直流稳定电源校准装置和系统的制作方法

1.本实用新型涉及计量校准技术领域，尤其是涉及一种直流稳定电源校准装置和系统。


背景技术：

2.直流稳定电源作为电磁学计量器具被广泛应用于企事业单位和科研院所的产品生产及设备研发领域。直流电源根据应用领域和应用需求，具有不同的输出电压电流范围、输出功率、输出精度及稳定性等指标。为了保证直流稳定电源计量性能的稳定性，需要对直流稳定电源的校准参数进行定期校准。
3.目前，在进行直流稳定电源的参数校准时，通常需要根据不同的校准项目，选取不同的标准器组合搭配不同的校准电路，并且每校准一个项目就需要搭建一次校准回路。然而，这种方式校准效率低，由于每次校准均需改变电路及电路接线，大大影响校准效率，提高了校准用时；同时，校准容错率较低且易发生危险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种直流稳定电源校准装置和系统，以缓解了目前在校准时通过人工进行电路接线导致的校准效率较低、校准用时较长且校准容错率较低的技术问题。
5.第一方面，本实用新型提供一种直流稳定电源校准装置，装置包括被校接口、校准模块和多个开关控制模块；其中，校准模块包括多种标准器；开关控制模块按照预设连接方式与标准器连接；校准模块和开关控制模块与上位机连接；被校接口用于连接被校直流稳定电源；开关控制模块用于接收上位机下发的控制指令，并根据下发的控制程序控制指定标准器的接通或断开；校准模块用于接收上位机下发的校准指令，并根据开关控制模块的接通方式和校准指令对被校直流稳定电源进行校准。
6.在可选的实施方式中，标准器至少包括数字多用表、数字示波器、高精度数字电流表、取样电阻和直流电子负载；开关控制模块为程控开关；程控开关的个数为6个。
7.在可选的实施方式中，6个程控开关包括第一程控开关至第六程控开关；其中，第一程控开关一端与被校接口正极、数字多用表正极和数字示波器正极连接，另一端与高精度数字电流表的正极连接；第二程控开关一端与高精度数字电流表的正极连接，另一端与取样电阻的正极和第三程控开关连接；第三程控开关一端与被校接口负极、数字多用表负极、数字示波器的测量端负极和取样电阻负极连接，另一端与第二程控开关和直流电子负载的输入端负极连接；第四程控开关一端与被校接口正极、数字多用表正极、数字示波器的测量端正极、第一程控开关和第五程控开关连接，另一端与第二程控开关、第三程控开关和取样电阻正极连接；第五程控开关一端与被校接口正极、数字多用表正极、数字示波器的测量端正极、第一程控开关和第四程控开关连接，另一端与直流电子负载的输入端正极连接；第六程控开关一端与被校接口负极、数字多用表负极、数字示波器的测量端负极、取样电阻
负极和第三程控开关连接，另一端与取样电阻负极连接。
8.第二方面，本实用新型提供一种直流稳定电源校准系统，直流稳定电源校准系统包括前述实施方式任一项的直流稳定电源校准装置，还包括与直流稳定电源校准装置连接的被校直流稳定电源和上位机；上位机用于向开关控制模块下发开关控制指令，以及向校准模块下发校准指令。
9.在可选的实施方式中，直流稳定电源校准系统还包括与直流稳定电源校准装置通信连接的远程监控组件；远程监控组件包括高清摄像头和云服务器；高清摄像头用于获取被校接口连接的被校直流稳定电源和标准器在校准过程的视频图像信息；云服务器用于接收高清摄像头传送的视频图像信息以及对应校准过程中的检测数据，并对视频图像信息和检测数据进行保存和/或回放。
10.在可选的实施方式中，云服务器与终端设备通信连接；终端设备用于发送校准配置文件至云服务器；云服务器用于接收校准配置文件，生成远程校准指令，并将远程校准指令发送至直流稳定电源校准装置；直流稳定电源校准装置用于根据远程校准指令进行校准，并生成检测数据和校准记录；云服务器还用于接收检测数据和校准记录，并将检测数据和校准记录发送至终端设备。
11.在可选的实施方式中，直流稳定电源校准系统还包括与直流稳定电源校准装置连接的通讯箱；通讯箱包括多种通讯接口；通讯箱用于通过多种通讯接口连接使用相应通讯接口的被校直流稳定电源或标准器。
