专利名称：基于虚拟仪器技术的电流发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及虚拟仪器技术领域，具体讲是一种基于虚拟仪器技术的电流发 生装置，可用作智能型低压电器的测试源装置。
背景技术：
近年来，随着微电子技术、计算机网络和数字通信技术、现场总线技术和人工 智能技术等大量的新技术被运用到低压电器产品中，使得低压电器产品向性能高、功能 多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能型低压电器方向发展。智能型低压电器都 要对各项性能进行出厂检验，合格后方可出厂。在智能型低压电器的过载保护、断相保 护和接地保护等多种保护功能检验时要求检测装置能够提供高精度的电流测试信号。目 前已有的大电流发生装置，如2004年12月13日申请的专利号为200420114077.3，名称 为“大电流发生器”和1992年3月30日申请的专利号为92205768.0，名称为“便携式 可调大电流发生器”，都没有采用粗、细调相互配合的调节方式，难于产生高精度的大 电流。此外，在智能型低压电器检验时，电流发生器输出电流一般都采用电动方式进行 调节，如果不采用闭环控制的话难于实现对电流进行高精度恒流控制，那么将直接影响 智能型低压电器性能检验的准确性和可靠性。
发明内容本实用新型的目的是提供一种输出电流精度高、电流调节范围大、抗干扰能力 强的基于虚拟仪器技术的电流发生装置。一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，包括内置有数据采集卡和虚拟仪器软 件平台的计算机、控制切换电路、电流发生器电路和电流测量电路，所述的内置有数据 采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，电流发生器 电路与控制切换电路和电流测量电路连接。本实用新型所述的电流发生器电路由接触器KM1-KM14、KM16、KM19、 KM22、KM25、断路器QF1、粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、变压器BTDWA、 自耦变压器Bla、B2a和大电流变压器B3a、B4a组成，断路器QFl的La、N相一触头 分别接La、N相的一端，断路器QFl的La相另一触头与接触器KMl的一端连接，接 触器KMl的另一端与粗调调压器TDA的一端和细调调压器TDWA的一端连接，粗相调 压器TDA的调节端与变压器BTDWA初级线圈的一端连接，变压器BTDWA初级线圈 的另一端与自耦变压器Bla的一端连接，变压器BTDWA次级线圈的一端与细调调压器 TDWA的调节端连接，变压器BTDWA次级线圈的另一端与细调调压器TDWA的固定抽 头连接，粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、自耦变压器Bla的另一端与断路器QFl 的N相另一触头连接，自耦变压器Bla的220V、150V、100V、50V、25V、12.5V端 分别与接触器KM2、KM3、KM4、KM5、、KM6、KM7的一端连接，接触器KM2、 KM3、KM4、KM5、KM6、KM7的另一端与自耦变压器B2a的一端连接，自耦变压器B2a 的 220V、180V、50V、28.75V、27.5V、25V、22.5V 端分别与接触器 KM8、KM9、 KM10、KMlU KM12、KM13、KM14 的一端连接，接触器 KM8、KM9、KM10、 KMlU KM12、KM13、KM14的的另一端与接触器KM25的一端连接，接触器KM25
的另一端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的一端连接，自耦变压器Bla、B2a的输出 端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的另一端连接，大电流变压器B3a次级线圈的一端 与接触器KM16的一端连接，大电流变压器B4a次级线圈的一端与接触器KM19、KM22 的一端连接，大电流变压器B3a、B4a次级线圈的另一端接导线Ni，接触器KM16、 KM19、KM22的另一端接导线A。本实用新型所述的控制切换电路由中间继电器ZJ1-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZZJ22、 ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43、接触器 KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、 KM25和达林顿管阵列Ul、U2、U3组成，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、 ZJ25的一端连接的导线La2与电流发生器电路中接触器KMl的另一端连接，中间继电 器 ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ25 的另一端分别与接触器 KM2-KM14、KM16、 KM19、KM22、KM25 线圈的一端连接，接触器 KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、 KM25线圈的另一端与导线Nl连接，接线端D00-D07分别与达林顿管阵列Ul的1_8 脚连接，接线端D08-D015分别与达林顿管阵列U2的1_8脚连接，接线端D016-D020 分别与达林顿管阵列U3的1-5脚连接，达林顿管阵列Ul的18-11脚分别与中间继电器 ZJ2-ZJ9线圈的一端连接，达林顿管阵列U2的18-11脚分别与中间继电器ZJ10-ZJ14、 ZJ16、ZJ19、ZJ22线圈的一端连接，达林顿管阵列U3的18-14脚分别与中间继电器 ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43线圈的一端连接，中间继电器ZJ25线圈的另一端与中 间继电器ZJl的一端连接，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ36、ZJ37、 ZJ42、ZJ43线圈的另一端、中间继电器ZJl的另一端和达林顿管阵列U1-U3的10脚接 直流电源+12V，达林顿管阵列U1-U3的9脚共同接地，接线端D00-D020与内置计算 机的数据采集卡连接。