專利名稱：六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)及 校驗(yàn)方法。該系統(tǒng)能夠?qū)F6密度繼電器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，并能對(duì)SF6密度繼電器性能進(jìn)行綜 合評(píng)估，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的檢驗(yàn)，從而提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平及可靠性，有效預(yù)防電力系統(tǒng)由于 SF6密度繼電器故障所引起的災(zāi)害。本發(fā)明屬于信號(hào)處理與監(jiān)測(cè)類技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以SF6氣體為滅弧介質(zhì)的SF6開(kāi)關(guān)及全密封組合電器 (GIS)已在電力系統(tǒng)中廣泛使用，正在逐步取代以前的多油式、少油式、真空式斷路器。它具 有體積小、重量輕、容量大、成套組裝、維修量小等優(yōu)點(diǎn)，這些都是傳統(tǒng)斷路器無(wú)法比擬的。 然而，SF6氣體的泄漏及SF6氣體在寒冷狀態(tài)下的液化會(huì)導(dǎo)致設(shè)備絕緣能力的下降，甚至造 成嚴(yán)重事故等。因此，SF6電氣設(shè)備的整體密封性能便成為SF6電氣設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)。 這一指標(biāo)通常以密度繼電器或稱密度控制器、密度監(jiān)視器來(lái)反映。一臺(tái)密封性能良好的SF6 電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的有毒物質(zhì)含量較少、濕度較小、密度值穩(wěn)定不變。SF6密度繼電器是近幾年來(lái)在SF6電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用的一種新型安全保護(hù)自動(dòng) 裝置，是一種帶溫度補(bǔ)償?shù)膲毫刂破鳎壳爸饕詸C(jī)械式密度繼電器為主。它的主要作用 是檢測(cè)電氣設(shè)備本體中SF6氣體密度的變化。如果SF6氣體發(fā)生泄漏或液化，密度繼電器會(huì) 通過(guò)保護(hù)回路發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果密度進(jìn)一步下降，閉鎖開(kāi)關(guān)將發(fā)生動(dòng)作，以保護(hù)設(shè)備、防 止事故的發(fā)生。因此密度繼電器的準(zhǔn)確性和可靠性是關(guān)系到電氣設(shè)備及電網(wǎng)安全的重要保 障，檢驗(yàn)其工作的可靠性和準(zhǔn)確性都是十分必要的。因?yàn)镾F6密度繼電器失靈或失準(zhǔn)造成 的事故或事故隱患廣泛的存在。1997年1月開(kāi)始實(shí)施的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試 驗(yàn)規(guī)程》也已明確要求"SF6氣體密度監(jiān)視器(包括整定值)、壓力表檢驗(yàn)”在大修后、必要 時(shí)或1-3年內(nèi)必須進(jìn)行檢驗(yàn)。正因如此，研制高精度、使用方便的SF6密度繼電器校驗(yàn)儀勢(shì) 在必行。SF6氣體中的水分含量也是SF6氣體的一個(gè)重要指標(biāo)。SF6氣體經(jīng)電弧分解后會(huì)產(chǎn) 生粉末狀的沉淀物。這些沉淀的固體受潮后呈半導(dǎo)體的特性，使絕緣性能大幅下降。曾有 三臺(tái)220kV的SF6斷路器因SF6含水較多而導(dǎo)致40kA開(kāi)斷失敗，斷口間因絕緣能力不足在 恢復(fù)電壓峰值附近擊穿。同是這三臺(tái)設(shè)備，未更新任何部件，緊緊換了干燥的氣體之后，就 順利地通過(guò)了 40kA開(kāi)斷實(shí)驗(yàn)。這說(shuō)明了 SF6氣體的水分含量同樣嚴(yán)重影響著電氣設(shè)備的性 能。在實(shí)際運(yùn)行中，水分進(jìn)入斷路器設(shè)備的途徑很多。例如，新充入的SF6氣體本身含有微 量水分，設(shè)備部件在工作過(guò)程中吸附的水分，設(shè)備安裝時(shí)從大氣帶入的水分以及設(shè)備密封 圈中滲入的水分等等。這些因素都可能導(dǎo)致SF6氣體含水量超標(biāo)。運(yùn)行過(guò)程中SF6斷路器 (GCB)在額定氣壓為0. 3 0. 5MPa時(shí)的水分體積分?jǐn)?shù)允許值為600X 10_6。由此可見(jiàn)，SF6 設(shè)備中的水分含量一般是很少的(微量的)，所以對(duì)其含水量的測(cè)量稱為微水測(cè)量。SF6氣 體微水量同樣是SF6氣體狀態(tài)的重要參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量的探索研究和試驗(yàn)總結(jié)，提供 了一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，采用8位高檔微處理器，對(duì)SF6密度繼電 器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，準(zhǔn)確獲得其運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算及推理，判斷出SF6 密度繼電器是否正常工作；采用精確的傳感器對(duì)相關(guān)測(cè)量值進(jìn)行采集，利用的先進(jìn)信號(hào)處 理技術(shù)及算法提取特征量，并結(jié)合系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)智能推理及故障診斷功能；解決了現(xiàn)有技 術(shù)中無(wú)法對(duì)六氟化硫密度繼電器進(jìn)行校驗(yàn)的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下由基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、智能控制 輸出單元組成；所述AVR單片機(jī)智能控制及處理單元選擇了 ATMEL公司的ATmegal28單片機(jī)作為 主控制器；所述數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集模擬量輸出或數(shù)字量輸出的傳感器信號(hào)，由A/D采 樣、數(shù)字I/O接口、開(kāi)關(guān)量采集、模擬信號(hào)調(diào)理電路及數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路組成；ADS7841芯片 和數(shù)字I/O接口則分別采集調(diào)理后的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；開(kāi)關(guān)量采集模塊采集密度繼電 器的報(bào)警和閉鎖信號(hào)；模擬信號(hào)調(diào)理電路對(duì)模擬量傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和濾波；數(shù) 字信號(hào)調(diào)理電路對(duì)數(shù)字量傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元由EEPROM存儲(chǔ)器構(gòu)成；所述智能控制輸出單元包括液晶顯示模塊、鍵盤(pán)、微型打印機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路單元和日 歷時(shí)鐘芯片。