多功能测试仪LISN的研究与设计

4　结束语摩托车制动器综合性能测试系统,采用机械模拟和电模拟相结合的方法,实现了对转动惯量的模拟.通过对制动过程中制动力矩的分析,给出了制动力矩、电机在制动器制动时输出的力矩与模拟惯量的关系,所提出的计算方法可有效地确定和优选机电混合模拟系统的飞轮惯量和驱动电机的匹配关系.该综合性能测试系统的制动器检测方法符合国家汽车行业标准QC/T654-2005,在转动惯量模拟和制动操纵力的自动控制方面有独特性.参考文献:[1]　王志忠,彭彦宏,洪哲浩.车辆制动器试验台惯性飞轮的优化组合设计[J ].拖拉机与农用运输车,2006,33(2):59-62.[2]　王铁山,曲　波.汽车摩擦材料测试技术[M ].北京:科学技术出版社,2005.[3]　谢松云,于海勋,王奎顺,等.车辆离合器综合性能测试系统的研究[J ].电气传动,2007,37(3):61-64.[4]　陈三昧,何力生,何长锐,高学尧,姜　永.QC/T654-2005摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法[S ].全国汽车标准化委员会,2005.作者简介:吴广顺　(1973-),男,河北滦南人,工程师,硕士,主要从事内燃机测试及专用仪器设备的开发工作;张立鹏　(1978-),男,天津人,工程师,主要从事小型内燃机、摩托车电器系统测试等研究工作.多功能测试仪L ISN 的研究与设计岳玲玲,张晓冬,唐志君,高曙宁(北京交通大学电气工程学院,北京100044)Research and Design of a Multif unctional Test Apparat us L ISNYUE Ling -ling ,ZHANG Xiao -dong ,TANG Zhi -jun ,G AO Shu -ning (School of Electrical Engineering ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 100044,China ) 摘要:在介绍主要传导干扰测试电路L ISN 的基础上,进一步介绍了几个主要功能电路如:L/N 相线选择电路、瞬时限幅电路以及RS232与计算机的接口设计.给出了各电路的硬件设计,并详细介绍了其工作原理.关键词:硬件设计;L ISN ;相线选择;瞬时限幅电路;RS232中图分类号:TN702文献标识码:A文章编号:1001-2257(2009)08-0047-03收稿日期:2009-02-24Abstract :This paper int roduces a conduction interference test apparat us.It mainly int roduces t he conduction interference testing circuit -L ISN and hardware design of t he f unction circuit ,such as :L/N line selection circuit ,limiter circuit and t he interface circuit between RS232and comp uter.K ey w ords :hardware design ;L ISN ;p hase line selection ;instantaneous limiter circuit ;RS2320　引言目前,电子产品电磁兼容性(EMC )指标已成为电子产品能否走向市场的关键.因此,开发人员从刚开始研究设计到正式生产之前,都应非常重视新产品的EMC 性能,在开发的每一个阶段及时对产品进行预认证评估,加快产品认证,缩短开发周期,加快产品的上市速度,降低产品成本[1].通常用于传导干扰的主要测量仪有EM I 测量接收机、阻抗稳定网络(L ISN )、各种电压电流探头、频谱分析仪、示波器等[2].目前研究较多的是频谱分析仪、示波器、电压电流探头等设备,线形阻抗稳定网络作为传导干扰测试的一部分研究非常少.因此对于L ISN 的研究具有广阔的市场前景.・74・1机械与电子22009(8)1　系统工作原理系统采用了一个滤波阻抗网络,通过一个低通滤波器,被测设备连接到L ISN电源输出插座上. L ISN有稳定的阻抗到信号端,它与频谱分析仪或EMC测试接收机一起测量时,EMC信号经过一个高通滤波器后成为EM I理想的传导干扰信号,提供给被测设备L1和N电源线上不对称的噪声干扰信号,然后用户可在2个不对称信号之间进行选择,并在测试信号输出端进行输出测试.2　系统硬件设计系统硬件电路部分在设计电源传导干扰滤波网络基础上,进一步完善其功能,设计了L/N相线选择电路、接地保护电路、瞬时限幅器电路和模拟人工手电路等功能电路,同时通过RS232接口与计算机相连,使计算机与单片机之间进行通信,并实现计算机对仪器控制.硬件电路系统如图1所示.