CN110221199A - 一种剩余电流保护断路器测试机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剩余电流保护断路器测试机，包括PC上位机，以及与该PC上位机进行双向连接的采集卡、交流恒流源、直流恒流源、万用表、PLC控制模块、耐压仪；还包括高压继电器模块、继电器模块、接触器模块、稳压电源模块、电压降压模块、力值检测模块、位移检测模块、滑台装置、采集控制模块、安全装置、指示灯自动检测模块和电磁阀与气缸模块。本发明提供的剩余电流保护断路器测试机具有操作简便、对测试人员要求低，测试时间短，测试结果准确的优点。

Description

一种剩余电流保护断路器测试机

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种剩余电流保护断路器测试机。

背景技术

剩余电流，是指低压配电线路中各相电流矢量和不为零的电流。通俗讲当用电侧发生了事故,电流从带电体通过人体流到大地,使主电路进出线中的电流I相和I中的大小不相等,此时电流的瞬时矢量合成有效值称为剩余电流，俗称漏电电流。市场上剩余电流控制器的测试设备只是针对某一方面进行测试，功能比较单一；自动化程度低，需要人为操作部分比较多，安全性相对较低；测试数据无法生成报告，需要手动记录，这些不足导致产品测试时间长，需要人员投入多，对测试人员要求较高，需要掌握相关测试设备的使用和操作方法，同时存在测试结果容易引入人为主观错误的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

为解决上述技术问题，本发明提供了一种剩余电流保护断路器测试机，具有操作简便、对测试人员要求低，测试时间短，测试结果准确的优点。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种剩余电流保护断路器测试机，包括PC上位机，以及与该PC上位机进行双向连接的采集卡、交流恒流源、直流恒流源、万用表、PLC控制模块、耐压仪；还包括高压继电器模块、继电器模块、接触器模块、稳压电源模块、电压降压模块、机械性能检测模块、滑台装置、采集控制模块、安全装置、指示灯自动检测模块以及电磁阀与气缸模块；

所述PC上位机，用于与MES服务器进行通信，并提供测试界面运行环境；该PC上位机通过软件逻辑，实时获取采集卡、交流恒流源、直流恒流源、PLC控制模块、万用表、耐压仪等直接连接设备信息，并下发指令实现自动化控制以及将故障信息上传到MES服务器；

所述采集卡与PC上位机进行双向连接，同时与采集控制模块连接；

所述交流恒流源通过接触器模块、电磁阀与气缸模块与测试产品连接，为测试产品提供可靠稳定的交流剩余电流；

所述直流恒流源通过接触器模块、电磁阀与气缸模块与测试产品连接，为测试产品提供可靠稳定的铜排压降测试电流；

所述万用表，通过继电器模块与滑台装置的夹具出点相连，用于当直流大电流通过时，测量铜排两端的压降；

所述耐压仪，通过高压继电器模块连接至测试产品；

所述高压继电器模块，用于连接耐压仪与测试产品，受控于PLC控制模块，作为实现产品耐压测试参数的执行器件；

所述继电器模块，受控于PLC控制模块，执行相应的控制信号输出指令；

所述接触器模块，用于建立大电流至测试产品的低接触阻抗连接，同时实现交流大电流和直流大电流的选择切换，以满足不同产品的不同测试项目要求，实现产品供电电源的开关作用；

所述稳压电源模块，为交流稳压器市电输入，带有两端口输出，分别为耐压仪和产品提供稳定的工作电压；

所述电源降压模块，为工频降压变压器，用于将稳压电源输出的电压降为产品需要的最低的工作电压；

所述机械性能检测模块，用于测试产品机械特性的检测，通过采集控制模块和采集卡与上位机连接；

所述滑台装置，与测试产品连接，用于带动测试产品移动，并通过采集控制模块和采集卡与上位机连接。

所述采集控制模块，包括电压、力值、位移传感器信号的处理电路，且该采集控制模块直接连接采集卡，接收PC上位机下发至采集卡的指令，用于完成继电器，步进电机，开关量检测控制功能。