本發(fā)明的校驗(yàn)方法包括下述步驟包括密度測(cè)試、濕度測(cè)試、數(shù)據(jù)記錄查詢和系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定四個(gè)步驟；所述密度測(cè)試步驟為當(dāng)氣壓下降至報(bào)警或閉鎖壓力值時(shí)，密度繼電器的報(bào)警或 閉鎖開(kāi)關(guān)閉合，控制電路通過(guò)光耦采集開(kāi)關(guān)量進(jìn)入中斷程序，壓力傳感器采集報(bào)警或閉鎖 壓力值，中斷返回后，系統(tǒng)程序根據(jù)全局變量標(biāo)志位來(lái)判斷中斷的類型，在測(cè)量完最后一個(gè) 校驗(yàn)值后，電機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行返回值的測(cè)量；全部返回值測(cè)量完后，電機(jī)自動(dòng)調(diào)整管路氣壓使之 恢復(fù)到額定值，一次測(cè)量過(guò)程完成；所述濕度測(cè)試步驟為首先將測(cè)試管路與濕度測(cè)試口連接好，打開(kāi)測(cè)試口，關(guān)閉氣 缸閥門(mén)，濕度測(cè)試閥打開(kāi)；由于濕度測(cè)試時(shí)本體閥門(mén)是打開(kāi)的，這時(shí)由于被測(cè)本體的氣壓遠(yuǎn) 大于校驗(yàn)儀測(cè)試管路的氣壓，被測(cè)本體氣體將向測(cè)試氣路流動(dòng)，由于濕度測(cè)試閥打開(kāi)，管路 中的殘余氣體被排除，一定延時(shí)后，關(guān)閉濕度測(cè)試閥，通過(guò)AD采集濕度傳感器的輸出信號(hào)， 得到被測(cè)本體氣體的濕度值；所述數(shù)據(jù)記錄查詢步驟為測(cè)試數(shù)據(jù)全部記錄在外置的EEPROM 24LC512中，根據(jù) 需求，按設(shè)備編號(hào)和測(cè)試日期查詢測(cè)試記錄；所述系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定步驟為日歷時(shí)鐘芯片為每次測(cè)量結(jié)果提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息， 時(shí)間設(shè)定程序使用戶可以方便的更改當(dāng)前時(shí)間；時(shí)間設(shè)定時(shí)，用戶需在主菜單選擇參數(shù)設(shè) 定選項(xiàng)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定的界面，在界面中用戶輸入時(shí)間，包括年、月、日、時(shí)、分，確定后， 控制電路通過(guò)I2C總線將時(shí)間信息寫(xiě)入日歷時(shí)鐘芯片PCF8563，完成時(shí)間的設(shè)定。本發(fā)明的工作原理如下
本發(fā)明是在明確SF6密度繼電器工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。目前，密度繼電器主 要有數(shù)字式和機(jī)械式兩種，但目前，數(shù)字式密度繼電器應(yīng)用很少，主要以機(jī)械式密度繼電器 為主。典型的機(jī)械式密度繼電器如圖1所示。機(jī)械式密度繼電器的工作原理如下預(yù)充氣 室內(nèi)充有額定壓力的SF6氣體，忽略其微量的泄漏，將該預(yù)充氣室作為標(biāo)準(zhǔn)氣室。該氣室通 過(guò)波紋管與被檢測(cè)的氣室相連。如果被檢測(cè)的氣室發(fā)生泄漏，波紋管將在壓力差的作用下 發(fā)生壓縮，并通過(guò)雙金屬片帶動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)給出報(bào)警或閉鎖信號(hào)?？刂齐娐返囊粋€(gè)重要功能 就是采集閉鎖或報(bào)警開(kāi)關(guān)閉合時(shí)刻的管路氣體壓力值，因此需要解決開(kāi)關(guān)量的采集問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的特點(diǎn)，結(jié)合微處理器技術(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論設(shè)計(jì)出了一種新的氣路 方案，該SF6氣路工作原理如圖2所示。校驗(yàn)儀采用了高精度溫度、壓力和濕度傳感器，由 微處理器控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)氣缸活塞的伸縮動(dòng)作，從而改變密度繼電器中的氣體壓力。密 度測(cè)試過(guò)程如下①通過(guò)SF6電氣設(shè)備的充氣接口連接測(cè)試儀(密度繼電器與SF6設(shè)備主 氣室在校驗(yàn)前處于斷開(kāi)狀態(tài))，形成連通氣路；②開(kāi)啟氣缸閥門(mén)，此時(shí)由于密度繼電器中的 壓力值大于連通氣路中的壓力值，密度繼電器中的SF6氣體向氣缸緩慢流動(dòng)；③根據(jù)微處理 器中設(shè)定的額定壓力值，控制活塞運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到給定壓力，完成密度繼電器額定壓力的設(shè)置 過(guò)程；④等待一段時(shí)間后，控制活塞拉伸，使管道中的氣體壓力逐漸減小，當(dāng)氣體壓力衰減 到一定程度時(shí)，校驗(yàn)儀的密度繼電器產(chǎn)生報(bào)警(或閉鎖)動(dòng)作，在SF6氣體密度繼電器報(bào)警 (或閉鎖)動(dòng)作的同時(shí)，采集相應(yīng)時(shí)刻的氣路壓力值，將該值進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，換算為20°C時(shí) 的標(biāo)準(zhǔn)值，把該值與密度繼電器報(bào)警(或閉鎖)的額定值比較即可判斷繼電器工作是否正 常。進(jìn)行濕度測(cè)試時(shí)的管路連接方法與密度測(cè)試相同。此時(shí)，氣缸閥門(mén)關(guān)閉，首先打開(kāi)本體 閥門(mén)和濕度管路的電磁閥，利用壓力差讓本體中的氣體把濕度管路中的殘余氣體排出，保 證測(cè)量的是本體氣體的濕度。然后關(guān)閉電磁閥進(jìn)行本體氣體濕度的測(cè)試，即可獲得濕度值。 控制電路主要由液晶顯示、鍵盤(pán)、驅(qū)動(dòng)電路、微型打印機(jī)、EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、A/D采樣、日歷 時(shí)鐘、開(kāi)關(guān)量采集以及電源等模塊組成，如圖3所示。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下(1)采用高性能的單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)與控制，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行 穩(wěn)定的氣動(dòng)平臺(tái)，氣動(dòng)元件采用高性能的元件，性能穩(wěn)定可靠。(2)校驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需恒溫室，可以在任意有效溫度范圍內(nèi)對(duì)SF6氣體密度繼電器進(jìn) 行校驗(yàn)，自動(dòng)完成壓力測(cè)量和20°C值轉(zhuǎn)換，從而完成了壓力、溫度間的動(dòng)態(tài)自動(dòng)補(bǔ)償。(3)配有多種型號(hào)氣路接頭，方便校驗(yàn)儀氣路的連接，校驗(yàn)時(shí)無(wú)需拆卸密度繼電 器，可以對(duì)其進(jìn)行在線校驗(yàn)；采用進(jìn)口接口裝置，保證了氣路密閉性，大大提高了測(cè)量精度； 具有廣泛的適用性，可以根據(jù)待校驗(yàn)的密度繼電器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，適用于不同型號(hào)的密度 繼電器校驗(yàn)。