一種交直流通用可變電壓智能負(fù)載箱及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交直流通用可變電壓智能負(fù)載箱及其應(yīng)用，屬于電子電氣和智能測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在電源測(cè)試領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)用到大功率可調(diào)負(fù)載來(lái)測(cè)試電源的性能，然而現(xiàn)在最常用的可調(diào)負(fù)載是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的大功率滑行電阻線圈。這種電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可調(diào)負(fù)載有很多缺點(diǎn):在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)接觸子滑動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)大電流會(huì)容易出現(xiàn)打火現(xiàn)象，有時(shí)候甚至起火;大功率的電阻箱可能會(huì)占很大的地方;接觸子滑動(dòng)過(guò)程中有可能會(huì)卡住;這種調(diào)阻方式，特別慢，從阻值0%調(diào)到100%甚至可能會(huì)花幾分鐘時(shí)間。這樣會(huì)使得電源測(cè)量既費(fèi)事又容易發(fā)生危險(xiǎn)。現(xiàn)在市場(chǎng)雖然已有直接切換的電阻箱存在，但是一般都是針對(duì)某種特定電壓的，如交流220V。。這種負(fù)載箱也可以輸入小電壓如10V，但是其工作電流是非常小的。如果要保證一定的工作電流，就需要接入非常小的電阻。但如果這些小電阻被誤接入高電壓，會(huì)被燒掉(保證大電壓下不燒掉的措施是答復(fù)提高此電阻的功率，但成本將不可承受)?？傊?，現(xiàn)在不存在多種電壓下通用的負(fù)載箱。這樣就使得我們非常需要設(shè)計(jì)一個(gè)交直流通用的、在10-380V都能夠使用并且可調(diào)到比較大電流的可變電壓智能負(fù)載箱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種交直流通用可變電壓智能負(fù)載箱。
[0004]本發(fā)明還提供一種上述負(fù)載箱的工作方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種交直流通用可變電壓智能負(fù)載箱，包括控制單元、485總線、功率電阻單元、選通單元和保護(hù)電路;所述功率電阻單元包括多個(gè)與選通單元并聯(lián)的功率電阻，所述控制單元通過(guò)選通單元控制功率電阻單元中的部分或全部功率電阻并聯(lián)后接入外部電源模塊；
[0007]所述選通單元中包括與所述功率電阻數(shù)量相同的控制繼電器，控制繼電器分別與所述功率電阻相連，所述單個(gè)控制繼電器包括功率通路和檢測(cè)該控制繼電器閉合狀態(tài)的檢測(cè)端，所述閉合狀態(tài)的檢測(cè)端為控制單元提供功率電阻的接入狀態(tài);在所述功率通路上串接有交流接觸器CNl和斷路器。所述接觸器CNl的閉合由一個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)，只有接觸器CNl閉合之后功率電阻才能接入功率通路中，為了保護(hù)功率電阻，繼電器的閉合設(shè)定了一些策略，如電流大于30A時(shí)，三路繼電器閉合，即讓兩個(gè)功率電阻共同工作;在電流大于50A時(shí)，四路繼電器閉合，讓三個(gè)功率電阻共同工作，這樣的好處是保護(hù)了每一個(gè)功率電阻，因?yàn)殡娮璺至骱?，每個(gè)電阻的功率都降低了。所述負(fù)載箱中還設(shè)置工作電源為所述控制單元和選通模塊供電。
[0008]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述功率電阻單元包括13個(gè)功率電阻，所述功率電阻的阻值和功率分別為:
[0009]第一電阻:阻值4096歐姆，功率50瓦；
[0010]第二電阻:阻值2048歐姆，功率100瓦；
[0011]第三電阻:阻值512歐姆，功率150瓦；
[0012]第四電阻:阻值256歐姆，功率300瓦；
[0013]第五電阻:阻值128歐姆，功率1500瓦；
[0014]第六電阻:阻值64歐姆，功率50瓦；
[0015]第七電阻:阻值32歐姆，功率3000瓦；
[0016]第八電阻:阻值19歐姆，功率10000瓦；
[0017]第九電阻:阻值8歐姆，功率20000瓦；
[0018]第十電阻:阻值4歐姆，功率12000瓦；
[0019]第十一電阻:阻值2歐姆，功率10000瓦；
[0020]第十二電阻:阻值I歐姆，功率10000瓦；
[0021 ] 第十三電阻:阻值0.5歐姆，功率5000瓦。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述斷路器的容量為60A。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述負(fù)載箱還包括散熱系統(tǒng)，為所述負(fù)載箱進(jìn)行散熱。該散熱系統(tǒng)與為所述工作電源供電的外部220V交流電源相連。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述控制繼電器為250VAC10A兩路繼電器。
[0025]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述控制單元的型號(hào)為STC89C5A60S2。
