一種低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電變量測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓電涌保護(hù)器作為一種過電壓保護(hù)裝置，被廣泛使用于低壓配電系統(tǒng)的過電壓以及雷電防護(hù)領(lǐng)域。ZnO壓敏電阻是低壓電涌保護(hù)器的核心元件，由于其取消了放電間隙且直接并聯(lián)于被保護(hù)設(shè)備的兩端，會(huì)長期承受雷電流的沖擊以及系統(tǒng)過電壓的作用，最終導(dǎo)致器件本身產(chǎn)生老化劣化。而器件的老化劣化將直接導(dǎo)致泄漏電流的增大，由于泄漏電流存在熱效應(yīng)，還有可能導(dǎo)致器件發(fā)熱起火，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹫麄€(gè)配電系統(tǒng)的爆炸。為了避免上述危險(xiǎn)的發(fā)生，根據(jù)相關(guān)國標(biāo)GB50057以及GB10082中的規(guī)定，需要定期對低壓電涌保護(hù)器的老化狀態(tài)進(jìn)行檢測，從而保證器件的安全運(yùn)行。如今廣泛采用的檢測方法是進(jìn)行停電的離線檢測，而該方法存在一定的缺陷:由于每棟建筑的低壓電涌保護(hù)器數(shù)量眾多，且器件通過連接端子固定在配電柜中，采取離線檢測的方法需要針對每個(gè)低壓電涌保護(hù)器斷電后再行檢測，較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力，檢測效率極其低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置。由于低壓電涌保護(hù)器的核心元件ZnO壓敏電阻屬于多晶半導(dǎo)體材料，根據(jù)相關(guān)研究，該元件可以對外等效為一個(gè)晶界電阻同一個(gè)晶界電容并聯(lián)的器件，本實(shí)用新型旨在通過帶有量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能的電阻電容測量電路，在線測量并確定晶界電阻同晶界電容的值。
[0004]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]一種低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置，包括單片機(jī)控制模塊、Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊、第一 A/D轉(zhuǎn)換模塊、Cx/V0轉(zhuǎn)換模塊、檢波模塊、第二 A/D轉(zhuǎn)換模塊、正弦波發(fā)生器模塊；所述Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊與低壓電涌保護(hù)器相連、用于將低壓電電涌保護(hù)器的晶界電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊通過第一 A/D轉(zhuǎn)換模塊向單片機(jī)控制模塊傳輸信號(hào)；所述Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊與低壓電涌保護(hù)器相連、用于將低壓電涌保護(hù)器晶界電容值轉(zhuǎn)換為電壓值，Cx/V0轉(zhuǎn)換模塊依次通過檢波模塊和第二 A/D轉(zhuǎn)換模塊向單片機(jī)控制模塊傳輸信號(hào)。
[0006]進(jìn)一步的，還包括量程開關(guān)選擇模塊，量程開關(guān)選擇模塊包括模擬電子開關(guān)，量程開關(guān)選擇模塊分別與單片機(jī)控制模塊、Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊和Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊相連，用于根據(jù)單片機(jī)控制模塊的輸出指令選擇量程。
[0007]進(jìn)一步的，還包括正弦波發(fā)生器模塊，所述正弦波發(fā)生器模塊分別與單片機(jī)控制模塊和Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊相連，用于在單片機(jī)控制模塊的控制下向Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊傳輸信號(hào)從而對被測低壓電涌保護(hù)器提供高頻的交流源。
[0008]進(jìn)一步的，所述Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊包括連接在低壓電涌保護(hù)器晶界電阻兩端的等效電阻、以及測量電阻、虛擬開關(guān)和運(yùn)算放大器。
[0009]進(jìn)一步的，所述Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊包括連接在低壓電涌保護(hù)器晶界電阻和晶界電容兩端的等效阻抗、以及測量電阻和運(yùn)算放大器。
[0010]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)芯片以及分別與單片機(jī)芯片連接的IXD顯示器、鎖存器、頻率控制器、拓展器和存儲(chǔ)器。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0012]采用在線測試的“電隔離”技術(shù)，能夠在線獲得低壓電涌保護(hù)器的電阻和電容值，與以往將低壓電涌保護(hù)器拆下的離線方式相比，大大提高了測試效率狀態(tài)，有效節(jié)約人力以及時(shí)間，并可以及時(shí)檢測出器件的老化狀態(tài)，保護(hù)配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，應(yīng)用前景廣闊。此外，通過增加量程開關(guān)選擇模塊，能夠拓寬測試的量程范圍；采用正弦波發(fā)生器模塊，進(jìn)一步提高了測試精度。