(4)帶有高精度時(shí)鐘芯片，為測(cè)量結(jié)果提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息，采用可涓流充電紐扣 電池，設(shè)備上電時(shí)自動(dòng)充電，無(wú)需更換電池；能同時(shí)存儲(chǔ)32個(gè)設(shè)備的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以為每個(gè) 設(shè)備存儲(chǔ)35次測(cè)試結(jié)果，并具有掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能；具備多樣化、人性化的數(shù)據(jù)查詢方式， 有利于快速準(zhǔn)確地查詢所需歷史數(shù)據(jù)；具有方便快捷的打印設(shè)備，可以根據(jù)需要任意選擇 要打印的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以報(bào)表式進(jìn)行打印，清晰明了。(6)系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，安裝方便，占地空間小，具有高可靠、長(zhǎng)壽命、強(qiáng)抗電磁干擾功 能。
另外，本發(fā)明通過(guò)控制電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)活塞氣缸運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)密 度繼電器自動(dòng)充氣和放氣，在充放氣的過(guò)程中采樣電路采集傳感器信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理器處理 后得到閉鎖和報(bào)警壓力值，將該值與被測(cè)密度繼電器的額定值比較即可判斷密度繼電器是 否工作正常，整個(gè)測(cè)試過(guò)程完全在控制電路的控制下自動(dòng)進(jìn)行，同時(shí)，本發(fā)明集成了濕度測(cè) 試的功能，可以進(jìn)行氣體濕度的測(cè)量；并且，自動(dòng)化程度高、氣密性好、功能多樣，填補(bǔ)了相 關(guān)領(lǐng)域的空白。


圖1為機(jī)械式密度繼電器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)氣路原理圖。圖3為本發(fā)明控制電路總體方框圖。圖4為本發(fā)明密度測(cè)試流程圖。圖5為本發(fā)明濕度測(cè)試流程圖。圖6為本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖。圖7為本發(fā)明按設(shè)備編號(hào)查詢的程序流程圖。圖8為本發(fā)明按日期查詢的程序流程圖。圖9為本發(fā)明系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定流程圖。圖中，1、連接被測(cè)氣室管路，2、預(yù)充氣室，3、金屬波紋管，4、雙金屬片，5、微動(dòng)開(kāi) 關(guān)，6、密度繼電器，7、濕度傳感器，8、電磁閥，9、氣缸閥門(mén)，10、壓力傳感器，11、溫度傳感器， 12、氣缸，13、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具體描述如下。實(shí)施例本發(fā)明為一種SF6密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其主要由基于AVR單片機(jī)智能控制及處 理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、智能控制輸出單元組成。校驗(yàn)方法由密度測(cè)試、濕度 測(cè)量、系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定和數(shù)據(jù)查詢幾個(gè)部分組成。所述AVR單片機(jī)智能控制及處理單元選擇了 ATMEL公司的ATmegal28單片機(jī)作 為主控制器，ATmegal28單片機(jī)是整個(gè)控制電路的核心。ATmegal28單片機(jī)是ATMEL公司 的8位高檔微處理器，它基于AVR RISC結(jié)構(gòu)和Harward體系，具有高性能、低功耗的特點(diǎn)。 ATmegal28單片機(jī)內(nèi)自帶128K bytes的FLASH和4K的e印rom，同時(shí)自帶SPI、TWI (I2C)等 接口，這些資源為系統(tǒng)硬件帶來(lái)了很大的方便，減少了外圍電路的設(shè)計(jì)，節(jié)約了硬件成本。 利用ATmegal28單片機(jī)內(nèi)的8位或16位定時(shí)器，可以很好地完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)地控制。所述數(shù)據(jù)采集單元是由A/D采樣、數(shù)字I/O接口、開(kāi)關(guān)量采集、模擬信號(hào)調(diào)理電路 及數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路組成，負(fù)責(zé)采集模擬量輸出或數(shù)字量輸出的傳感器信號(hào)。模擬信號(hào)調(diào) 理電路對(duì)模擬量傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和濾波；數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路對(duì)數(shù)字量傳感器輸 出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。ADS7841芯片和數(shù)字I/O接口則分別采集調(diào)理后的模擬信號(hào)和數(shù) 字信號(hào)。A/D采樣電路主要是采集壓力和濕度傳感器輸出的信號(hào)。由于僅需采集兩路信號(hào)， 且單片機(jī)剩余引腳有限，因此選用了 4路串行AD芯片ADS7841，ADS7841采用同步串行接口，與單片機(jī)僅有5個(gè)引腳相連，當(dāng)200kHz吞吐速率時(shí)12位ADS7841的典型功耗為2mW，轉(zhuǎn) 換時(shí)間小于1. 6ms,ADS7841的通道0和通道1分別采集濕度和壓力傳感器的信號(hào)，AD S7841 參考電壓為5V。由于濕度和壓力傳感器均為4-20mA電流輸出，因此分別連接了 250 Ω的采 樣電阻進(jìn)行采樣。開(kāi)關(guān)量采集模塊采集密度繼電器的報(bào)警和閉鎖信號(hào)，開(kāi)關(guān)量的采集采用 光耦TLP521-4來(lái)實(shí)現(xiàn)，TLP521-4內(nèi)含四路光電耦合電路，可以通過(guò)判斷其輸出引腳的電平 高低采集開(kāi)關(guān)量信息。系統(tǒng)所用傳感器包括CERALINE-S壓力變送器、DMT142露點(diǎn)變送器 即濕度傳感器。溫度的采集使用DS1620芯片，DS1620芯片是美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的新型 溫度敏感器件，它以數(shù)字量輸出溫度測(cè)量值，具有測(cè)量范圍寬、傳輸距離遠(yuǎn)、溫度可靠等特 點(diǎn)，可以很方便地以串行方式與PC機(jī)或單片機(jī)連接，組成智能溫度測(cè)量?jī)x或智能溫度檢測(cè) 系統(tǒng)。DS1620通過(guò)高溫系數(shù)振蕩器控制低溫系數(shù)振蕩器的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)溫度的數(shù)字 量出。首先，溫度寄存器和計(jì)數(shù)器預(yù)置_55°C的基準(zhǔn)值，若溫度寄存器與計(jì)數(shù)器在脈沖周期 結(jié)束之前為0，則溫度寄存器增數(shù)，直至溫度寄存器中的數(shù)值為被測(cè)溫度值，DS1620芯片與 單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位三線完成通訊。