12.本实用新型实施例带来的有益效果：
13.可实现直流稳定电源校准回路与标准器的自动选取与切换，转换通过程控开关装置完成，省去人员切换校准回路与标准器的时长，提高校准效率，同时亦可避免人为接线错误导致被校电源与标准器的损坏。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实施例提供的一种直流稳定电源校准装置的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例提供的一种具体的直流稳定电源校准装置的结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例提供的一种直流稳定电源校准系统的结构示意图；
18.图4为本实用新型实施例提供的一种通讯箱的结构示意图；
19.图5为本实用新型实施例提供的一种直流稳定电源校准系统的结构示意图。
20.图标：10-被校接口；20-开关控制模块；30-校准模块；100-直流稳定电源校准装置；200-被校直流稳定电源；300-上位机；400-远程监控组件；500-通讯箱。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.直流稳定电源作为电磁学计量器具广泛应用在广大企事业单位和科研院所的产品生产及设备研发领域。直流电源根据应用领域和应用需求，具有不同的输出电压电流范围，输出功率，输出精度、稳定性等指标。为保障直流稳定电源的计量性能的可靠性，根据jjf 1597-2016《直流稳定电源校准规范》需对直流稳定电源的稳定电压设置值示值误差等13项校准参数进行定期校准。根据规范要求，针对不同校准项目需使用不同标准设备搭建不同的校准电路实施校准。本实用新型设计一种直流稳定电源自动校准装置，实现直流稳定电源全项目的自动化校准，免去标准器的切换和校准电路的转换。
27.目前，根据jjf 1597-2016《直流稳定电源校准规范》，在校准直流稳定电源的13项校准参数，涉及到的标准器包括数字多用表、数字示波器、直流电子负载，交流稳定电源、高精度数字电流表、取样电阻。根据不同的校准项目，需要选取不同的标准器组合搭配不同的校准电路，传统校准方法为依据规范每校准一个项目搭建一次校准回路。传统方法对比新方法存在两点不足，一是校准效率低，每次校准均需改变电路及电路接线，大大影响校准效率，提高了校准用时；二是校准容错率低易发生危险，由于校准项目达到13项，每次调整电路均存在接线错误的风险，直流稳定电源的满载功率在几十瓦到十几千瓦之间，部分校准电路要求直流稳定电源工作在满载状态，因此在发生接线错误时极易发生损坏被校电源和标准器。此外，由于校准需要有资质的校准员才可以操作，但如果遇到校准员不在现场又需要进行校准的情况下，目前的方法则无法实现校准。
28.基于此，本实用新型实施例提供了一种直流稳定电源校准装置100、系统和方法，通过不同程控开关的切换实现电路的转换和标准器的切入切出，提高了校准效率，避免了校准接线错误。
29.首先，对本实用新型提供的一种直流稳定电源校准装置100进行详细介绍，参见图1所示，该装置包括被校接口10、校准模块30和多个开关控制模块20；其中，校准模块30包括多种标准器；开关控制模块20按照预设连接方式与标准器连接；被校接口10用于连接被校
直流稳定电源；开关控制模块20用于根据下发的控制程序控制指定标准器的接通或断开；校准模块30用于根据开关控制模块20的接通方式对被校直流稳定电源进行校准。
30.在一种实施方式中，根据校准的需求，上述标准器至少包括数字多用表、数字示波器、高精度数字电流表、取样电阻和直流电子负载。
31.在可选的实施方式中，开关控制模块20为程控开关；程控开关的个数为6个，在进行校准操作时，程控开关通过计算机程序自动控制开通或关断，通过不同程控开关的关断，实现不同的校准电路。
