基于LabVIEW的程控電流源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專(zhuān)利屬于虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于LabVIEW的程控電流源系統(tǒng)，特別涉及一種采用LabVIEW編程可在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，具有交互界面的程控電流源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大電流發(fā)生器是一種能向負(fù)載提供恒定電流的電器設(shè)備，為各行各業(yè)低壓電器的調(diào)試和檢測(cè)提供范圍可調(diào)的大電流，廣泛用于電器設(shè)備的各種保護(hù)特性的測(cè)試。
[0003]目前，在低壓電器測(cè)試領(lǐng)域，普遍采用單相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的調(diào)壓器與低電壓大電流變壓器來(lái)構(gòu)成大電流恒流源，如實(shí)用新型專(zhuān)利CN 105005344 A公開(kāi)了一種大電流發(fā)生器，調(diào)壓器與低電壓大電流變壓器構(gòu)成大電流發(fā)生器的組合結(jié)構(gòu)，但是因調(diào)壓器存在慣性，使得電流調(diào)節(jié)慣性大，電流調(diào)節(jié)到設(shè)定值附近時(shí)容易引起振蕩，從而會(huì)影響檢測(cè)精度，另外該專(zhuān)利雖然在硬件上作了詳細(xì)的說(shuō)明，但在具體是如何通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)控制等方面沒(méi)有做出必要的說(shuō)明。又如一些文獻(xiàn)提出了一種以單片機(jī)為控制核心的恒流源控制方案，因其缺乏直觀的電流調(diào)節(jié)界面與接口，致使與其他測(cè)試系統(tǒng)整合相對(duì)麻煩。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]1、本實(shí)用新型的目的。
[0005]本實(shí)用新型解決現(xiàn)有低壓電器檢測(cè)行業(yè)所必須的一款電流源，該電流源能夠同時(shí)滿(mǎn)足寬范圍、高精度且界面友好、易與測(cè)試系統(tǒng)整合等專(zhuān)用需求，而提出了一種基于LabVIEW的程控電流源系統(tǒng)。
[0006]2、本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案。
[0007]本實(shí)用新型的基于LabVIEW的程控電流源系統(tǒng)，包括調(diào)壓裝置、保護(hù)與轉(zhuǎn)換裝置、控制裝置:
[0008]調(diào)壓裝置包括粗調(diào)調(diào)壓器、微調(diào)調(diào)壓器、微調(diào)變壓器、多變比變壓器以及低電壓大電流變壓器:工頻電源通過(guò)接觸器與粗調(diào)調(diào)壓器的一端以及微調(diào)調(diào)壓器的一端連接，粗調(diào)調(diào)壓器的調(diào)節(jié)端通過(guò)微調(diào)變壓器與微調(diào)調(diào)壓器的調(diào)節(jié)端連接，微調(diào)變壓器次級(jí)線圈的另一端與多變比抽頭變壓器Tl的一端連接，多變比抽頭變壓器Tl的三個(gè)抽頭分別通過(guò)接觸器與低電壓大電流變壓器T2初級(jí)線圈的一端連接，低電壓大電流變壓器次級(jí)線圈的一端連接導(dǎo)線，導(dǎo)線穿過(guò)電流測(cè)量電路中的電流互感器，接入待測(cè)產(chǎn)品;微調(diào)調(diào)壓器的輸出電壓基準(zhǔn)點(diǎn)在中點(diǎn)，當(dāng)微調(diào)調(diào)壓器碳刷位置在中性點(diǎn)偏上位置時(shí)，細(xì)調(diào)變壓器輸出電壓與粗調(diào)調(diào)壓器輸出電壓同相位，調(diào)壓器組總輸出電壓為兩者相加，反之則相減，即多變比抽頭變壓器Tl初級(jí)兩端的電壓等于粗調(diào)調(diào)壓器TD兩端的電壓和細(xì)調(diào)調(diào)壓器TDW次級(jí)兩端的電壓的代數(shù)和;細(xì)調(diào)變壓器BTDW次級(jí)兩端的電壓是細(xì)調(diào)調(diào)壓器TDW兩端的電壓經(jīng)細(xì)調(diào)變壓器BTDW變換得到，即可以通過(guò)改變粗調(diào)調(diào)壓器和微調(diào)調(diào)壓器的值間接改變多變比抽頭變壓器Tl初級(jí)兩端的電壓，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)壓；
[0009]所述的保護(hù)與轉(zhuǎn)換裝置包括粗細(xì)調(diào)壓器限位報(bào)警保護(hù)模塊、中位信號(hào)檢測(cè)模塊:粗細(xì)調(diào)壓器限位報(bào)警保護(hù)模塊主要由行程開(kāi)關(guān)、光電耦合器和數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn);行程開(kāi)關(guān)為粗調(diào)調(diào)壓器提供限位報(bào)警，行程開(kāi)關(guān)分別安裝在粗細(xì)調(diào)調(diào)壓器的上下限位置，粗調(diào)調(diào)壓器和微調(diào)調(diào)壓器的上下限位置信號(hào)經(jīng)光電耦合器送入數(shù)據(jù)采集卡；中位信號(hào)檢測(cè)模塊中的電流電壓互感器和傳感器同數(shù)據(jù)采集卡組合測(cè)量系統(tǒng)中線路上的電流電壓值。
[0010]控制裝置主要包括上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡，上位通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的采集，并通過(guò)采集卡的定時(shí)與計(jì)數(shù)功能產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)調(diào)壓裝置中的步進(jìn)電機(jī)。