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元由EEPROM存儲(chǔ)器構(gòu)成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能是將用戶的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn) 行保存便于用戶后續(xù)的查詢，因此設(shè)計(jì)中選用了 24LC512作為外部EEPROM芯片，該芯片容 量為512千位，即64K，24LC512為單電源供電，工作電壓低至1. 8V，采用低功耗CMOS技術(shù)， 典型工作電流為1mA，典型待機(jī)電流為1 μ A，工業(yè)級(jí)溫度。24LC512具有寫(xiě)保護(hù)功能，讀寫(xiě)次 數(shù)高達(dá)1000000次，4LC512采用I2C總線通信，具有單字節(jié)寫(xiě)入、整頁(yè)寫(xiě)入、單字節(jié)讀取、整 頁(yè)讀取等多種讀寫(xiě)模式，寫(xiě)操作時(shí)間小于5ms，讀單字節(jié)操作時(shí)間經(jīng)實(shí)際使用測(cè)試一般在幾 十微秒。應(yīng)用中用單片機(jī)的I/O端口模擬I 2C總線時(shí)序與24LC512芯片進(jìn)行通信，完成讀 寫(xiě)操作。所述智能控制輸出單元包括液晶顯示、鍵盤(pán)、微型打印機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路單元。液晶模 塊選用點(diǎn)陣為240*128、控制器為T(mén)6963C的液晶模塊，該液晶模塊自帶負(fù)壓生成電路，因此 不用額外設(shè)計(jì)負(fù)壓生成電路。T6963C液晶顯示器控制器多用于中小規(guī)模的液晶顯示器件， 常被裝配在圖形液晶顯示模塊上，以內(nèi)藏控制器型圖形液晶顯示模塊的形式出現(xiàn)。鍵盤(pán)設(shè) 計(jì)采用了 4行4列的矩陣式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)8個(gè)引腳分別通過(guò)限流電阻與單片機(jī)的I/O端口相 連。鍵盤(pán)是同儀器面板的面膜一同設(shè)計(jì)。各個(gè)按鍵的含義如下0 9位數(shù)字鍵，同時(shí)2、8、 4、6分別具有上、下、左、右選擇菜單的功能；ENT鍵即Enter鍵，表示確認(rèn)，ESC鍵表示退出， PRT鍵表示打?。淮送膺€具有光標(biāo)左移位和右移位鍵，以及關(guān)閉蜂鳴器的靜音鍵。為了便于 用戶將測(cè)試記錄輸出保存，設(shè)計(jì)了微型打印機(jī)模塊。微型打印機(jī)選取了沈陽(yáng)新榮達(dá)電子有 限公司的RD-E型熱敏微型打印機(jī)。該微型打印機(jī)專為儀器儀表面板安裝打印機(jī)而設(shè)計(jì)，采 用獨(dú)特的面板式嵌入結(jié)構(gòu)，可將整個(gè)打印機(jī)固定在儀表面板上。換紙方式為前面板換紙，十 分方便。其中，E型為超薄緊湊設(shè)計(jì)，面板安裝開(kāi)孔尺寸僅為76mmX76mm，深度僅45mm，可 容納直徑為33mm的打印紙卷?？刂瓢鍨榉缐m設(shè)計(jì)安裝，采用原裝進(jìn)口打印頭，有效確保打 印效果與打印機(jī)的使用壽命。RD-E微型打印機(jī)同時(shí)具有并口和串口通訊功能，并行接口與 CENTRONICS標(biāo)準(zhǔn)兼容，接口連接器選用26線雙排針插座；串行接口與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容或 TTL電平，接口連接器選用DB-9孔座或5線單排針型插座。打印控制命令與IBM和EPSON 打印機(jī)兼容。在應(yīng)用中采用串口 TTL電平通訊方式，即用單片機(jī)的串口 1與微型打印機(jī)直 接連接，采用TTL電平進(jìn)行通訊。在使用前，首先利用隨機(jī)字模生成軟件生成所需漢字的字模，然后通過(guò)并口線下在到微型打印機(jī)中。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路部分由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥驅(qū)動(dòng)電路組成。為了使氣路 氣壓在測(cè)試過(guò)程中緩慢改變，步進(jìn)電機(jī)處在低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)。由于步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)行 時(shí)存在較大振動(dòng)和噪聲，因此必須有專門(mén)的細(xì)分電路來(lái)改善步進(jìn)電機(jī)低頻性能。步進(jìn)電機(jī) 的選擇與本發(fā)明機(jī)械平臺(tái)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，本發(fā)明機(jī)械平臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)滾 珠絲杠，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)從而將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，由于滑塊與氣缸的活塞 端連接，滑塊的直線運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)換為氣缸活塞的直線運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所選電機(jī)為合利時(shí)公司的 56BYG25C-SASSBL-0241型號(hào)兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，該型號(hào)電機(jī)靜態(tài)相電流為2. 4A，保持轉(zhuǎn) 矩1. 04N,重量0. 6Kg，并選購(gòu)了與該電機(jī)配套的SH-20403兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng) 器，該驅(qū)動(dòng)器為IOV 40V直流供電，H橋雙極恒流驅(qū)動(dòng)，最大輸出電流3A，最大64細(xì)分的 七種可選細(xì)分模式；控制方面，利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器0產(chǎn)生PWM波，將該信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)器 的脈沖輸入端，同時(shí)將單片機(jī)的PC2 口與驅(qū)動(dòng)器的方向控制端相連，當(dāng)PC2輸出高電平時(shí)電 機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)PC2輸出低電平時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。氣路電磁閥選用常閉型直流24V兩位三通電磁閥。 由于單片機(jī)I/O端口的電流驅(qū)動(dòng)能力有限，故需要選擇額外的驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁閥。在 設(shè)計(jì)中選用了 ULN2003作為電磁閥驅(qū)動(dòng)芯片，ULN2003是ST公司生產(chǎn)的高電壓、大電流驅(qū)動(dòng) 芯片，內(nèi)有七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成的高耐壓、大電流達(dá)林頓陣列，ULN2003的每一對(duì)達(dá)林 頓管都串聯(lián)一個(gè)2. 