所述安全装置，连接至采集控制模块，用于实现获取滑台装置限位信号和安全隔离舱门开关状态功能，将所有开关信息实时上传至PC上位机；

所述指示灯自动检测模块，采用直径5mm光敏电阻加遮光套管，将产品LED的亮灭检测转换为电信号的高低电平，输入采集卡；

所述电磁阀与气缸模块，包括电磁阀和气缸，电磁阀控制气缸的进气通道进而控制气缸的动作方向，气缸的推进使产品的铜排与夹具触点紧密接触，同时固定住产品。

优选的，所述继电器模块包括用于接触器模块控制的继电器、用于电磁阀动作控制的继电器、用于夹具门紧锁控制的继电器和用于夹具电源开关的继电器。

优选的，所述机械性能检测模块包括力值检测模块和位移检测模块；

所述力值检测模块，用于测试产品机械特性的检测，包括采集测试产品的脱扣力值数据，通过采集控制模块和采集卡与上位机连接；

所述位移检测模块，用于测试产品机械特性的检测，包括采集产品的推杆行程数据，通过采集控制模块和采集卡与上位机连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供的剩余电流保护断路器测试机，具备以下有益效果：

1.该剩余电流保护断路器测试机缩短测试时间，减少测试人员投入；

2.测试人员的要求比较低，不需要掌握相关测试设备的使用和操作方法，只需了解测试设备的简单操作；

3.测试结果不容易引入人为主观错误。

附图说明

图1为本发明的***原理框图；

图2为本发明夹具装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，其中，图1为本发明的***原理框图，图2为本发明夹具装置的结构框图。

本发明提供的一种电磁脱扣器测试整机，包括PC上位机1、接触器模块2、稳压电源3、采集卡4、万用表5、PLC控制模块6、耐压仪7、电源降压模块8、交流恒流源9、直流恒流源10、采集控制模块11、继电器模块12、高压继电器模块13、力值检测模块14、位移检测模块15、指示灯自动检测模块16、待测产品17、滑台装置18和安全装置19。

其中，PC上位机1为该测试整机的总控中心模块，用于与MES服务器进行通信，提供***软件界面编程和运行环境；PC上位机1分别与采集卡4、交流恒流源9、直流恒流源10、万用表5、耐压仪7进行双向通讯连接，实时获取采集卡4、交流恒流源9、直流恒流源10、PLC控制模块6、万用表5、耐压仪7等直接连接设备信息，并下发指令实现自动化控制以及将故障信息上传到MES服务器。

采集卡4是一种高速、高精度、且具有高实时性的数据采集与信号控制板卡，如：型号为NI PCI6320的采集卡，该采集卡4与PC上位机1进行双向连接，同时与采集控制模块连接，是实现数据采集和指令控制的高速通道。

交流恒流源9是一种高精度、高稳定性、且具有远程程序控制功能的交流电流源，如：星龙源XL801，通过接触器、电磁阀与气缸模块与测试产品连接，目的是为测试产品提供可靠稳定的交流剩余电流。

直流恒流源10与上述交流程控电流源具有相似优点，即是一种高精度、高稳定性、且具有远程程序控制功能的直流电流源，如：全天SPS40VDC1000W，同样通过接触器、电磁阀与气缸模块与测试产品连接，目的是为测试产品提供可靠稳定的铜排压降测试电流。

万用表5是一种高精度、高稳定性、且具有远程程序控制功能的数字万用表，如：安捷伦34450A，通过高压继电器与夹具出点相连，目的是为了当直流大电流通过时，测量铜排两端的压降。

耐压仪7如：长盛CS9914BX，通过高压继电器模块13连接至测试产品，用于测试产品的耐高压特性。

高压继电器模块13，用于连接耐压仪7与测试产品，受控于PLC控制模块6，是实现产品耐压测试参数的执行器件。

继电器模块12，受控于PLC控制模块6，执行相应的控制信号输出指令；该继电器模块12中主要包括以下几种作用的继电器：

1)用于接触器模块2的控制；

2)用于电磁阀动作的控制；

3)用于夹具门的紧锁控制；

4)用于夹具电源的开关。

接触器模块2，目的是建立大电流至测试产品的低接触阻抗连接，同时实现交流大电流和直流大电流的选择切换，以满足不同产品的不同测试项目要求，实现产品供电电源的开关作用。