【附圖說明】
[0013]圖1為實(shí)施例一提供的低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置原理框圖；
[0014]圖2為Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊、檢波模塊和正弦波發(fā)生器模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為第一和第二A/D轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為實(shí)施例二提供的低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置原理框圖；
[0018]圖6為量程開關(guān)選擇模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7為實(shí)施例三提供的低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0021]實(shí)施例一:
[0022]請參閱圖1，其中為本例提供的低壓電涌保護(hù)器的電阻電容在線測量裝置原理框圖，包括單片機(jī)控制模塊、Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊、第一 A/D轉(zhuǎn)換模塊、Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊、檢波模塊、第二 A/D轉(zhuǎn)換模塊、正弦波發(fā)生器模塊。其中，單片機(jī)控制模塊依次與第一 A/D轉(zhuǎn)換模塊、Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊連接，單片機(jī)控制模塊還依次與第二 A/D轉(zhuǎn)換模塊、檢波模塊、Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊相連。單片機(jī)控制模塊包括MSP430單片機(jī)以及分別與之連接的EPROM(也可以用其他存儲(chǔ)器代替)、8155拓展器、鎖存器、頻率控制器，前述單片機(jī)、擴(kuò)展器也可以根據(jù)需要采用其他型號(hào)。Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊用于測量低壓電涌保護(hù)器中晶界電阻值，而Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊用于測量低壓電涌保護(hù)器中晶界電容值。
[0023]圖2為Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)圖，其中，Rx為低壓電涌保護(hù)器中待測的晶界電阻值，Rl和R2分別為Rx兩端的等效電阻，ICl為LM358高增益雙運(yùn)算放大器，R3-R6為測量電阻，Rx/VO轉(zhuǎn)換模塊中還包括虛擬開關(guān)O?3。Rx跨接在集成運(yùn)放ICl的負(fù)輸入端以及輸出端之間，ICl的正輸入端以及R1、R2的公共端接地，測量電阻R3~R6分別與虛擬開關(guān)0~3串聯(lián)，并連接于參考電壓Uref以及集成運(yùn)放ICl的負(fù)輸入端之間，R3-R6的取值分別為10 Ω，IkQ，10kQ，IM Ω，集成運(yùn)放ICl的輸出端輸出電壓VOl。
[0024]在實(shí)際工作時(shí)，根據(jù)理想運(yùn)放“虛短”原理可知，Rl上的電壓為零，因而沒有電流通過該電阻，又根據(jù)深度負(fù)反饋時(shí)理想運(yùn)放輸出電阻為零的特性，作為負(fù)載的電阻R2不影響其輸出電壓。因此，當(dāng)基準(zhǔn)電壓VREF和測量電阻的值確定后，VOl只取決于Rx，與Rl與R2的電阻值無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了對Rx的“電隔離”，同時(shí)被測晶界電阻Rx的值直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的直流輸出電壓V01，因此，VOl能夠表征晶界電阻的大小。
[0025]圖3為Cx/VO轉(zhuǎn)換模塊和檢波模塊的電路結(jié)構(gòu)圖，其中，Rx為低壓電涌保護(hù)器的晶界電阻，Cx為低壓電涌保護(hù)器的晶界電容，Zl和Z2分別為電容Cx兩端的等效旁路電抗，IC2同樣為LM358高增益雙運(yùn)算放大器，R7為測量電阻。R7與集成運(yùn)放IC2的負(fù)輸入端相連；Rx和Cx相互并聯(lián)、跨接在IC2的負(fù)輸入端以及輸出端之間；Z1和Z2相互串聯(lián)，連接在集成運(yùn)放IC2的負(fù)輸入端以及輸出端之間，其公共端接地；集成運(yùn)放IC2的輸出端輸出電壓V02。
[0026]由于理想運(yùn)放“虛短”原理以及深度負(fù)反饋時(shí)輸出電阻為零的特性，可有效消除Zl和Z2的影響，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對Cx和Rx并聯(lián)