7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連， 每路的電流額定值為500mA，峰值可達(dá)600mA，同時(shí)ULN2003內(nèi)部含有續(xù)流二極管，可以直接 驅(qū)動(dòng)繼電器。日歷時(shí)鐘芯片是電話、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表中應(yīng)用比較廣泛的器 件，隨著集成技術(shù)的發(fā)展，各種高精度、低功耗、低成本、可編程的時(shí)鐘/日歷芯片不斷推 出，使得各種I2C總線通訊更加簡(jiǎn)潔，可靠性更高。PCF8563與外圍電路的連線簡(jiǎn)單，包括 內(nèi)部振蕩器的輸入輸出端，一個(gè)中斷輸出端，一個(gè)串行數(shù)據(jù)端(SDA)，一個(gè)串行時(shí)鐘輸人端 (SCL)以及輸出時(shí)鐘端(CLKOUT)。片內(nèi)內(nèi)部時(shí)鐘有4種報(bào)警功能，內(nèi)部含有低壓檢測(cè)并進(jìn) 行可編程時(shí)鐘輸出。PCF8563的主要特性如下四種報(bào)警功能和定時(shí)器功能；40KHz I2C總 線；內(nèi)部含有復(fù)位電路，振蕩器電路和內(nèi)部低壓檢測(cè)電路；具有中斷輸出和可編成時(shí)鐘輸 出；超低功耗和寬電壓范圍，可在1.0V和5. 5V電壓下工作。電源模塊的設(shè)計(jì)主要考慮供電電壓及驅(qū)動(dòng)能力。首先從供電電壓方面來(lái)看，傳感 器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電磁閥等器件要求24V供電，其它芯片均為5V供電。從驅(qū)動(dòng)能力上分析， 電機(jī)驅(qū)動(dòng)和微型打印機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)電流最大。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需相電流為2. 4A，微型打印 機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流一般在1. 5A左右，其工作電壓為5V。據(jù)此選擇了 24V和5V的開(kāi)關(guān)電源模塊， 其中24V電源的電流可達(dá)4A，5V電源的電流可達(dá)3A，足以滿足需要。在電源輸入端增加了 0. 1 μ和47 μ的電容以進(jìn)行濾波。本發(fā)明一種SF6密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的校驗(yàn)方法分為密度測(cè)試、濕度測(cè)量、系統(tǒng)設(shè) 定和數(shù)據(jù)查詢四個(gè)部分。開(kāi)機(jī)接通電源后，首先進(jìn)入歡迎界面，并在后臺(tái)進(jìn)行液晶和相應(yīng)端 口的初始化，之后，進(jìn)入主菜單選擇界面。該密度測(cè)試部分實(shí)現(xiàn)了 SF6密度繼電器校驗(yàn)儀的主要功能。密度測(cè)試的主要流程 為首先輸入被測(cè)設(shè)備的設(shè)備編號(hào)和被測(cè)儀表的額定壓力值和閉鎖、報(bào)警壓力值，并輸入測(cè) 試表的類型。不同的密度繼電器所需測(cè)量的點(diǎn)是不同的，有些儀表包含報(bào)警與閉鎖點(diǎn)，有些則有兩組報(bào)警閉鎖點(diǎn)，有些儀表還含有超壓點(diǎn)，因此需要根據(jù)被測(cè)表的類型進(jìn)行判斷，進(jìn)入 相應(yīng)的測(cè)試流程。不同的儀表類型在測(cè)試過(guò)程中的流程是類似的，在測(cè)試氣路連接好的情 況下按ENT鍵開(kāi)始校驗(yàn)。為了防止用戶在未連接好管路的情況下進(jìn)行校驗(yàn)而造成校驗(yàn)儀漏 氣，特設(shè)計(jì)了漏氣檢查程序。在該程序中首先打開(kāi)測(cè)試接口的電磁閥而關(guān)閉氣缸電磁閥，壓 力傳感器采集氣路壓力。若氣路沒(méi)有連接好則會(huì)迅速漏氣，這時(shí)管路中的氣壓下降。在程 序中將采集到的壓力值與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值相比較，若小于設(shè)定值表明管路漏氣，在液晶界 面上不斷提示用戶連接好管路；若大于預(yù)定值則提示用戶可以繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。在校驗(yàn)過(guò)程 中，首先打開(kāi)氣缸閥門(mén)，壓力傳感器采集管路壓力值，若小于被測(cè)儀表額定壓力值則電機(jī)正 轉(zhuǎn)，氣缸壓縮使管路氣壓增至額定值，對(duì)于需要測(cè)超壓值的儀表需要加壓至超壓值。然后， 氣缸反轉(zhuǎn)使管路的氣壓減小。當(dāng)氣壓下降至報(bào)警或閉鎖壓力值時(shí)，密度繼電器的報(bào)警或閉 鎖開(kāi)關(guān)閉合，控制電路通過(guò)光耦采集開(kāi)關(guān)量進(jìn)入中斷程序，在中程序中電機(jī)停轉(zhuǎn)，壓力傳感 器采集報(bào)警或閉鎖壓力值并根據(jù)中斷的類型——報(bào)警中斷、閉鎖1中斷、閉鎖2中斷、超壓 中斷來(lái)置位全局變量標(biāo)志位。中斷返回后，程序根據(jù)全局變量標(biāo)志位來(lái)判斷中斷的類型，在 測(cè)量完最后一個(gè)校驗(yàn)值后，壓力值最低的中斷類型，電機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行返回值的測(cè)量。全部返回 值測(cè)量完后，壓力值最高的中斷發(fā)生后，電機(jī)自動(dòng)調(diào)整管路氣壓使之恢復(fù)到額定值，從而完 成一次校驗(yàn)過(guò)程。測(cè)量報(bào)警值和閉鎖值的密度測(cè)試的程序流程如圖5所示，對(duì)于含有兩個(gè) 閉鎖值和超壓值的儀表，測(cè)試流程圖基本類似，這里不再重復(fù)。該濕度測(cè)試部分實(shí)現(xiàn)了 SF6密度繼電器校驗(yàn)儀的附加功能。測(cè)試時(shí)首先將測(cè)試管 路與濕度測(cè)試口連接好。打開(kāi)測(cè)試口，關(guān)閉氣缸閥門(mén)，濕度測(cè)試閥打開(kāi)。由于濕度測(cè)試時(shí)本 體閥門(mén)是打開(kāi)的，這時(shí)由于本體的氣壓遠(yuǎn)大于校驗(yàn)儀測(cè)試管路的氣壓，本體氣體將向測(cè)試 氣路流動(dòng)，由于濕度測(cè)試閥打開(kāi)，管路中的殘余氣體被排除，一定延時(shí)后，關(guān)閉濕度測(cè)試閥， 通過(guò)AD采集濕度傳感器的輸出信號(hào)，得到本體氣體的濕度值。根據(jù)以上流程，濕度測(cè)試的 流程圖如圖6所示。該數(shù)據(jù)記錄查詢部分實(shí)現(xiàn)了密度繼電器校驗(yàn)儀的一個(gè)重要功能，測(cè)試數(shù)據(jù)全部記 錄在外置的EEPROM 24LC512中。根據(jù)需求，校驗(yàn)儀具備按設(shè)備編號(hào)和測(cè)試日期查詢測(cè)試 記錄的功能。該程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，加快查詢的速度。對(duì)于一次 測(cè)試，它是由設(shè)備編號(hào)、測(cè)試日期以及同一天內(nèi)的操作次數(shù)等信息唯一確定的，其中的測(cè)試 值記錄包括被測(cè)儀表額定值、動(dòng)作值、返回值等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息共同構(gòu)成了某設(shè)備某一 次測(cè)試的記錄。在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)上采取了分塊的方法，以提高查詢的速度。對(duì)于一次測(cè)試 記錄，共用56個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)測(cè)試相關(guān)信息。