稳压电源模块3，为交流稳压器市电输入，带有两端口输出分别为耐压仪7和产品提供稳定的工作电压，确认耐压仪7和产品稳定和准确工作，避免市电波动带来的影响。

电源降压模块采用一种功率低，精度高的工频降压变压器8，主要是将稳压电源3输出的电压降为产品需要的最低的工作电压。

指示灯自动检测模块16即光电检测模板，采用直径5mm光敏电阻加遮光套管，将产品LED的亮灭检测转换为电信号的高低电平，输入采集卡4。

还包括电磁阀与气缸模块，采用220V 50Hz的工频电源供电的电磁阀A5，电磁阀A5控制气缸的进气通道进而控制气缸的动作方向，气缸的推进使待测产品17的铜排与夹具触点紧密接触，同时固定住待测产品17。

力值检测模块14，用于测试产品机械特性的检测，主要采集产品的脱扣力值等数据，通过采集控制模块和采集卡4，上传至PC上位机1并进行数据处理和输出。

位移检测模块15，亦用于测试产品机械特性的检测，主要采集产品的推杆行程数据，硬件上需要采集控制模块11提供转换电路，以实现数据采集，并上传至PC上位机1进行数据处理。

滑台装置18，该装置由步进电机A1驱动丝杆带动滑台和夹具A6的左右移动，以此，带动滑台上的待测产品17移动，配合位移传感器A1、力值传感器A2、电磁阀A4和安全开关A5以满足多项电气特性和机械特性的测试要求。

采集控制模块11为采集卡控制板，主要包括电压、力值、位移等传感器信号的处理电路，且该采集控制模块直接连接采集卡4，接收PC上位机1下发采集卡4的指令，完成包括继电器，步进电机，开关量检测等控制功能。

安全装置19，主要是获取滑台限位信号，安全隔离舱门开关状态等功能。该安全装置19连接至采集控制模块，将所有开关信息实时上传至PC上位机1。

综上，整机***由若干个模块构成，其中PC上位机1作为测试仪的总控中心；交流电流源与直流电流源，用于提供给产品稳定、精确的测试电流源；耐压仪7及高压继电器模块13，有效完成产品的耐压性能测试；采集卡4和采集控制模块，提供上位机与其他模块间的高速硬件通道，实现高速高效的数据采集与指令控制稳压电源模块3、电源降压模块8用于提供稳定的工作电源，光电检测模板、力值检测模块14、位移检测模块15均能独立且有效地提供测试产品的相关电气特性参数及机械特性参数，继电器模块12及接触器模块2，作为PC上位机1控制指令的直接执行器件，滑台模块则是整个测试***实现流程自动化测试的关键机械部件。

其中，交流恒流源9和接触器模块2在测试产品中主要实现产品脱扣延时时间参数的测量，具体的实现流程如下：PC上位机1下发指令给PLC控制模块6控制接触器模块2，建立与待测产品17的连接；PC上位机1下发指令控制交流恒流源9，设置电流和工作频率；PC上位机1控制采集卡4检测待测产品17输出到采集控制模块11的脱扣信号，PC上位机1通过检测的数据进行计算出延时时间并判断结果是否符合要求。

直流恒流源10和接触器模块2在测试产品中主要实现产品铜排压降参数的测试，具体的实现流程如下：PC上位机1下发指令给PLC控制模块6控制接触器模块2，建立与待测产品17的连接；PC上位机1下发指令给PLC控制模块6控制高压继电器模块13，建立万用表5与待测产品17的铜排的并联连接；PC上位机1下发指令控制直流恒流源10，设置电压和电流，同时开启输出；PC上位机1通过读取万用表5的测试结果参数，判断待测产品17压降测试结果。

耐压仪7和高压继电器模块13在测试整机中主要实现产品耐压特性测试，具体的实现流程如下：PC上位机1下发指令控制耐压仪7，设置耐压仪7输出需要的高电压和时间参数；PC上位机1下发指令给PLC控制模块6控制高压继电器6，以此建立耐压仪7与待测产品17的连接；PC上位机1发送指令启动耐压测试，PC上位机1通过读取耐压仪7测试结果参数，判定待测产品17的耐压测试结果；至此，完成了测试产品的耐压测试项目。