本实用新型所述的电流测量电路由电流互感器LHa、接触器KM16、KM19、 KM22和高精度电流传感器WB组成，电流发生器电路中的导线A、Nl穿过电流互感器 LHa,电流互感器LHa的Ih、Im、Il端分别与接触器KM16、KM19、KM22的一端连 接，接触器KM16、KM19、KM22的另一端与高精度电流传感器WB的一端连接，电流 互感器LHa的Io端与高精度电流传感器WB的另一端连接，高精度电流传感器WB的IA 和N端接至内置计算机的数据采集卡。本实用新型由于采用上述的技术方案，电流调节时采用粗、细调压器组相互配 合的调节方式，可以大大提高电流调节精度；采用两级多抽头自耦变压器可实现多档位 的电流输出，可大大增加电流的调接范围；整个电流调节过程在计算机闭环控制下自动 进行，抗干扰能力强，不需要人为参与，可以实现对输出电流的高精度恒流控制。

图1为本实用新型的原理框图。图2为本实用新型的电流发生器电路原理图。图3为本实用新型的控制切换电路原理图。[0012]图4为本实用新型的电流测量电路原理图。图5为本实用新型的粗调调压器接线端连接图。图6为本实用新型的细调调压器接线端连接图。
具体实施方式
参见图1，一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，可作为智能型低压电器的测 试源装置，它由内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、三相 电流发生器电路和电流测量电路组成，所述内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计 算机与控制切换电路和电流测量电路连接，三相电流发生器电路与控制切换电路和电流 测量电路连接。所述计算机安装有数据采集卡和虚拟仪器软件平台。所述虚拟仪器软件平台为NI公司生产的LABVIEW7.0图形化编程软件系统。所述数据采集卡为NI公司生产的PCI-6509多功能数据采集卡。该卡直接内置 于所述计算机主机箱的PCI插槽内，由主机箱内的电源供电。所述计算机为工业控制计算机。参见图2，电流发生器电路。电流调节过程中，首先启动粗调调压器对电流进 行调节，当检测到测试电流在上述精度范围内时，启动细调调压器组对电流进行精确调 节。自耦变压器用于扩展电流的调节范围。当被测试产品要求的测试电流比较大时， 自耦变压器的输出电压档位比较大，以便产生大的测试电流。由于被测产品的部分测试 项目大电流需要采用直接加入的方式，大电流电流源系统加入了大电流变压器。测试电 流首先在1.0倍电流值下进行精确调节，然后通过接触器组进行切换到8.0倍等规定的电 流倍数，直接使被测试产品加入测试电流进行测试。另一方面，结合低电压大电流变压 器，通过这种方式也可避免因电流调节比较缓慢，对大电流系统所要求的功率比较大的 缺点，节省了投资，提高了效率。导线A、Nl接至被测产品。参见图3，控制切换电路原理图。在导线La2与各中间继电器一端间接熔断器 1RD2,接线端D00-D020接至计算机上的数据采集卡PCI-6509对应的数字量输出通道 的0-20端，U1-U3为ULN2803NPN达林顿管阵列。参见图4，电流测量电路原理图。电流互感器LHa分为高(Ih)、中(Im)、低 (Il)三档。参见图5，粗调调压器接线端连接图。电流发生器电路中粗调调压器TDA的调 节端的接线端TDA的端点2与中间继电器ZJ42、ZJ43常开触头的一端连接，中间继电器 ZJ42、ZJ43常开触头的另一端分别与中间继电器ZJ43、ZJ42常闭触头的一端连接，接线 端TDA的端点6与中间继电器ZJ42常闭触头的另一端连接，接线端TDA的端点7与中 间继电器ZJ43常闭触头的另一端连接，通过中间继电器ZJ42、ZJ43使电流发生器电路和 控制切换电路连接。参见图6，细调调压器接线端连接图。电流发生器电路中细调调压器TDWA的 调节端的接线端TDWA的端点6与中间继电器ZJ36、ZJ37常开触头的一端连接，中间继 电器ZJ36、ZJ37常开触头的另一端分别与中间继电器ZJ37、ZJ36常闭触头的一端连接， 接线端TDWA的端点10与中间继电器ZJ36常闭触头的另一端连接，接线端TDWA的端点10与中间继电器ZJ37常闭触头的另一端连接，通过中间继电器ZJ36、ZJ37使电流发 生器电路和控制切换电路连接。 为了避免电流切入时产生较大的冲击，在调节电流的第一步要使粗调调压器调 到下限位，即使其输出电压为0，之后调节细调调压器至中间为止。然后根据智能型低压 电器性能检验要求设定所需调节的电流值，接下来就正式开始调节电流，首先通过在虚 拟仪器软件平台编写的程序控制粗调调压器进行调节，直至实际输出电流值在设定值的 士5%误差范围内，至此粗调已经结束，下面进入细调环节。细调时也是通过编程控制细 调调压器进行调节，直至实际输出电流值在设定值的士0.5%误差范围内为止，至此电流 调节结束，已经得到满足测试精度要求的电流。整个电流调节过程都是由计算机以闭环 方式控制粗、细调电动调压器自动完成的，无需人为干预。实际输出电流的测量由电流 互感器配合高精度电流传感器实现。
权利要求1.一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于包括内置有数据采集卡和虚 拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、电流发生器电路和电流测量电路，所述的内 置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，电 流发生器电路与控制切换电路和电流测量电路连接。