其中，第一位為標(biāo)志位OxFF，以下依次是年月 日、操作次數(shù)、設(shè)備編號(hào)、測(cè)試值等相關(guān)信息。由于按設(shè)備編號(hào)查詢是較為常用的，因此把 24LC51264K的存儲(chǔ)空間按設(shè)備編號(hào)進(jìn)行了分配，并假定可以測(cè)試32個(gè)設(shè)備，即將存儲(chǔ)空間 分成了 32塊，這樣每一個(gè)設(shè)備存儲(chǔ)塊就有2000個(gè)字節(jié)可以使用。由于一次測(cè)試記錄占56 個(gè)字，因此每一個(gè)設(shè)備存儲(chǔ)塊可以存儲(chǔ)35個(gè)記錄。實(shí)際中，電廠一年中對(duì)一臺(tái)密度繼電器 的測(cè)試一般不多于兩次，因此一個(gè)存儲(chǔ)塊的存儲(chǔ)量(35個(gè)記錄)可容納多年的測(cè)試結(jié)果，因 此采用分塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法不會(huì)對(duì)實(shí)際應(yīng)用造成影響。由于按照設(shè)備編號(hào)進(jìn)行分塊，可以 迅速地進(jìn)行設(shè)備編號(hào)查詢。下面針對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、按設(shè)備編號(hào)查詢、按日期查詢進(jìn)行詳細(xì)的 介紹。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在密度或濕度測(cè)試完成后，都需要將測(cè)試數(shù)據(jù)及其它相關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。由于存儲(chǔ)區(qū)按設(shè)備編號(hào)進(jìn)行了分塊，存儲(chǔ)信息前首先根據(jù)被測(cè)設(shè)備的編號(hào)找到相應(yīng)的 塊地址。然后，在該塊中尋找此次記錄應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的位置，這一功能可利用第一位的標(biāo)志位 OxFF來(lái)實(shí)現(xiàn)，在循環(huán)中不斷比較存儲(chǔ)塊中每56個(gè)字節(jié)的第一位是否為OxFF，如果不是則找 到本次記錄應(yīng)當(dāng)寫(xiě)入的位置。如果出現(xiàn)存儲(chǔ)塊已經(jīng)寫(xiě)滿的情況則對(duì)用戶進(jìn)行提示，詢問(wèn)是 否將以前的測(cè)試記錄全部打印，然后清空存儲(chǔ)塊并將本次測(cè)試記錄寫(xiě)入該塊的前56個(gè)字 節(jié)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的流程如圖7所示。按設(shè)備編號(hào)查詢由于存儲(chǔ)區(qū)采用按設(shè)備編號(hào)分塊，按設(shè)備編號(hào)查詢具有很快的 速度。按設(shè)備編號(hào)查詢時(shí)，首先鍵入設(shè)備號(hào)，程序根據(jù)設(shè)備號(hào)找到相應(yīng)的塊地址，在該塊中 存儲(chǔ)著同一設(shè)備號(hào)、不同測(cè)試日期的測(cè)試記錄。如果輸入的設(shè)備號(hào)不存在，進(jìn)入提示界面并 請(qǐng)用戶重新輸入編號(hào)。用戶選擇相應(yīng)的日期，查詢?cè)撊掌谙碌臏y(cè)試記錄，并可以選擇是否打 印。由于具有密度測(cè)試，濕度測(cè)試和密度濕度綜合測(cè)試三種測(cè)試可能，查詢結(jié)果的顯示界面 是根據(jù)測(cè)試類型的不同而不同的，因此在一次測(cè)試記錄的56個(gè)字節(jié)中用的第54個(gè)字節(jié)作 為標(biāo)志位來(lái)表示測(cè)試類型。其中，1表示密度測(cè)試，2表示濕度測(cè)試，3表示密度濕度綜合測(cè) 試。按設(shè)備編號(hào)查詢的流程圖如圖8所示。按日期查詢進(jìn)行日期查詢時(shí)，首先輸入年月日的日期信息。如果輸入有誤或輸入 的日期不存在，軟件返回到日期輸入界面請(qǐng)用戶重新輸入。輸入日期后，程序從整個(gè)存儲(chǔ)空 間的首地址開(kāi)始查詢，將各條記錄中的日期信息與輸入的日期逐次比較，并將日期匹配的 記錄的地址存入全局?jǐn)?shù)組global_temp_addresS，直到查詢完整個(gè)存儲(chǔ)空間為止。由于每個(gè) 存儲(chǔ)塊在絕大多數(shù)情況下并未存儲(chǔ)滿，因此匹配日期時(shí)首先判斷該存儲(chǔ)塊當(dāng)前56個(gè)字節(jié) 的第一位是否為OxFF，如果是則繼續(xù)查詢，如果不是，表明該存儲(chǔ)塊已經(jīng)查詢完，直接跳入 下一個(gè)存儲(chǔ)塊進(jìn)行查詢，這樣可以大大提高日期查詢的速度。全部查詢完后，程序?qū)⑷掌谄?配的記錄的設(shè)備編號(hào)列出，用戶選擇希望查詢的設(shè)備編號(hào)，查詢記錄的詳細(xì)內(nèi)容，并根據(jù)需 要決定是否打印。按日期查詢的流程圖如圖9所示。系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定部分實(shí)現(xiàn)了密度繼電器校驗(yàn)儀的重要功能。該功能為每一次測(cè)量的 結(jié)果提供了準(zhǔn)確的時(shí)間信息；時(shí)間設(shè)定時(shí)，用戶需在主菜單選擇參數(shù)設(shè)定選項(xiàng)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí) 間設(shè)定的界面。在界面中用戶輸入時(shí)間，包括年、月、日、時(shí)、分，確定后，控制電路通過(guò)I2C 總線將時(shí)間信息寫(xiě)入日歷時(shí)鐘芯片PCF8563，完成時(shí)間的設(shè)定。時(shí)間輸入界面中，用戶通過(guò) 向上和向下按鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加減，通過(guò)左移和右移按鍵移動(dòng)光標(biāo)，完成時(shí)間的輸入。由于一 個(gè)月天數(shù)不同，因此輸入月份的限制是不同的，對(duì)1、3、5、7、8、10、12月，月份增加的上限為 31，對(duì)于4、6、9、11月，月份增加的上限為30，對(duì)于閏年，2月有29天，非閏年2月有28天。 閏年的判定條件為能被4整除而不能被100整除的年份是閏年；能被100整除又能被400 整除的年份是閏年；不滿足上述兩個(gè)條件的年份不是閏年。輸入的月份和天數(shù)在達(dá)到上限 值后再增加則恢復(fù)初值1。系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定的流程圖如圖10所示。
權(quán)利要求
