СТЕНД КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Полезная модель относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использована для автоматизированного контроля параметров различных источников электропитания (ИЭП).
За прототип выбран имитатор нагрузок для испытания систем электроснабжения космических аппаратов по Патенту РФ на полезную модель №75755 U1, 2008 г., МПК G01R 31/02, G01R 31/40, опубл. 20.08.2008 г. Бюл. №23.
*)
Устройство-прототип содержит блок внешнего электропитания, блок внутреннего электропитания, ЭВМ (рабочую станцию*,  наименование в заявляемом стенде), управляющий контроллер в виде нагрузочных модулей на основе наборов управляемых ключевых транзисторных элементов, соединенных с резисторами (программируемая электронная нагрузка*) и блок управления (БУ).
Недостатками устройства-прототипа являются:
- невозможность контроля параметров нагрузки (ток и напряжение) и входного напряжения контролируемого ИЭП из-за отсутствия мультиметра и блока коммутации (БК);
- невозможность проверки контролируемого ИЭП при различных напряжениях питания из-за отсутствия программируемого источника испытательного напряжения (ПИИН) и БК.
Целью полезной модели является обеспечение контроля параметров различных ИЭП - тока потребления, выходного напряжения, пульсации выходного напряжения, нестабильности выходного напряжения при изменении входного напряжения и тока нагрузки.
Решаемой задачей являются:
- обеспечение возможности контроля параметров нагрузки (ток и напряжение) и входного напряжения контролируемого ИЭП введением мультиметра и БК;
- обеспечение возможности проверки контролируемого ИЭП при различных напряжениях питания введением ПИИН и БК.
Сущность полезной модели состоит в том, что в стенде контроля параметров источников электропитания (ИЭП), содержащем блок внешнего электропитания, блок внутреннего электропитания, рабочую станцию (PC), программируемую электронную нагрузку (ПЭН) и блок управления (БУ), в состав введены мультиметр, программируемый источник испытательного напряжения (ПИИН) и блок коммутации (БК), первый вход-выход PC подключен ко входу-выходу БУ, второй вход-выход PC подключен ко входу-выходу БК, третий вход-выход PC подключен ко входу-выходу мультиметра, а четвертый вход-выход PC - ко входу-выходу ПИИН, первый выход БК подключен ко входу мультиметра, второй выход БК подключен ко входу контролируемого ИЭП, выходы которого подключены к первому и второму входам БК, к третьему входу БК подключен выход ПЭН, к четвертому входу БК подключен второй выход БУ, первый выход которого подключен к ЭН, а к пятому входу БК подключен выход ПИИН, причем блоки внешнего и внутреннего электропитания обеспечивают электропитание составных частей стенда, ПЭН обеспечивает различные статические и динамические режимы контроля (контроль напряжения, тока, имитация нагрузочного сопротивления), а ПИИН - необходимое контрольное напряжение.
Сущность полезной модели поясняется также функциональной схемой стенда, на которой приняты следующие обозначения:
1 - блок внешнего электропитания,
2 - блок внутреннего электропитания,
3 - рабочая станция (PC),
4 - программируемая электронная нагрузка (ПЭН);
5 - блок управления (БУ);
6 - блок коммутации (БК);
7 - мультиметр;
8 - программируемый источник испытательного напряжения (ПИИН).
Описание устройства стенда в соответствии с функциональной схемой
Блок внешнего питания 1 предназначен для распределения сетевого напряжения ~220 В, 50 Гц по блокам (блок внутреннего питания 2, PC 3, мультиметр 7 и ПИИН 8) стенда.
Блок внутреннего электропитания 2 предназначен для формирования напряжения +27 В для электропитания БУ 5 и БК 6.
)
Рабочая станция (PC) 3 в виде персонального компьютера (ПК) с принтером и монитором** (** - на схеме не показаны) предназначена для формирования сигналов управления БК 6, мультиметром 7 и ПИИН 8 и производства анализа результатов измерений, их индикации и распечатки, управления измерительными приборами, обеспечения интерфейса с пользователем посредством программного обеспечения, а также для хранения протоколов измерений.
ПЭН 4 предназначена для имитации различных нагрузок ИЭП и обеспечивает различные статические и динамические режимы контроля (контроль напряжения, тока, имитация нагрузочного сопротивления).
В качестве ПЭН 4 может быть применена, например «Программируемая электронная нагрузка PEL-300 производства GOOD WILL INSTRUMENT Co., Ltd.» с напряжением питания до 60 В, током нагрузки до 60 А и потребляемой мощностью до 300 Вт.
БУ 5 предназначен для приема управляющих команд от PC 3 и управления в соответствии с этими командами ПЭН 4 и БК 6.
БК 6 предназначен для коммутации измерительных сигналов мультиметра 7 и подключения и отключения ПИИН 8 от ИЭП, при этом БК 6 состоит из силовых и высоковольтных реле**.
Мультиметр 7 предназначен для измерения входного и выходного напряжения и тока контролируемого ИЭП.
ПИИН 8 предназначен для формирования и подачи через БК 6 различных напряжений на контролируемый ИЭП.
Описание работы стенда в соответствии с функциональной схемой
Собирают схему стенда.
Вход блока внешнего питания 1 подключают к сети промышленного напряжения 220 В, 50 Гц, а выходы блока 1 соединяют с входами электропитания** блока внутреннего электропитания 2, PC 3, мультиметра 7 и ПИИН 8.