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于所述的电流 发生器电路由接触器KM1-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25、断路器QF1、粗调 调压器TDA、细调调压器TDWA、变压器BTDWA、自耦变压器Bla、B2a和大电流变压 器B3a、B4a组成，断路器QFl的La、N相一触头分别接La、N相的一端，断路器QFl 的La相另一触头与接触器KMl的一端连接，接触器KMl的另一端与粗调调压器TDA的 一端和细调调压器TDWA的一端连接，粗相调压器TDA的调节端与变压器BTDWA初级 线圈的一端连接，变压器BTDWA初级线圈的另一端与自耦变压器Bla的一端连接，变压 器BTDWA次级线圈的一端与细调调压器TDWA的调节端连接，变压器BTDWA次级线圈 的另一端与细调调压器TDWA的固定抽头连接，粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、 自耦变压器Bla的另一端与断路器QFl的N相另一触头连接，自耦变压器Bla的220V、 150V、100V、50V、25V、12.5V 端分别与接触器 KM2、KM3、KM4、KM5、、KM6、 KM7的一端连接，接触器KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7的另一端与自耦变压 器B2a 的一端连接，自耦变压器B2a 的 220V、180V、50V、28.75V、27.5V、25V、22.5V 端分别与接触器KM8、KM9、KM10、KMlU KM12、KM13、KM14的一端连接，接 触器 KM8、KM9、KM10、KMlU KM12、KM13、KM14 的的另一端与接触器 KM25 的一端连接，接触器KM25的另一端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的一端连接，自 耦变压器Bla、B2a的输出端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的另一端连接，大电流 变压器B3a次级线圈的一端与接触器KM16的一端连接，大电流变压器B4a次级线圈的 一端与接触器KM19、KM22的一端连接，大电流变压器B3a、B4a次级线圈的另一端接 导线Ni，接触器KM16、KM19、KM22的另一端接导线A。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于所述的控 制切换电路由中间继电器 ZJ1-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZZJ22、ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、 ZJ43、接触器 KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25 和达林顿管阵列 Ul、U2、 U3组成，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ25的一端连接的导线La2与电 流发生器电路中接触器KMl的另一端连接，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、 ZJ25的另一端分别与接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25线圈的一端 连接，接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25线圈的另一端与导线Nl连 接，接线端D00-D07分别与达林顿管阵列Ul的1-8脚连接，接线端D08-D015分别与 达林顿管阵列U2的1-8脚连接，接线端D016-D020分别与达林顿管阵列U3的1-5脚 连接，达林顿管阵列Ul的18-11脚分别与中间继电器ZJ2-ZJ9线圈的一端连接，达林顿 管阵列U2的18-11脚分别与中间继电器ZJ10-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22线圈的一端连 接，达林顿管阵列U3的18-14脚分别与中间继电器ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43线 圈的一端连接，中间继电器ZJ25线圈的另一端与中间继电器ZJl的一端连接，中间继电 器 ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43 线圈的另一端、中间继电 器ZJl的另一端和达林顿管阵列U1-U3的10脚接直流电源+12V，达林顿管阵列U1-U3的9脚共同接地，接线端D00-D020与内置计算机的数据采集卡连接。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于所述的电流 测量电路由电流互感器LHa、接触器KM16、KM19、KM22和高精度电流传感器WB组 成，电流发生器电路中的导线A、Nl穿过电流互感器LHa，电流互感器LHa的Ih、Im、 Il端分别与接触器KM16、KM19、KM22的一端连接，接触器KM16、KM19、KM22 的另一端与高精度电流传感器WB的一端连接，电流互感器LHa的Io端与高精度电流传 感器WB的另一端连接，高精度电流传感器WB的IA和N端接至内置计算机的数据采集 卡。
专利摘要一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，属于虚拟仪器技术领域。包括内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、电流发生器电路和电流测量电路，所述的内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，电流发生器电路与控制切换电路和电流测量电路连接。本实用新型由于采用上述的技术方案，电流调节时采用粗、细调压器组相互配合的调节方式，可以大大提高电流调节精度；采用两级多抽头自耦变压器可实现多档位的电流输出，可大大增加电流的调接范围；整个电流调节过程在计算机闭环控制下自动进行，抗干扰能力强，不需要人为参与，可以实现对输出电流的高精度恒流控制。
文档编号G01R1/28GK201796057SQ20102029129
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者徐伟, 徐惠钢, 戴梅, 杨云飞, 谢启 申请人:常熟理工学院