一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括下述結(jié)構(gòu)，由基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、智能控制輸出單元組成；基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元控制數(shù)據(jù)采集單元采集數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢后，基于AVR單片機(jī)智能控制及處理單元調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及智能推理，并將智能推理結(jié)果輸出至智能控制輸出單元；所述AVR單片機(jī)智能控制及處理單元選擇了ATMEL公司的ATmega128單片機(jī)作為主控制器；所述數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集模擬量輸出或數(shù)字量輸出的傳感器信號(hào)，由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、數(shù)字輸入輸出接口、開(kāi)關(guān)量采集、模擬信號(hào)調(diào)理電路及數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路組成；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、數(shù)字輸入輸出接口則分別采集調(diào)理后的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；開(kāi)關(guān)量采集模塊采集密度繼電器的報(bào)警和閉鎖信號(hào)；模擬信號(hào)調(diào)理電路對(duì)模擬量傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和濾波；數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路對(duì)數(shù)字量傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元由EEPROM存儲(chǔ)器構(gòu)成；所述智能控制輸出單元包括液晶顯示模塊、鍵盤(pán)、微型打印機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路單元和日歷時(shí)鐘模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集單 元中，開(kāi)關(guān)量的采集采用光耦TLP521-4來(lái)實(shí)現(xiàn)，溫度的采集使用DS1620芯片，DS1620芯片 通過(guò)高溫系數(shù)振蕩器控制低溫系數(shù)振蕩器的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)溫度的數(shù)字量出，DS1620 芯片與單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位三線完成通訊；數(shù)字量傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果輸出至數(shù)字輸 入輸出接口 ；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器為4路12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)輸入輸出接口與微控 制器相連；模擬量傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和濾波，并將結(jié)果 輸出至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換；模擬量采集和數(shù)字量采集同時(shí)進(jìn)行，模擬量數(shù)據(jù)采 集是傳感器調(diào)理后的模擬信號(hào)，數(shù)字量數(shù)據(jù)采集是傳感器調(diào)理后的數(shù)字信號(hào)，上述數(shù)字信 號(hào)調(diào)理電路包括光藕、貼片電阻、退耦電容、濾波電容及普通穩(wěn)壓二極管；上述模擬信號(hào)調(diào) 理電路包括貼片電阻、取樣電阻、退耦電容、濾波電容、頻率補(bǔ)償電容及電壓跟隨器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述智能控制輸 出單元中，所述液晶顯示模塊選用點(diǎn)陣為240*128、控制器為T(mén)6963C的液晶模塊，液晶顯示 模塊自帶負(fù)壓生成電路；所述鍵盤(pán)采用4行4列的矩陣式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)8個(gè)引腳分別通過(guò)限流 電阻與ATmegal28單片機(jī)的輸入輸出端口相連；所述微型打印機(jī)同時(shí)具有并行接口和串行 接口通訊功能，并行接口與CENTRONICS標(biāo)準(zhǔn)兼容，并行接口連接器選用26線雙排針插座； 串行接口與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容或TTL電平；打印控制命令與IBM和EPSON打印機(jī)兼容；驅(qū)動(dòng) 電路單元由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥驅(qū)動(dòng)電路組成；日歷時(shí)鐘模塊選用PCF8563芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路 單元中，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有電源模塊， 電源模塊選擇24V和5V的開(kāi)關(guān)電源模塊，傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電磁閥器件用24V供電，其 它芯片均為5V供電。
6.六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的校驗(yàn)方法，其特征在于包括下述步驟包括密度測(cè)試、濕度測(cè)試、數(shù)據(jù)記錄查詢和系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定四個(gè)步驟； 所述密度測(cè)試步驟為對(duì)六氟化硫密度繼電器的報(bào)警壓力值和閉鎖壓力值進(jìn)行測(cè)量； 當(dāng)六氟化硫密度繼電器的氣壓下降至報(bào)警或閉鎖壓力值時(shí)，密度繼電器的報(bào)警或閉鎖開(kāi)關(guān) 閉合，控制電路通過(guò)光耦采集開(kāi)關(guān)量進(jìn)入中斷程序，壓力傳感器采集報(bào)警或閉鎖壓力值，中 斷返回后，系統(tǒng)程序根據(jù)全局變量標(biāo)志位來(lái)判斷中斷的類型，在測(cè)量完最后一個(gè)校驗(yàn)值后， 電機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行返回值的測(cè)量；全部返回值測(cè)量完后，電機(jī)自動(dòng)調(diào)整管路氣壓使之恢復(fù)到額 定值，一次測(cè)量過(guò)程完成；所述濕度測(cè)試步驟為首先將測(cè)試管路與濕度測(cè)試口連接好，打開(kāi)測(cè)試口，關(guān)閉氣缸閥 門(mén)，濕度測(cè)試閥打開(kāi)；由于濕度測(cè)試時(shí)本體閥門(mén)是打開(kāi)的，這時(shí)由于被測(cè)本體的氣壓遠(yuǎn)大于 校驗(yàn)儀測(cè)試管路的氣壓，被測(cè)本體氣體將向測(cè)試氣路流動(dòng)，由于濕度測(cè)試閥打開(kāi)，管路中的 殘余氣體被排除，一定延時(shí)后，關(guān)閉濕度測(cè)試閥，通過(guò)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器采集濕度傳感器的輸 出信號(hào)，得到被測(cè)本體氣體的濕度值；所述數(shù)據(jù)記錄查詢步驟為測(cè)試數(shù)據(jù)全部記錄在外置的存儲(chǔ)器EEPR0M24LC512中，根 據(jù)需求，按設(shè)備編號(hào)和測(cè)試日期查詢測(cè)試記錄；所述系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定步驟為日歷時(shí)鐘芯片為每次測(cè)量結(jié)果提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息，時(shí)間 設(shè)定程序使用戶可以方便的更改當(dāng)前時(shí)間；時(shí)間設(shè)定時(shí)，用戶需在主菜單選擇參數(shù)設(shè)定選 