32.进一步，为了便于理解，可以将上述程控开关通过编号进行区分，6个程控开关包括第一程控开关至第六程控开关；其中，第一程控开关一端与被校接口10正极、数字多用表正极和数字示波器正极连接，另一端与高精度数字电流表的正极连接；第二程控开关一端与高精度数字电流表的正极连接，另一端与取样电阻的正极和第三程控开关连接；第三程控开关一端与被校接口10负极、数字多用表负极、数字示波器的测量端负极和取样电阻负极连接，另一端与第二程控开关和直流电子负载的输入端负极连接；第四程控开关一端与被校接口10正极、数字多用表正极、数字示波器的测量端正极、第一程控开关和第五程控开关连接，另一端与第二程控开关、第三程控开关和取样电阻正极连接；第五程控开关一端与被校接口10正极、数字多用表正极、数字示波器的测量端正极、第一程控开关和第四程控开关连接，另一端与直流电子负载的输入端正极连接；第六程控开关一端与被校接口10负极、数字多用表负极、数字示波器的测量端负极、取样电阻负极和第三程控开关连接，另一端与取样电阻负极连接。
33.为便于理解，参见图2所示的一种具体的直流稳定电源校准装置的结构示意图，图2中k1-k6为第一程控开关至第六程控开关，dc_in_ 连接被校直流稳定电源的输出正极，dc_in_-连接被校直流稳定电源的输出负极(被校电源的输入端由交流稳定电源持续供电，校准稳定电源在图中未体现)；v1_ 连接数字多用表(直流电压测量功能)测量端正极，v1_-连接数字多用表(直流电压测量功能)测量端负极；osc1_ 连接数字示波器的测量端正极，osc1_-连接数字示波器的测量端负极；i1_ 连接高精度数字电流表的正极，i1_-连接高精度数字电流表的负极；r1_ 连接取样电阻正极；r1_-连接取样电阻负极；l1_ 连接直流电子负载的输入端正极；l1_-连接直流电子负载的输入端负极。
34.本实用新型实施例提供的直流稳定电源校准装置，与原有传统校准方式相比，通过设计该装置可实现了直流稳定电源校准回路与标准器的自动选取与切换，转换通过程控开关装置完成，省去人员切换校准回路与标准器的时长，提高校准效率，同时亦可避免人为接线错误导致被校电源与标准器的损坏。
35.关于上述直流稳定电源校准装置，本实用新型提供一种直流稳定电源校准系统，参见图3所示的一种直流稳定电源校准系统的结构示意图，直流稳定电源校准系统包括前述实施方式任一项的直流稳定电源校准装置100，还包括与直流稳定电源校准装置100连接的被校直流稳定电源200和上位机300；上位机300用于向开关控制模块20下发开关控制指令，以及向校准模块30下发校准指令。
36.通过该直流稳定电源校准系统，可以根据上位机300下发的开关控制指令控制直流稳定电源的成控开关的闭合与断开，并根据上位机300下发的校准指令进行校准，从而实现了直流稳定电源校准回路与标准器的自动选取与切换，省去人员切换校准回路与标准器
的时长，提高校准效率，同时亦可避免人为接线错误导致被校电源与标准器的损坏。
37.为了缓解触发校准所处位置的限制性，直流稳定电源校准系统还包括与直流稳定电源校准装置100通信连接的远程监控组件400，该远程监控组件400用于对被校接口10(以及被校接口10连接的被校直流稳定电源200)和校准模块30(也即各个标准器)在校准过程的运行状态进行监控。
38.进一步，上述远程监控组件400包括高清摄像头和云服务器，其中，高清摄像头用于获取被校接口10连接的被校直流稳定电源200和标准器在校准过程的视频图像信息，云服务器用于接收高清摄像头传送的视频图像信息以及对应校准过程中的检测数据，对视频图像信息和检测数据进行保存和/或回放。
39.例如，可以通过高清摄像头获取校准过程中的视频图像信息，并将该视频图像信息发送至云服务器，以便校准员可以通过云服务器在当前校准时，远程监控到各个被校直流稳定电源或标准器的状态，提升了直流稳定电源校准装置中各个器件的安全性，避免发生接线错误时导致损坏被校电源和标准器，校准过程中的可溯源。
40.此外，考虑到直流稳定电源的校准需要有资质的校准员才可以操作，因此，针对校准员不在校准现场但又需要进行校准的情况，还可以设置云服务器与终端设备通信连接。其中，该终端设备用于发送校准配置文件至云服务器；云服务器用于接收校准配置文件，生成远程校准指令，并将远程校准指令发送至直流稳定电源校准装置；直流稳定电源校准装置用于根据远程校准指令进行校准，并生成检测数据和校准记录；云服务器还用于接收检测数据和校准记录，并将检测数据和校准记录发送至终端设备。其中，校准记录包括原始观测数据及其导出数据，被校准物品的信息记录，实施校准时的人员、设备和环境条件及依据的方法的记录和数据处理记录。