[0011]更進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，粗調(diào)調(diào)壓器與微調(diào)調(diào)壓器通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及行程開(kāi)關(guān)XK1-XK4，粗調(diào)調(diào)壓器與微調(diào)調(diào)壓器的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的VCC端和GND端分別與行程開(kāi)關(guān)XKl和XK2的NC端相連，粗調(diào)調(diào)壓器與微調(diào)調(diào)壓器的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的A、B端分別與粗調(diào)調(diào)壓器與微調(diào)調(diào)壓器步進(jìn)電機(jī)的A、B端相連，驅(qū)動(dòng)器的DIR端和CP端分別與數(shù)據(jù)采集卡相連;上位機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入的脈沖數(shù)量決定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，脈沖的頻率決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到控制粗調(diào)調(diào)壓器與微調(diào)調(diào)壓器。
[0012]更進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，所述的行程開(kāi)關(guān)具有常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，且兩者之間存在一公共端，當(dāng)對(duì)調(diào)壓器實(shí)施限位保護(hù)時(shí)，需將微動(dòng)開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)接入調(diào)壓器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源回路，當(dāng)調(diào)壓器調(diào)節(jié)到極限位置時(shí)斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源同時(shí)又需將常開(kāi)觸點(diǎn)接入數(shù)據(jù)采集卡，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將調(diào)壓器調(diào)節(jié)到極限位置的報(bào)警信息傳到上位機(jī)。
[0013]3、本實(shí)用新型的有益效果。
[0014](I)本實(shí)用新型通過(guò)采用粗細(xì)調(diào)壓器組加變壓器的組合既大大提高了電流的調(diào)節(jié)精度，又拓展了電流調(diào)節(jié)的范圍。
[0015](2)整個(gè)電流調(diào)節(jié)過(guò)程采用閉環(huán)控制的方式實(shí)現(xiàn)，無(wú)需人工干預(yù)。
[0016](3)本實(shí)用新型摒棄了以往復(fù)位的方法，采用電壓傳感器實(shí)時(shí)采集微調(diào)調(diào)壓器觸頭與零點(diǎn)的電位差，根據(jù)電位差的大小進(jìn)行回零，而不是先回到上下限位置后再回到中位抽頭位置，這樣就可以即快又準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)微調(diào)調(diào)壓器的復(fù)位操作。
[0017](4)本實(shí)用新型具有良好穩(wěn)定性與較高的精度，電流調(diào)節(jié)精度小于0.5%，調(diào)節(jié)時(shí)間一般在4s左右，電流的調(diào)節(jié)范圍為0.1A到1500A，能夠較好的滿(mǎn)足低壓電器行業(yè)測(cè)試的要求。
[0018]綜上，本實(shí)用新型用于解決現(xiàn)有低壓電器檢測(cè)行業(yè)所必須的一款電流源，該電流源能夠同時(shí)滿(mǎn)足寬范圍、高精度且界面友好、易與測(cè)試系統(tǒng)整合等專(zhuān)用需求。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型的主要硬件結(jié)構(gòu)圖
[0021 ]圖3為本實(shí)用新型的上位機(jī)軟件程序流程圖。
[0022]圖4為E(精度)的隸屬度函數(shù)。
[0023]圖5為U(頻率相關(guān)量)的隸屬度函數(shù)。
[0024]圖6為模糊控制規(guī)則表。
[0025]圖7為電流調(diào)節(jié)界面
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使專(zhuān)利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì)本實(shí)用新型方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實(shí)用新型的技術(shù)方案范疇。
實(shí)施例
[0027]本實(shí)用新型的基于LabVIEW的程控電流源，可以輸出高精度大范圍的三相交流電流、且動(dòng)態(tài)電流輸出更新時(shí)間快，可全量程范圍內(nèi)快速連續(xù)性變化，并且具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式，操作界面簡(jiǎn)潔明了。
[0028]本實(shí)用新型主要包括以下三大模塊:調(diào)壓裝置、保護(hù)與轉(zhuǎn)換裝置和控制裝置。
[0029]上位機(jī)軟件采用數(shù)據(jù)流編程與順序結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，第一幀分支為初始化主模塊前面板，設(shè)定系統(tǒng)啟動(dòng)主模塊前面板顯示控件與輸入控件的初始值;第二幀分支為開(kāi)關(guān)控制、電流電壓檔位選擇控制以及粗細(xì)調(diào)壓器歸零操作;第三幀分支為電參量讀寫(xiě)、電流調(diào)節(jié)控制以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，其中電參量的讀寫(xiě)包括動(dòng)態(tài)模擬量的讀取和數(shù)字量的讀寫(xiě)，所述的電流調(diào)節(jié)控制、電參量讀寫(xiě)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序采用并行方式運(yùn)行，互不影響；第四幀分支為復(fù)位程序，斷開(kāi)所有開(kāi)關(guān)和繼電器。程序采用模塊化編程思想實(shí)現(xiàn)特定的功能。
[0030]調(diào)壓裝置的核心是粗