[0026]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述保護(hù)電路包括彼此并聯(lián)的:12V電壓比較單元、24V電壓比較單元、90V電壓比較單元、220V電壓比較單元、304V電壓比較單元;在所述保護(hù)電路和控制單元之間設(shè)置有優(yōu)先級(jí)編碼器，根據(jù)電壓由高到低分配優(yōu)先接入接入外部電源模塊的功率電阻的數(shù)量。對(duì)電壓為380V—組優(yōu)先級(jí)最高，對(duì)電壓為12V—組最低，控制單元讀取優(yōu)先級(jí)編碼器的輸出即可確定電壓范圍，然后功率符合該范圍的功率電阻就可以被導(dǎo)通，而功率較低的功率電阻則不允許導(dǎo)通。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，為了避免把大電壓加到小電阻上，本負(fù)載箱有一個(gè)保護(hù)電路，如圖3所示為保護(hù)電路的原理圖，保護(hù)電路中把電壓分組:380V為一組；220V?380V為一組;90V?220V為一組；24V?90V為一組；12V?24V為一組;低于12V為一組，這樣就起到了保護(hù)的作用。
[0027]—種上述負(fù)載箱的工作方法，包括步驟如下:
[0028]其中所述負(fù)載箱的狀態(tài)包括工作狀態(tài)、故障狀態(tài)和空閑狀態(tài):
[0029]I)控制單元每次控制負(fù)載箱時(shí)先讀取負(fù)載箱狀態(tài):工作狀態(tài)、故障狀態(tài)或空閑狀態(tài)；
[0030]2)當(dāng)控制單元讀到故障狀態(tài)時(shí)，則進(jìn)行報(bào)錯(cuò)；
[0031]當(dāng)控制單元讀到空閑狀態(tài)時(shí)，則操作者通過(guò)485總線向負(fù)載箱發(fā)送設(shè)置工作電流指令；
[0032]當(dāng)控制單元讀到工作狀態(tài)時(shí)，則所述控制單元在不加電的情況下控制負(fù)載箱執(zhí)行一次
[0033]復(fù)原操作，然后操作者通過(guò)485總線向負(fù)載箱發(fā)送設(shè)置工作電流指令；
[0034]所述故障狀態(tài):指負(fù)載箱存在故障，無(wú)法使用;所述負(fù)載箱只應(yīng)答控制單元發(fā)出的讀狀態(tài)指令；
[0035]所述空閑狀態(tài):指復(fù)原后的狀態(tài)，所有控制繼電器和交流接觸器CNl斷開(kāi)；
[0036]所述工作狀態(tài):指根據(jù)控制單元控制部分或全部控制繼電器和交流接觸器CNl閉合；
[0037]負(fù)載箱啟動(dòng)后，首先執(zhí)行復(fù)原負(fù)載箱操作:如果正確執(zhí)行復(fù)原負(fù)載箱操作，則負(fù)載箱進(jìn)入空閑狀態(tài)，否則負(fù)載箱進(jìn)入故障狀態(tài)；
[0038]所述負(fù)載箱復(fù)原包括:斷開(kāi)交流接觸器CN1、斷開(kāi)所有控制繼電器、通過(guò)485總線回傳負(fù)載箱空閑狀態(tài)指令。
[0039]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述負(fù)載箱受到控制單元的控制，包括:
[0040]讀取負(fù)載箱狀態(tài)指令，讀取負(fù)載箱的實(shí)時(shí)狀態(tài)，故障狀態(tài)、空閑狀態(tài)和所述工作狀態(tài)三種狀態(tài)之一；
[0041]設(shè)置工作電流指令，操作者通過(guò)485總線向復(fù)雜箱發(fā)送設(shè)置工作電流指令；
[0042]復(fù)原負(fù)載箱指令，控制單元復(fù)原負(fù)載箱，并通過(guò)485總線回傳空閑狀態(tài)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述讀取負(fù)載箱狀態(tài)指令的執(zhí)行過(guò)程包括:
[0044]操作者通過(guò)485總線發(fā)送讀負(fù)載箱狀態(tài)指令，負(fù)載箱通過(guò)485總線回傳當(dāng)前狀態(tài)；
[0045]所述設(shè)置工作電流指令的執(zhí)行過(guò)程包括:操作者通過(guò)485總線發(fā)送設(shè)置工作電流指令，負(fù)載箱通過(guò)485總線將收到的指令原封不動(dòng)回傳給操作者，操作者確認(rèn)指令是否與發(fā)出的指令一致:
[0046]若一致，則通過(guò)485總線發(fā)送執(zhí)行指令，負(fù)載箱收到執(zhí)行指令后，設(shè)置工作電流；
[0047]若不一致，重復(fù)操作者通過(guò)485總線發(fā)送設(shè)置工作電流指令，負(fù)載箱通過(guò)485總線將收到的指令原封不動(dòng)回傳給操作者，操作者確認(rèn)指令是否與發(fā)出的指令一致;通過(guò)回傳可以確保指令的正確性，防止傳輸過(guò)程中出現(xiàn)誤碼的情況；
[0048]所述復(fù)原負(fù)載箱指令的執(zhí)行過(guò)程包括:操作者通過(guò)485總線發(fā)送負(fù)載箱復(fù)原負(fù)載箱指令，負(fù)載箱通過(guò)485總線將收到的指令原封不動(dòng)回傳給操作者，操作者確認(rèn)指令是否與發(fā)出的指令一致:
[0049]若一致，則通過(guò)485總線發(fā)送執(zhí)行指令，負(fù)載箱收到執(zhí)行指令后，復(fù)原負(fù)載箱，然后通過(guò)485總線回傳至操作者負(fù)載箱的當(dāng)前狀態(tài)為空閑狀態(tài)；
[0050]若不一致，重復(fù)操作者通過(guò)485總線發(fā)送負(fù)載箱復(fù)原負(fù)載箱指令，負(fù)載箱通過(guò)485總線將收到的指令原封不動(dòng)回傳給操作者，操作者確認(rèn)指令是否與發(fā)出的指令一致;通過(guò)回傳可以確保指令的正確性，防止傳輸過(guò)程中出現(xiàn)誤碼的情況。
[0051]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述控制單元收到設(shè)置工作電流指令后，根據(jù)電流大小作出調(diào)