力值检测模块14包括力值传感器A1，在测试整机中可以实现测试产品部分机械特性测试，包括脱扣力值等；具体的实现流程如下：PC上位机1下发指令控制步进电机转动，以此驱动滑台装置18移动，当滑台运行至设定位置；通过控制继电器模块12和接触器模块2，实现给待测产品17供电与程控脱扣；PC上位机1通过采集卡4和采集控制模块11采样力值检测模块14的转换数据，根据获取的实时力值数据经过计算后可以得到测试产品相关的机械参数，如脱扣力值。

位移检测模块15包括位移传感器A1，在测试整机中用于实现测试产品部分机械特性测试，包括推杆行程等；具体的实现流程如下：PC上位机1通过控制继电器模块12和多接触器模块2，实现给测试产品供电与程控脱扣；PC上位机1下发指令控制步进电机转动，以此驱动滑台装置18移动；PC上位机1通过采集卡4和采集控制模块11采样力值检测模块14的转换数据，以力值大小作为参照限制步进电机停止运行；PC上位机1通过采集卡4和采集控制模块11采样位移检测模块15的转换数据，根据获取的位移数据经过计算后可以得到测试产品相关的机械参数，如推杆行程值。

指示灯自动检测16在产品测试中主要是检测产品指示灯的亮灭和上电和断电指示灯的亮灭时间，具体的实现流程如下：PC上位机1下发指令给PLC控制模块6控制接触器，给待测产品17供电或断电；PC上位机1控制采集卡4检测待测产品17的指示灯通过指示灯自动检测16转换成电信号输出到采集控制模块11，PC上位机1采集到的数据计算出上电延时和断电延时时间，同时判断测试结果。

安全装置19为安全开关A5，主要是获取滑台限位信号，安全隔离舱门开关状态等。一方面，获取滑台限位信号，可以有效防止滑台移动超限从而导致精密器件损坏的情况，保证测试台的可靠性和稳定性；另一方面，实时获取安全隔离舱门开关状态，可以实时监测意外情况的发生，如测试过程中，操作人员失误操作，导致舱门开启，***将第一时间启动保护机制，终端产品供电，终止测试，保障操作人员的安全。

开机初始化，PC上位机1下发指令给PLC控制模块6通过控制继电器模块12，进而控制电磁阀A4，使待测产品17的铜排与夹具触点接触良好同时固定好产品；PC上位机1下发指令给PLC控制模块6通过控制接触器模块2，使产品的供电通路接通，稳压电源3输出经过电源降压模块8输出产品工作电压给待测产品17。

产品力值的测试和位置、行程的测试由位移传感器A1和力值传感器A2结合滑台装置实现，见附图2所示，图2为夹具装置的结构框图。力值测试时，PC上位机1通过采集卡4发送控制命令，控制步进电机A3带动滑台和夹具A6带动待测产品17移动，位移传感器A1指定位置采样数据；PC上位机1待测产品17脱扣动作，采样力值传感器A2数据，计算得到脱扣力值。位置参数测试时，PC上位机1程控使产品脱扣作，PC上位机1通过采集卡4发送控制命令，控制滑台和夹具A6带动待测产品17移动，采样力值传感器A2数据作为滑台停止参考值，之后采样位移传感器A1数据，计算得到推杆位置参数，安全开关A5用于获取滑台限位信号，防止滑台超限。

