入电流互感器CT、端子11输出18V直流电源、端子12驱动继 电器输出、端子13接旋臂上止点位置开关Si、端子14接旋臂下止点位置开关S2、端子15 和16接调压电动机、端子17和18用于连接与主控计算机通信用的CAN总线。图5所示，交流电流源的控制器采用的单片机U1，型号是CEP2002AC，具有内部的 AD转换器，实时采集电流互感器CT变换后通过接线端子1、2接入的电流信号，与通过CAN 总线由上位计算机送来的设定电流值进行对比，使输出电流始终保持设定值及允许的偏差 范围内。图6所示，为保证调压器的旋臂在允许范围内调节，设置上止点限位开关Sl和下 止点限位开关S2，当电机驱动旋臂到达上止点时，开关Sl断开，即使控制器仍有输出，电机 也停止运转，同时通过三极管NJl检测到相应的位置信号U_0VER送入单片机Ul的P3. 2端 口，单片机停止输出继续上行的命令，并驱动电机向相反的方向运动，同样，当控制器输出 电流为零时回到下止点，开关S2断开，电机停止运行，同时通过三极管NJ2检测到相应的位 置信号D_0VER送入单片机Ul的P3. 3端口，单片机停止输出继续下行的命令。电机的驱动 采用两只N型场效应管NK3、NK4和两只P型场效应管PK1、PK2组成的桥式驱动电路，四只 场效应管由单片机驱动，从而实现电机的正转或反转，限位开关Sl和S2接在电桥的两个上 臂中。控制器KZQ的电源使用220V交流电源，从端子3、4接入J3、J4，通过变压器分别得 到两组隔离的直流电源，一组18V电源提供调压电动机MT和继电器JDl的工作电源，并降 压稳压后得到单片机工作电源VCC，另一组+5V电源供隔离的CAN总线驱动芯片U4工作电 源。图5所示，交流电流源还使用CAN通信接口，用于连接上位控制的主控计算机，控 制器内部装有TTL电平到CAN总线的转换芯片U4，通过隔离电源+5V，高速光电隔离器UC2、 UC3与单片机实现数据交换，同时保持电气上的隔离。图4所示，使用的CAN总线不能直接接入主控计算机，作为配套的设备，总线转换 器具有将CAN总线转换成RS232电平，实现使用计算机的一个通信串口控制一台或多台所 述的交流电流源以实现单相、三相或多组设备的电流控制。图7所示，总线转换器使用电能表的外壳和接线端子，电源通过端子3和4接入 J3、J4，通过两只变压器得到三组隔离的电源VCC、UA和UB，VCC供RS232芯片Ul和U2工 作，并提供与主控计算机相连接的RS232电平信号接口 JKl和JK2，JKl和JK2用插头连接 到外壳上的9针插座上。UA和UB分别提供隔离的电源到CAN总线驱动芯片U3和U4输出 两路独立的CAN总线CANl和CAN2，可作为主控计算机的一主一备冗余通道使用。
权利要求1.一种远控交流电流源，包括控制器(KZQ)和总线转换器(ZHQ)，控制器(KZQ)由单片 机和外围器件构成，其特征在于控制器(KZQ)采用与单相电能表相同的外壳和接线端子， 使用3、4端子接入220V电源，电流互感器(CT)接入端子1、2，18V直流电源输出连接端子 11，用于完全断开输出电流的继电器(JDl)连接端子12，旋臂上止点位置开关(Si)连接端 子13，旋臂下止点位置开关(S》连接端子14，调压用电动机(MT)连接端子15、16，与上位 计算机通信用的CAN总线连接端子17、18，CAN总线驱动电路与控制器主控芯片间电气上隔 离，采用独立的电源供电并使用光电隔离器。
2.根据权利要求1所述的一种远控交流电流源，其特征在于所述的控制器(KZQ)包 括手动调压器(T2)、调压电动机(MT)、减速机构(JS)，减速机构(JS)驱动调压器的旋臂 (XB)旋转，旋臂(XB)上安装的炭刷(TS)与调压器(T2)的接触点位置的改变实现输出电压 的变化，调压器的输出端接低压大电流输出的变流器(Tl)，实现电压到电流的转换，通过调 节电压间接得到大电流输出。
3.根据权利要求1所述的一种远控交流电流源，其特征在于所述的控制器(KZQ)采 用的单片机型号为CEP2002AC，其内部具有AD转换器。
4.根据权利要求3所述的一种远控交流电流源，其特征在于通过电流互感器(CT)实 时采集的电流值经过变换后通过接线端子1、2接入控制器，与通过CAN总线由上位计算机 送来的设定电流值进行对比，使输出电流始终保持设定值及允许的偏差范围内，为了调压 器的旋臂在允许范围内调节，设置上止点限位开关(Si)和下止点限位开关(S2)，当电机驱 动旋臂到达上止点时，开关(Si)断开，即使控制器仍有输出，电机也停止运转，同时通过三 极管(NJl)检测到相应的位置信号U_0VER送入单片机的P3.2端口，单片机停止输出继续 上行的命令，并驱动电机向相反的方向运动，同样，当控制器输出电流为零时回到下止点， 开关(S2)断开，电机停止运行，同时通过三极管(NJ2)检测到相应的位置信号D_0VER送入 单片机的P3. 3端口，单片机停止输出继续下行的命令。
5.根据权利要求1所述的一种远控交流电流源，其特征在于所述的电流源还包括CAN 通信接口，用于连接上位控制的主控计算机，CAN总线为双绞线，可以将多台设备连接在同 一总线上实现数据交换，所述交流电流源内部装有TTL电平到CAN总线的转换芯片，型号是 PCA82C250T, CAN总线的电源单独隔离，实用高速光电隔离器6N137。
专利摘要本实用新型涉及一种运用单片机控制的，具有远方调节功能的远控交流电流源。包括控制器KZQ和总线转换器ZHQ，控制器KZQ由单片机和外围器件构成，其特征在于控制器KZQ采用与单相电能表相同的外壳和接线端子，使用3、4端子接入220V电源，电流互感器CT接入端子1、2，18V直流电源输出连接端子11，用于完全断开输出电流的继电器JD1连接端子12，旋臂上止点位置开关S1连接端子13，旋臂下止点位置开关S2连接端子14，调压用电动机MT连接端子15、16，与上位计算机通信用的CAN总线连接端子17、18，CAN总线驱动电路与控制器主控芯片间电气上隔离，采用独立的电源供电并使用光电隔离器。
文档编号G01R35/04GK201867489SQ201020596168
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者张建伟, 张龙, 曹敏, 杨富萍, 梁华良, 蒋跃明 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司, 云南电网公司, 昆明天龙经纬电子科技有限公司