一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置的制作方法

本发明涉及高压开关设备计量测试技术领域，具体涉及一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置。

背景技术：

高压开关(断路器)是电力系统中重要的控制和保护设备，其机械特性(或称动作特性)是由高压开关机械特性测试仪进行预防性试验定期检定，因此对高压开关机械特性测试仪的计量测试工作对一些法定计量单位显得尤为必要。市面上的高压开关机械特性测试仪种类繁多，性能参数也是良莠不齐，对于应用直接法原理速度量的检定工作目前已有一定成效。但是目前高压开关朝着体积原来越小、封闭程度越来越高的方向发展，高压开关机械特性测试仪中出现针对此类封闭式高压开关的速度量校验工作，而相对应的高压开关机械特性测试仪检定工作还没起步，也没有相关的计量测试装置与方法。基于角速度间接测速的高压开关机械特性测试仪投入对封闭式高压开关的检定工作，由于这一计量领域的空白，从根本上无法判定这一类高压开关机械特性测试仪结果的可靠性，在对高压开关的检定工作上存在极大的安全隐患。

技术实现要素：

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置。

本发明的技术方案是：

所述装置包括依次连接的显示模块、控制模块和执行模块；所述显示模块包括上位机；

所述执行模块，用于模拟所述高压开关测试仪的检测对象的旋转运动；

所述控制模块，接收所述上位机下发的启动指令后，向执行模块发送驱动信号，驱动执行模块动作；

所述执行模块包括旋转电机和角速度输出端口；所述高压开关测试仪的角速度测量端口与所述角速度输出端口连接，通过比较所述启动指令中的角速度期望值与高压开关测试仪输出的角速度测量值，确定高压开关测试仪的测量误差。

优选的，所述控制模块包括控制单元、驱动单元和圆光栅反馈单元；

所述圆光栅反馈单元，用于实时采集所述执行模块输出的角速度，并将所述角速度发送至控制单元；

所述控制单元，依据所述上位机下发的启动指令向驱动单元发送驱动信号；依据圆光栅反馈单元的输出信号调整所述驱动信号，直至所述角速度满足所述角速度期望值的要求；

所述驱动单元，用于控制所述执行模块中的旋转电机转动；

优选的，

所述圆光栅反馈单元包括圆光栅测角仪；

所述驱动单元包括旋转电机控制器，该旋转电机控制器依据驱动信号控制执行模块中的旋转电机转动；

优选的，所述控制单元包括串行通信电路，以及依次连接的信号调理电路、放大器、A/D转换电路、处理模块和D/A转换电路；

所述信号调理电与所述圆光栅反馈单元连接，所述D/A转换电路与所述驱动单元连接；

所述串行通信电路与显示模块的上位机通信连接，接收其下发的启动指令，并将该启动指令发送至处理模块；

所述处理模块，依据所述执行模块输出的角速度和所述启动指令中的角速度期望值，确定向驱动单元输出的驱动信号；

所述D/A转换电路将所述驱动信号转换为模拟信号发送至驱动单元；

优选的，所述执行模块包括旋转电机和圆光栅；

所述圆光栅通过连杆固定在旋转电机的旋转轴上，测量所述旋转轴的角位移的偏移量，并将所述偏移量发送至所述圆光栅反馈单元；

所述角速度输出端口也设置在所述连杆上。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置，通过旋转电机提供校准所需旋转角位移，并结合圆光栅测角仪的反馈控制，实现高精度角位移的产生，待检高压开关测试仪通过对所述装置输出角位移进行测量，完成对其的校准工作；

2、本发明提供的一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置，通过上位机预设角位移期望值，并对高压开关测试仪各个量值进行校准，将校准数据直接显示在上位机上；该装置的校准过程简易方便、精度高，能够在法定计量单位投入生产和使用。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置的功能示意图；

图2：本发明实施例中一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置的结构图；

图3：本发明实施例中一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置的校准原理图；

图4：本发明实施例中控制模块的控制原理图；

图5：本发明实施例中控制单元的结构示意图；

其中，1：连杆；2：角速度输出端口；3：圆光栅；4：旋转电机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种高压开关测试仪的旋转速度量校准装置，通过旋转电机带动旋转轴产生指定角速度的圆周运动，并通过圆光栅的反馈控制实现高精度的运动过程。旋转轴与被检高压开关测试仪的角速度测量端口相连，该角速度按照高压开关测试仪设定比例系数换算为标准速度之，由此实现对高压开关测试仪测量角速度值的校准工作。

