导言
电磁兼容（EMC）要求电子电气设备有必要具有在必定的电磁环境下正常作业的才能。而进行抗电磁搅扰的测验和研讨离不开契合国家规范的电磁搅扰模仿器。曾经这些设备都是依靠进口，且价格昂贵。为此研发了这台周波下跌模仿器。该仪器计量精细，能模仿电网电压中止或增大/减小，具有显现直观、输出安稳、使用方便、本钱低一级特色。
作业原理
当电网或变电设备产生毛病或负荷忽然改动时会引起电压瞬时下跌、短时中止，在某些情况下还会接连呈现两次或更屡次的电压下跌与中止。这些现象本质上是随机的，其特征表现为违背额外电压，并继续一段时刻。可是，电压瞬时下跌和短时中止不总是忽然的，因为与供电网络相连的旋转电机和维护元件有必定的反效果，假如大的电源网络断开，电压将因为许多旋转电机衔接到电源网络上，而仅仅是逐渐下降。这些旋转电机短期内将作为发电机运转并向电网运送功率。为了维护数据并存储到内部存储器中，大的数字处理设备都装有内置式断电探测器，以便在电源康复后，设备按正确的办法发动。但有些断电探测器不能敏捷反响，导致直流电压在断电探测器触发之前会减小到低于最小运转电压的水平，然后形成数据丢掉或改动。当电源电压康复时，数据处理设备就不能正确发动。本文评论的周波下跌模仿器由单片机与存储显现部分、电压采样和过零信号检测部分、功率驱动部分和有关直流作业电源等四部分组成，整体构成如图1所示。
单片机体系
选用8051型单片机和谐、操控各部分电路的正常运转，并用键盘、五颜六色液晶显现器输入显现设定值。设定值首要包含下跌电压、下跌相位、下跌时刻、下跌距离和下跌次数等等，并有中英文两种版别。设定值有三种挑选：手动形式、程式形式、规范形式。为了充分使用单片机的资源，P1.0和P1.1用于额外电压、下跌电压的切换；P1.3检测电压过零信号；P1.4和P1.5操控电机正回转；P1.6用于换屏；P1.7衔接看门狗电路；P3.3操控A/D中止；P3.5挑选选通开关。为了处理很多数据的信息、纠错计划和软件容错，需求必定的RAM，因而，本仪器选用扩大8K的外部RAM。这台周波下跌模仿器不只可独自作业，并且留有RS-232通讯口还可与上位机联网通讯。为了进步设备的可靠性和安全性，满意国标的要求，本规划在软件和硬件上都选用了维护办法，特别是一些抗搅扰办法。首要，在维护CPU方面，选用光电阻隔器和继电机来驱动电机滚动，一起选用变压器和光电阻隔器来取样电压信号和过零信号。这样就把强电和弱电部分彻底离隔，即便外围线路损坏，也不会损坏CPU。其次，在作业电源方面，经过串接电感线圈来减小直流电压的动摇，这样就确保了作业电压的安稳性。终究在抗高频搅扰方面，选用数块金属板把相关电路离隔，这样就能使整个仪器削减高频方面的搅扰。
此外，还使用软件的优势，选用多种滤波办法净化信号，以及容错技能，如设置看门狗等。
电压采样和过零信号检测电路
电压采样和过零信号检测电路是进步下跌电压和下跌相位精度的要害电路。电压采样首要包含额外电压采样和下跌电压采样。这儿要点介绍下跌电压采样，详细电路见图2所示。
在图2中，0~255V下跌电压经6V变压器降压，变成较低的沟通讯号。因为下跌电压的取样精度直接影响到整台仪器的测验精度，曩昔选用的只用一个二极管来整流的办法尽管简略，可是线性欠好，差错十分大，终究只能在软件中加补偿来消除差错，这样就大大增加了软件的作业量，并且重复性也欠好。因而为了减小二极管的非线性在整流中形成的差错，本规划选用了典型的运放盯梢整流电路，由运放mA741和二极管RF107组成。然后避免了以上坏处。只用硬件电路就能满意精度要求，无须软件补偿。
图2中电解电容C1和电容C2组成滤波电路。在调试过程中，发现电解电容C1的电容值选取十分要害，它直接影响到定标的精确。因为下跌电压经过取样和选通开关往后进入ADC，因而电路要求沟通255V对应直流5V的线性定标。本电路中C1取47mF。电阻R2是可调精细电阻，在定标过程中输出取样信号对它的改动十分灵敏。因而在图2所示的整个电路中，取样信号的精确度首要取决于电容C1和电阻R2的数值。后一个运放mA741起阻隔效果，首要是避免后续电路对取样电路的影响。整个取样电路不只本钱低，并且性能好，经过实践查验，彻底满意下跌电压的规划要求。
下跌相位是周波下跌模仿器的另一个重要的参量，而过零检测电路是确保下跌相位精度的要害电路。曾经选用的办法是使用二极管的正导游通、反向截止的特性来直接对沟通220V的过零信号进行检测，这种办法因为二极管的导通并不彻底是在电压的零位，因而差错较大，有必要在软件中加必定的补偿。为了战胜这些缺陷，本规划选用零电压比较的办法。这种办法不只能够进步沟经过零信号的精度，并且还避免了在沟通220V线路中串接电阻所带来的一系列问题。详细电路见图3所示。
在图3中，沟通220V经过变压器降为12V，然后经过两个二极管组成的钳位电路进入电压比较器LM311，输出的信号是方波，再经过光电耦合送到CPU的P1.3口。其间可调精细电阻R2起过零微调效果。这个电路经过实践，证明彻底满意下跌相位的规划要求。
软件
本仪器的软件分为两大类：一类是履行软件，首要功用有：检测下跌电压、核算下跌时刻、下跌距离、下跌次数以及判别设置数值是否超出规模等等。另一类是上位机通讯软件，其功用是经过RS-232接口操控仪器的运转，用VB编写。因为硬件已能满意要求，因而下跌电压的取样和过零信号的检测都未加软件补偿，这样使软件作业量大大减轻。在测验中，若超出答应规模，会显现犯错信息。主程序分为四部分：开机，仪器初始化；依据设置值履行功用子程序；敞开驱动模块，输出所需的下跌电压和波形；与上位机联网的通讯程序。程序流程图如图4所示。
结语
依据用户要求研发的周波下跌模仿器现在已在中日合资上海三基电子工业有限公司批量生产。这台具有自主知识产权的测验仪器的研发成功为往后研发其他类型的高精度仪器打下了杰出的根底。
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