Выходы (+27 В) блока внутреннего электропитания 2 подключают ко входам электропитания** БУ 5 и БК 6.
Первый управляющий вход-выход PC 3 через интерфейс USB** подключают ко входу-выходу** БУ 5, второй вход-выход PC 3 подключают ко входу-выходу** БК 6, третий вход-выход PC 3 подключают ко входу-выходу** мультиметра 7, а четвертый вход-выход PC 4 - ко входу-выходу** ПИИН 8.
Первый выход БУ 5 подключают ко входу** ПЭН 4, а второй выход БУ 5 - к четвертому входу БК 6.
К первому выходу БК 6 подключают вход** мультиметра 7, ко второму выходу БК 6 подключают вход** контролируемого ИЭП, к первому и второму входам БК 6 подключают выходы контролируемого ИЭП, к третьему входу БК 6 подключают выход** ПЭН 4, а к пятому входу БК 6 - выход** ПИИН 8.
Включают в сеть 220 В, 50 Гц блок внешнего питания 1, от него напряжение питания подается на блок внутреннего электропитания 2, PC 3, мультиметр 7 и ПИИН 8.
После подачи напряжения питания на PC 3 загружается операционная система, запускается программа управления.
Программа управления предварительно запускает процедуру самотестирования комплекса. Эта процедура проверяет связи управления с приборами по интерфейсу GPIB** - мультиметром 7 и ПИИН 8, проверяет наличие связей управления по интерфейсу USB** с БК 5 и ПЭН 4, проверяет наличие напряжений питания блока внутреннего питания 2 (+27 В).
Блок внутреннего питания 2 формирует напряжение +27 В и обеспечивает электрические режимы работы БУ 5 и БК 6.
По командам от PC 3 устанавливается необходимое испытательное напряжение контролируемого ИЭП, при этом контроль установленного напряжения осуществляется мультиметром 7 в режиме измерения напряжения.
БУ 5 принимает управляющие команды от PC 3 и управляет ПЭН 4 и БК 6.
БК 6 осуществляет следующие функции:
- коммутирует испытательное напряжение ПИИН 8 на вход проверяемого ИЭП;
- коммутирует ПЭН 4 на выход проверяемого ИЭП;
- коммутирует мультиметр 7 для измерения входного напряжения проверяемого ИЭП;
- коммутирует мультиметр 7 для измерения выходного напряжения проверяемого ИЭП;
- коммутирует мультиметр 7 для измерения входного тока проверяемого ИЭП;
- коммутирует мультиметр 7 для измерения выходного тока на ПЭН 4 первого канала** проверяемого ИЭП;
- коммутирует мультиметр 7 для измерения выходного тока на ПЭН 4 второго канала** проверяемого ИЭП.
ПЭН 4 имитируют нагрузку в широких пределах:
- стабилизация напряжения 3-60 В, с дискретностью 20 мВ;
- стабилизация тока в статический режиме с диапазоном 6 мА - 60 А и дискретностью 0,2 мА (до 0,6 А), 2 мА (0,6 А до 6 А), 20 мА (более 6 А);
- стабилизация тока в динамическом режиме с диапазоном частот 1 Гц - 1 кГц и дискретностью 0,05 Гц (до 10 Гц), 0,5 Гц (10-100 Гц), 5 Гц (более 100 Гц);
- стабилизация сопротивления с диапазоном 50 мОм - 1 кОм и дискретностью 0,33 мОм (до 1 Ом), 3,3 мОм (1 Ом - 10 Ом), 33 мОм (10 - 100 мОм), 330 мОм (более 100 мОм).
Таким образом, переключая режимы работы БУ 5, изменяя испытательное напряжение на ПИИН 8 (входное напряжение проверяемого ИЭП), получая данные о токе и напряжениях от мультиметра 7 и изменяя нагрузку с помощью ПЭН 4 по двум независимым каналам нагрузки выходов ИЭП, PC 3 осуществляет контроль параметров ИЭП - тока потребления, выходного напряжения, пульсации выходного напряжения, нестабильности выходного напряжения при изменении входного напряжения и тока нагрузки, электрической прочности изоляции входных и выходных цепей в полном объеме при различных нагрузках. Кроме того, PC 3 производит анализ результатов контроля параметров ИЭП, их индикацию и распечатку, а также обеспечивает хранение протоколов измерений и осуществляет интерфейс с пользователем посредством программного обеспечения.
Программа стенда позволяет производить:
- самодиагностику;
- контроль параметров ИЭП, с возможностью выдачи результатов на печатающее устройство (принтер)**;
- ввод паспортных данных на контролируемый ИЭП.
Заявляемый стенд предназначен для проведения автоматизированного контроля параметров ИЭП - тока потребления, выходного напряжения, пульсации выходного напряжения, нестабильности выходного напряжения при изменении входного напряжения и тока нагрузки, электрической прочности изоляции входных и выходных цепей.
Технический результат от использования полезной модели и совокупность отличительных признаков для его достижения:
- обеспечение возможности контроля параметров нагрузки (ток и напряжение) и входного напряжения контролируемого ИЭП введением мультиметра и БК;
- обеспечение возможности проверки контролируемого ИЭП при различных напряжениях питания введением ПИИН и БК.
Представленные описание и схема заявляемого стенда позволяют, применяя существующие материалы и унифицированные покупные комплектующие изделия, изготовить его промышленным способом и использовать для автоматизированного контроля параметров различных источников электропитания.