項(xiàng)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定的界面，在界面中用戶輸入時(shí)間，包括年、月、日、時(shí)、分，確定后，控制 電路通過(guò)I2C總線將時(shí)間信息寫(xiě)入日歷時(shí)鐘芯片PCF8563，完成時(shí)間的設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的校驗(yàn)方法，其特征在于包括 自檢步驟，校驗(yàn)氣路中的六氟化硫壓力和氣密性；當(dāng)檢測(cè)表明六氟化硫氣體壓力過(guò)低，氣路氣密 性不好時(shí)，對(duì)該氣路進(jìn)行充氣操作或提醒工作人員對(duì)該氣路的密閉性進(jìn)行檢查并改進(jìn)；充 氣過(guò)程是通過(guò)充氣設(shè)備以及電磁閥協(xié)同工作完成的，當(dāng)系統(tǒng)自檢中檢測(cè)的氣路壓力過(guò)低 時(shí)，則啟動(dòng)充氣設(shè)備，并打開(kāi)電磁閥，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣路壓力的變化情況，當(dāng)壓力值達(dá)到所 需壓力值時(shí)，關(guān)閉電磁閥，關(guān)閉充氣設(shè)備；電磁閥的開(kāi)關(guān)是通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的校驗(yàn)方法，其特征在于所述 的密度測(cè)試步驟中，首先控制氣缸內(nèi)的閥門(mén)壓縮氣缸內(nèi)的空間使氣路內(nèi)的壓力升高，然后減小氣路內(nèi)的壓 力值，當(dāng)六氟化硫密度繼電器產(chǎn)生報(bào)警動(dòng)作時(shí)，停止改變氣路內(nèi)壓力值，對(duì)此時(shí)的壓力值進(jìn) 行采集、20°C下的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的值以及此時(shí)的設(shè)備信息、時(shí)間信息進(jìn)行存儲(chǔ)；然后繼 續(xù)減小氣路內(nèi)的壓力值，當(dāng)六氟化硫密度繼電器產(chǎn)生閉鎖動(dòng)作時(shí)，停止改變氣路壓力值，對(duì) 此時(shí)的壓力值進(jìn)行采集，并將該壓力值以及此時(shí)的設(shè)備信息、時(shí)間信息進(jìn)行存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)采 集程序包括模擬量采集和數(shù)字量采集兩部分，其之間的關(guān)系是模擬量采集和數(shù)字量采集 并行進(jìn)行；模擬量采集負(fù)責(zé)各傳感器信號(hào)的采集，把各傳感器輸出的模擬量通過(guò)ADS7841 芯片傳給為控制器單元；其中，模擬量包括六氟化硫壓力、六氟化硫濕度和現(xiàn)場(chǎng)溫度；數(shù)字 量采集包括微控制器輸入輸出端口采集以及氣動(dòng)平臺(tái)限位開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集，數(shù)字量的采集 是通過(guò)光耦TLP521-4來(lái)實(shí)現(xiàn)的，光耦TLP521-4內(nèi)含四路光電耦合電路，通過(guò)該采集光耦 TLP521-4輸出的高低電平可以得到開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的校驗(yàn)方法，其特征在于所述 的數(shù)據(jù)記錄查詢步驟中，首先根據(jù)被測(cè)設(shè)備的編號(hào)找到相應(yīng)的塊地址，然后，在該塊地址中 尋找此次記錄應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)的位置，在循環(huán)中不斷比較存儲(chǔ)塊中每56個(gè)字節(jié)的第一位是否為 OxFF，如果不是則找到本次記錄應(yīng)當(dāng)寫(xiě)入的位置，如果出現(xiàn)存儲(chǔ)塊已經(jīng)寫(xiě)滿的情況則對(duì)用 戶進(jìn)行提示，詢問(wèn)是否將以前的測(cè)試記錄全部打印，然后清空存儲(chǔ)塊并將本次測(cè)試記錄寫(xiě) 入該塊地址的前56個(gè)字節(jié)；進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)，可以選擇按設(shè)備編號(hào)查詢或者按日期查詢； 按設(shè)備編號(hào)查詢時(shí)，根據(jù)設(shè)備號(hào)找到相應(yīng)的塊地址，在該塊地址中存儲(chǔ)著同一設(shè)備號(hào)、不同 測(cè)試日期的測(cè)試記錄，如果輸入的設(shè)備號(hào)不存在，進(jìn)入提示界面并請(qǐng)用戶重新輸入編號(hào)，用 戶選擇相應(yīng)的日期，查詢?cè)撊掌谙碌臏y(cè)試記錄，并選擇是否打??；進(jìn)行日期查詢時(shí)，程序從 整個(gè)存儲(chǔ)空間的首地址開(kāi)始查詢，將各條記錄中的日期信息與輸入的日期逐次比較，并將 日期匹配的記錄的地址存入全局?jǐn)?shù)組，直到查詢完整個(gè)存儲(chǔ)空間為止；全部查詢完后，將日 期匹配的記錄的設(shè)備編號(hào)列出，用戶選擇希望查詢的設(shè)備編號(hào)，查詢記錄的詳細(xì)內(nèi)容，并根 據(jù)需要決定是否打印。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)的校驗(yàn)方法，其特征在于所 述的系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定步驟中，在界面中用戶輸入時(shí)間，包括年、月、日、時(shí)、分，確定后，控制電路通過(guò)I2C總線將時(shí)間 信息寫(xiě)入日歷時(shí)鐘芯片PCF8563，完成時(shí)間的設(shè)定；時(shí)間輸入界面中，用戶通過(guò)向上和向下 按鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加減，通過(guò)左移和右移按鍵移動(dòng)光標(biāo)，完成時(shí)間的輸入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六氟化硫密度繼電器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，包括基于AVR單片機(jī)的智能控制及處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、智能控制輸出單元，以微控制器為核心，具有人機(jī)交互、AD采樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、溫度測(cè)量、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等硬件模塊。本發(fā)明校驗(yàn)方法主要包括了密度測(cè)試、濕度測(cè)試、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)查詢等功能模塊，本發(fā)明具有人性化的人機(jī)交互系統(tǒng)，用戶使用方便自動(dòng)化程度高、氣密性好、功能多樣，填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的空白。
文檔編號(hào)G01N9/00GK101937060SQ201010276579
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者劉昕, 張小輝, 李險(xiǎn)峰, 武英明, 裴玉杰, 韋曉東 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司撫順供電公司