本发明中高压开关测试仪的旋转速度量校准装置的实施例如图1-2所示，具体为：

本实施例中装置包括依次连接的显示模块、控制模块和执行模块。其中，

①：显示模块包括上位机。

本实施例中，上位机通过RS232串行通信线与控制装置连接，实现其与控制装置的通信。同时，上位机，用于完成角速度期望值的参数设置和RS232串行通信的参数设置，以及显示校准结果。

②：执行模块包括角速度输出端口2，该执行模块用于模拟高压开关测试仪的检测对象的旋转运动，即校准高压开关测试仪所需要的角位移的变化过程。

③：控制模块，接收上位机下发的启动指令后，向执行模块发送驱动信号，驱动执行模块动作；

本实施例中，对高压开关测试仪开展校准工作时，将高压开关测试仪的角速度测量端口与执行模块的角速度输出端口2连接，由高压开关测试仪对角速度输出端口2实时输出的角速度进行测量，通过比较启动指令中的角速度期望值与高压开关测试仪输出的角速度测量值， 确定高压开关测试仪的测量误差。

1、控制模块

该控制模块包括控制单元、驱动单元和圆光栅反馈单元。

(1)圆光栅反馈单元

该圆光栅反馈单元包括圆光栅测角仪。

本实施例中，圆光栅反馈单元用于实时采集执行模块输出的角速度，并将角速度发送至控制单元。

(2)驱动单元

驱动单元包括旋转电机控制器。

本实施例中，驱动单元用于控制执行模块中的旋转电机转动。驱动单元与执行模块配合运行，即按照驱动单元输出的驱动信号与对应角速度的关系驱动执行模块运动。

(3)控制单元

控制单元可以依据上位机下发的启动指令向驱动单元发送驱动信号，也可以依据圆光栅反馈单元的输出信号调整驱动信号，直至角速度满足角速度期望值的要求。

本实施例中，如图5所示，控制单元包括串行通信电路，以及依次连接的信号调理电路、放大器、A/D转换电路、处理模块和D/A转换电路。控制单元将启动指令经过信号调理和放大后转换为驱动单元能够接收的信号。具体为：

①：信号调理电与圆光栅反馈单元连接；

②：D/A转换电路与驱动单元连接；

③：串行通信电路与显示模块的上位机通信连接，接收其下发的启动指令，并将该启动指令发送至处理模块；

④：处理模块，依据启动指令中的角速度期望值和圆光栅反馈单元发来的执行模块输出的角速度，确定向驱动单元输出的驱动信号；

⑤：D/A转换电路将驱动信号转换为模拟信号发送至驱动单元。

2、执行模块

如图3所示，执行模块包括旋转电机4和圆光栅3.

圆光栅3通过连杆1固定在旋转电机4的旋转轴上，测量旋转轴的角位移的偏移量，并将偏移量发送至圆光栅反馈单元。角速度输出端口2也设置在连杆1上。

本实施例中，旋转电机4,可以模拟高压开关测试仪中附属机构的物理变化提供校准所需的角位移速度值，实现对上位机下发的启动指令的精确执行。

本实施例中，圆光栅3和圆光栅反馈单元实现对旋转轴运动的紧密反馈控制，如图4所示，上位机向控制模块下发启动指令，控制模块中的信号调理电路对启动指令中的角速度期望值进行数据变换，通过驱动单元驱动旋转电机运行输出相应的角速度信号θ(t)，圆光栅3测量旋转轴的角位移的偏移量，并将该偏移量发送至圆光栅反馈单元，圆光栅反馈单元将角速度信号θ(t)转换为电压信号后将其发送至控制单元，从而进行反馈控制，调整驱动单元输出的驱动信号，直至角速度信号满足角速度期望值的要求，停止调整。

本实施例中偏移量的计算公式为：

θ'(t)＝θ₀(t)-θ(t) (1)

其中，θ₀(t)为角速度测量值，θ(t)为角速度期望值。

圆光栅3和圆光栅反馈单元将该偏移量按照一定关系转换为电压值U'(t)或者电流值I'(t)，反馈附加与输入信号，因此反馈控制实际输入信号U₀(t)的计算公式如式(2)和(3)所示：

U₀(t)＝U(t)-U'(t) (2)

I₀(t)＝I(t)-I'(t) (3)

其中，U(t)和I(t)均为输入信号设定值。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。