基于LabVIEW的程控电流源系统及方法

文档序号:9666115阅读:1069来源:国知局
基于LabVIEW的程控电流源系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于虚拟仪器技术领域,具体涉及一种基于LabVIEW的程控电流源设计方法。特别涉及一种采用LabVIEW编程可在通用计算机上运行的,具有交互界面的程控电流源系统。
【背景技术】
[0002]大电流发生器是一种能向负载提供恒定电流的电器设备,为各行各业低压电器的调试和检测提供范围可调的大电流,广泛用于电器设备的各种保护特性的测试。
[0003]目前,在低压电器测试领域,普遍采用单相交流电机驱动的调压器与低电压大电流变压器来构成大电流恒流源,如实用新型专利CN 105005344 A公开了一种大电流发生器,调压器与低电压大电流变压器构成大电流发生器的组合结构,但是因调压器存在惯性,使得电流调节惯性大,电流调节到设定值附近时容易引起振荡,从而会影响检测精度,另外该专利虽然在硬件上作了详细的说明,但在具体是如何通过上位机软件实现控制等方面没有做出必要的说明。又如一些文献提出了一种以单片机为控制核心的恒流源控制方案,因其缺乏直观的电流调节界面与接口,致使与其他测试系统整合相对麻烦。

【发明内容】

[0004]
1、本发明的目的。
[0005]本发明解决现有低压电器检测行业所必须的一款电流源,该电流源能够同时满足宽范围、高精度且界面友好、易与测试系统整合等专用需求,而提出了一种基于LabVIEW的程控电流源系统。
[0006]2、本发明所采用的技术方案。
[0007]本发明的基于LabVIEW的程控电流源系统,包括调压装置、保护与转换装置、控制装置:
调压装置包括粗调调压器、微调调压器、微调变压器、多变比变压器以及低电压大电流变压器:工频电源通过接触器与粗调调压器的一端以及微调调压器的一端连接,粗调调压器的调节端通过微调变压器与微调调压器的调节端连接,微调变压器次级线圈的另一端与多变比抽头变压器T1的一端连接,多变比抽头变压器T1的三个抽头分别通过接触器与低电压大电流变压器T2初级线圈的一端连接,低电压大电流变压器次级线圈的一端连接导线,导线穿过电流测量电路中的电流互感器,接入待测产品;微调调压器的输出电压基准点在中点,当微调调压器碳刷位置在中性点偏上位置时,细调变压器输出电压与粗调调压器输出电压同相位,调压器组总输出电压为两者相加,反之则相减,即多变比抽头变压器T1初级两端的电压等于粗调调压器TD两端的电压和细调调压器TDW次级两端的电压的代数和;细调变压器BTDW次级两端的电压是细调调压器TDW两端的电压经细调变压器BTDW变换得到,即可以通过改变粗调调压器和微调调压器的值间接改变多变比抽头变压器T1初级两端的电压,进而进行调压;
所述的保护与转换装置包括粗细调压器限位报警保护模块、中位信号检测模块:粗细调压器限位报警模块主要由行程开关、光电耦合器和数据采集卡实现;行程开关为粗调调压器的提供限位报警,行程开关分别安装在粗细调调压器的上下限位置,粗调调压器和微调调压器的上下限位置信号经光电耦合器送入数据采集卡;中位信号检测模块中的电流电压互感器和传感器同数据采集卡组合测量系统中线路上的电流电压值。
[0008]控制装置主要包括上位机和数据采集卡,上位通过调用数据采集卡采集数字信号和模拟信号的采集,并通过采集卡的定时与计数功能产生一定频率的脉冲信号,驱动调压装置中的步进电机。