该测试整机采用模块化设计，在具体元器件的选取上，力值检测模块14选择应变式压力传感器，量程为50kg(接近500N)，精度高达0.03％，非线性度小于+/-0.03％，重复性误差小于+/-0.03％；量程范围高达500N可以满足脱扣力值测试，确保力值检测的可靠性；同时力值传感器高精度的特性可以在脱扣力检测中，确保力值的准确性。位移检测模块15选择直线位移传感器，测量精度高达0.01mm，确保产品在推杆位置参数测试中的准确性。滑台装置18的设计，灵活且有效地解决了测试产品电气参数和机械参数全流程的自动化的问题。滑台装置18包括依次连接的步进电机驱动器、步进电机、丝杆、滑台和产品测试底座等配件，即能够稳定固定测试产品又可以灵活控制使测试产品移动至不同的设定位置，从而满足测试产品电气参数和机械参数逐项自动化测试，全程无需人工干预，实现了生产测试的高效性和安全性。以上设置都减少了测试人员的工作和缩短了的测试时间，以至于整体测试效率的提升。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种剩余电流保护断路器测试机，其特征在于，包括PC上位机，以及与该PC上位机进行双向连接的采集卡、交流恒流源、直流恒流源、万用表、PLC控制模块、耐压仪；还包括高压继电器模块、继电器模块、接触器模块、稳压电源模块、电压降压模块、机械性能检测模块、滑台装置、采集控制模块、安全装置、指示灯自动检测模块以及电磁阀与气缸模块；

所述PC上位机，用于与MES服务器进行通信，并提供测试界面运行环境；该PC上位机通过软件逻辑，实时获取采集卡、交流恒流源、直流恒流源、PLC控制模块、万用表、耐压仪等直接连接设备信息，并下发指令实现自动化控制以及将故障信息上传到MES服务器；

所述采集卡与PC上位机进行双向连接，同时与采集控制模块连接；

所述交流恒流源通过接触器模块、电磁阀与气缸模块与测试产品连接，为测试产品提供可靠稳定的交流剩余电流；

所述直流恒流源通过接触器模块、电磁阀与气缸模块与测试产品连接，为测试产品提供可靠稳定的铜排压降测试电流；

所述万用表，通过继电器模块与滑台装置的夹具出点相连，用于当直流大电流通过时，测量铜排两端的压降；

所述耐压仪，通过高压继电器模块连接至测试产品；

所述高压继电器模块，用于连接耐压仪与测试产品，受控于PLC控制模块，作为实现产品耐压测试参数的执行器件；

所述继电器模块，受控于PLC控制模块，执行控制信号输出指令；

所述接触器模块，用于建立大电流至测试产品的低接触阻抗连接，同时实现交流大电流和直流大电流的选择切换，以满足不同产品的不同测试项目要求，实现产品供电电源的开关作用；

所述稳压电源模块，为交流稳压器市电输入，带有两端口输出，分别为耐压仪和产品提供稳定的工作电压；

所述电源降压模块，为工频降压变压器，用于将稳压电源输出的电压降为产品需要的最低的工作电压；

所述机械性能检测模块，用于测试产品机械特性的检测，通过采集控制模块和采集卡与上位机连接；

所述滑台装置，与测试产品连接，用于带动测试产品移动，并通过采集控制模块和采集卡与上位机连接。

所述采集控制模块，包括电压、力值、位移传感器信号的处理电路，且该采集控制模块直接连接采集卡，接收PC上位机下发至采集卡的指令，用于完成继电器，步进电机，开关量检测控制功能。

所述安全装置，连接至采集控制模块，用于实现获取滑台装置限位信号和安全隔离舱门开关状态功能，将所有开关信息实时上传至PC上位机；

所述指示灯自动检测模块，采用直径5mm光敏电阻加遮光套管，将产品LED的亮灭检测转换为电信号的高低电平，输入采集卡；

所述电磁阀与气缸模块，包括电磁阀和气缸，电磁阀控制气缸的进气通道进而控制气缸的动作方向，气缸的推进使产品的铜排与夹具触点紧密接触，同时固定住产品。

2.根据权利要求1所述的一种剩余电流保护断路器测试机，其特征在于：所述继电器模块包括用于接触器模块控制的继电器、用于电磁阀动作控制的继电器、用于夹具门紧锁控制的继电器和用于夹具电源开关的继电器。

3.根据权利要求1所述的一种剩余电流保护断路器测试机，其特征在于：所述机械性能检测模块包括力值检测模块和位移检测模块；

所述力值检测模块，用于测试产品机械特性的检测，包括采集测试产品的脱扣力值数据，通过采集控制模块和采集卡与上位机连接；

所述位移检测模块，用于测试产品机械特性的检测，包括采集产品的推杆行程数据，通过采集控制模块和采集卡与上位机连接。