41.具体的，上述配置文件可以包括对标准器的配置、对被校直流稳定电源的配置、校准项目的配置以及不确定度评定的配置。其中：
42.标准器的配置：
43.1.为保证系统的通用性，校准装置的标准器会包括不同生产厂和型号的设备(比如用到了数字多用表，数字多用表的型号包括8508a，34465a，3458等，这些表在校准中的作用是相同的且校准只需用一块，但为了保障设备通用性，会把所有表的指令均做到配置文件里以供选择)。
44.2.以数字多用表为例，在选定某型号数字表后，还需配置测量功能、测量量程、采样速率、数据读取位数和修约位数。
45.被校电源的配置：
46.1.被校电源的校准点(比如100v量程，有些用户需校准10、20、50、100。有些用户需校准10、20、30、
……
、90、100v)，这个校准点需提前配置好。
47.2.被校电源的控制指令，包括量程选择，通道选择，读取电压，读取电流，设置电压，设置电流，电源输出，电源关闭等。不同电源的指令不尽相同。
48.校准项目的配置：
49.根据规范校准项目共计13项，但实际工作中可根据用户实际需要情况确定具体校准项目。所以在校准前需使用配置文件确定好做哪些校准项目。
50.不确定度评定：
51.不确定度评定是恒定校准结果准确度和测量能力的重要指标。标准不确定度评定可是作业指导书评定出的定值也可由实际测量计算而来。两种方式选取哪个方式是由配置文件决定。
52.在一种具体的实施方式中，还可以在服务器通过高清摄像头监控到当前直流稳定电源校准装置空闲时，向直流稳定电源校准装置发送远程校准指令，从而可以无需与直流稳定电源校准装置处于同一空间，即可远程进行直流稳定电源校准，提升了校准的便利性及校准效率。
53.此外，上述直流稳定电源校准系统还包括与直流稳定电源校准装置连接的通讯箱。考虑到被校源厂家、品牌、系列等规格众多，以及标准器通讯接口种类繁多，因此本实施例的通讯箱包括多种通讯接口，通过多种通讯接口连接使用相应通讯接口的被校直流稳定电源或标准器。
54.具体的，该通讯箱的结构可以参见图4所示，该通讯箱可以为被检源(也即被校直流稳定电源)或标准器提供网络通讯、usb通讯、串口通讯和gpib通讯的支持。为适配更多的被检源通讯需要，也为扩展临时标准表的使用，该通讯箱提供了双路千兆以太网通讯接口，使用rj45接口，7类高速双绞线进行数据传输；提供两路usb 3.0通讯接口，使用usb-a接口，屏蔽线连接至usb hub；提供2路rs232协议通讯接口，使用db9接口，屏蔽双绞线传输；提供2路rs422/485可切换通讯接口，使用db9接口，屏蔽双绞线传输；提供一路gpib接口，直连计算机。
55.由于上述直流稳定电源校准系统包括有上述通讯箱，因此有效扩展了检定用计算机的通讯接口类型和数量，让系统能够兼容更多类型的被检源，同时也为临时用标准表提供了接入系统的可能。并且，使用千兆以太网交换机，有效保障使用高速接口的设备有足够的传输速率和响应速度；使用工业级usb-uart设备，提供高达5kv防护能力，使用fidt芯片，提供最广泛的兼容性和最稳定的数据传输；通讯接口集中化管理避免了通讯线路混乱，通讯问题排障难的麻烦，通讯箱兼容底层驱动调用，支持visa和ivi，使得不同类型、不同驱动的设备可以直接使用，无需单独安装通讯驱动。
56.基于上述各组件，本实施例提供了一种具体的直立稳定电源校准系统的结构示意图，参见图5所示，其中，直流稳定电源校准装置100分别连接有被校直流稳定电源200、上位机300、远程监控组件400以及通讯箱500，远程监控组件400包括高清摄像头和云服务器，通讯箱500还与被校直流稳定电源连接。各部件的工作原理参见上述实施例，此处不再赘述。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。