[0009]更进一步的具体实施例中,粗调调压器与微调调压器通过步进电机驱动,包括步进电机、步进电机驱动器以及行程开关XK1-XK4,粗调调压器与微调调压器的步进电机驱动器的VCC端和GND端分别与行程开关XK1和XK2的NC端相连,粗调调压器与微调调压器的步进电机驱动器的A、B端分别与粗调调压器与微调调压器步进电机的A、B端相连,驱动器的DIR端和CP端分别与数据采集卡相连;上位机调用数据采集卡产生一定频率的脉冲信号,通过驱动器控制步进电机转动,输入的脉冲数量决定步进电机转过的角度,脉冲的频率决定步进电机的转速,进而达到控制粗调调压器与微调调压器。
[0010]更进一步的具体实施例中,所述的行程开关具有常开触点和常闭触点,且两者之间存在一公共端,当对调压器实施限位保护时,需将微动开关的常闭触点接入调压器驱动电机的电源回路,当调压器调节到极限位置时断开驱动电机电源同时又需将常开触点接入数据采集卡,通过数据采集卡将调压器调节到极限位置的报警信息传到上位机。
[0011]一种程控电流源方法,按照如下步骤进行:
步骤1、复位操作
粗细调压器归零步骤,将粗调调压器调到下限位;细调调压器调节至中间基准位置,使总的电压输出为零,粗调调压器的复位是使碳刷回到起始位置,通过电机驱动器来使电机反转,当碳刷回到起始位置时,触发下限触头,电机停止转动;
细调调压器复位步骤:微调复位采用电压传感器实时采集微调调压器触头与零点的电位差,根据电位差的大小在整个测试过程中随时检测出调节端所处的位置,再由控制电路控制调节端直接从该位置进行回零;
待电路中各接触器切换好后,根据电流设定值开始调节电流;
步骤2、调节电压步骤,为步进电机提供持续的脉冲信号,驱动电机转动进行调压: 步骤2.1判断实际电流是否在粗调设定范围
采集电流的实时值和微调调压器中位电压值以及读写系统中其他数字参量,当实际电流在粗调范围之外时,系统自动启用粗调调压器,此时粗调调压器中步进电机会根据电流实际值和设定值的差值选择转动速率和方向;当电流的实际值小于粗调范围时程序将停用粗调,跳转至步骤2.2,同时判断粗调调压器碳刷位于调压器的上限位或下限位时,跳转至步骤3 ;
步骤2.2启用微调调压器
对电流进行微调,此时微调调压器中步进电机同样会根据电流实际值和设定值的差值选择转动速率和方向当电流的精度满足系统所要求的精度时停止微调,电流调节结束,将系统中除电源外所有开关、继电器断开并退出程序,调节过程中判断细调调压器碳刷位于调压器的上限位或下限位时,跳转至步骤3 ;
步骤3粗细调压器限位报警步骤
在电流调节和复位操作的同时,上位机采用LabVIEW图像化编程语言编写,对调压器进行限位保护,当粗调调压器和微调调压器的碳刷位于调压器的上限位或下限位时会触发限位报警开关,上位机通过数据采集卡采集报警信号,立刻停止调压器的过度调节行为。
[0012]更进一步的具体实施例中,所述的中位信号检测以及电流电压互感器和传感器动态电参量的采集通过NI DAQmx调用数据采集卡实现。
更进一步的具体实施例中,所述的调压步骤2中的调压方式为步进电机提供持续的脉冲信号,驱动电机转动,上位机通过调用数据采集卡的定时计数功能,可以产生一组持续的脉冲信号,步进电机可将该脉冲信号转变为角位移,脉冲信号的频率和脉冲个数决定了步进电机的转速和停止位置。
[0013]更进一步的具体实施例中,根据需要自主选择手动和自动两种控制方式;手动操作时,电机匀速转动,上位机产生的数字脉冲的频率是固定不变的,该频率预先设定;当启用自动操作时,步进电机的转速要随着电流调节精度的变化而改变,上位机产生频率可变的数字脉冲,该脉冲频率由上位机模糊控制器确定;当执行自动调节程序时,手动调节程序将被禁用,当执行
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