图1　硬件电路系统2.1　电源传导干扰滤波网络硬件电路的基本单元为电源阻抗稳定网络或称人工电源网络,L ISN分为V型、△型和T型结构[2],系统采用了最常用的V型结构,用来测量每条单相电源线(L或N)和接地之间不对称的电压. L ISN电路如图2所示.电路中低通滤波器由50μH 电感和1μF电容构成.0.1μF 电容为隔直电图2　电源阻抗稳定网络容.电容在低阻抗测试频段内表现出低阻抗,其本质上是短路的,而电感为大阻抗.当去掉50Ω电阻时, 1kΩ电阻为0.1μF电容提供放电通路,是耦合电流的泄放电阻,用以防止EU T断开时产生尖峰电压而损坏测试设备,在1kΩ电阻旁并联50Ω电阻,使其断开.一个50Ω电阻用作测量接收机(频谱分析仪)的输入阻抗,另一个50Ω电阻用作虚拟负载,以保证相线与安全绿线间、中线与安全绿线间的阻抗大约为50Ω.L ISN通过电容耦合,在EU T测试端与安全绿线之间提供一个稳定网络.由图2可见,在耦合电容下端接了一个1kΩ电阻,并与测试接收机输入端或50Ω虚拟负载并联.由于接收机输入阻抗是50Ω.故EU T的负载阻抗也近似为50Ω. L ISN可起到如下作用[3]:a.L ISN可将待测设备与主电源隔开,供应EU T的电源必须尽可能无谐波,因电源中任何谐波都会耦合到EMC分析仪中,被当作EU T所产生.b.L ISN可隔开EU T产生的任何谐波,而不会被耦合到主电源中,主电源若有过多的谐波,可能会干扰电源线上其它装置的正常运作.c.利用L ISN中高通滤波器,可将EU T产生信号耦合到EMC分析仪中,在高通滤波器通带中的信号有50Ω的负载,是EMC分析仪的输入阻抗.2.2　L/N相线选择电路为精确测量电源线上传导干扰,可分别对L线或N线进行测量,因此,硬件电路中设计了L/N相线选择电路,通过选择开关可在2根线之间进行切换,此时相应指示灯会亮.此电路主要是通过继电器G5V-2-H1-12实现相线选择,仪器开通时G5V -2-H1-12的感应线圈会接到一个高电平,使继电器单刀双掷开关4端和13端分别与6端和11端相连,使电源线L线与信号输出端连接,N线接地.当L/N选择开关按下时,A T89C2051检测到信号变化,则相应输出端口输出低电平给感应线圈,使4端和13端分别掷向8端和9端,将N线选中连接信号输出端,L线接地.这样完成相线选择.2.3　瞬时限幅保护电路由于频谱分析仪和某些测试接收机的测试原理,它们的信号输入端非常敏感,被测单元在启动关闭时,会产生瞬时高压,这极有可能损害频谱分析仪或测试接收机的输入电路,为了防止这种损害,系统在测试信号输出端设计了瞬时限幅保护电路,开机・84・1机械与电子22009(8)时,瞬时限幅器工作,按下其控制按扭,瞬时限幅电路被旁路,并通过其指示灯显示此状态.2.4　RS 232接口电路[4]为了对系统各个功能控制更加方便和智能化,系统中设计了RS232接口电路如图3所示,使系统通过RS232接口与计算机相连,实现计算机控制.同时,通过此接口实现与其它仪器的数据通信.图3　RS232接口电路上位机发出信号从RS232的5口送到MAX232的13脚,经MAX232转换电平后,从MAX232的12脚送出,送到单片机RXD 脚.单片机发出信号从TXD 脚发出,送入MAX232的10脚,经处理后从MAX232的7脚送出,送达RS232的3脚.以上所提各功能如L1/N 测试选择、瞬时限幅器和RS232接口设计都是通过单片机A T89C2051控制实现的,这点在各个模块电路中已体现.3　系统软件设计系统软件采用模块化程序设计,用C 语言编写[5].主要由主程序模块、按键控制I/O 口模块和串口通信程序模块组成,各模块采用中断方式调用.其中主程序模块主要完成各种参数的设置、时钟源选择和定时器参数设置等.在按键控制I/O 口模块中,SW1,SW2,SW3分别为接地保护电路、L/N 相线选择电路和瞬时限幅电路的外部按钮,按钮按下后进入中断,等待按钮稳定,相应的I/O 口输出低电平/高电平,使各个模块电路启动/旁路,并点亮/熄灭相应的指示灯.通信程序模块中采用串口通信控制,串口配置为8位数据位,2位停止位,9600波特率,不需要硬件协议,通过计算机界面可输入8个字符,分别代表执行计算机控制、本机控制、接地保护电路通断、N/EMC 测试信号、L/EMC 测试信号和瞬时限幅电路通断,数据通过RS232传入测试仪,令A T89C2051对相应的I/O 口赋值,输出高低电平,控制各模块的通断,从而达到测试仪的计算机控制.系统工作流程如图4所示.图4　系统的基本工作程序流程4　结束语此测试仪器经试验测试,取得了很好的效果,证明此仪器的可应用性.另外与现有的L ISN 网络相比,本仪器增加了瞬时限幅器,计算机控制电路,增加了仪器功能并且方便了用户操作,但是由于在L ISN 部分,带通滤波器的设计使得L ISN 输出部分不是准确的50Ω输出电阻,使得测试电压有微小偏差,因此带通滤波器的设计有待于进一步完善.参考文献:[1]　杨玉君,程君实,易忠亮,周继华.传导干扰测试系统的设计与实现[J ].自动化仪表,2003,(8):19-22.[2]　陆顺平,陶象麟.传导骚扰辅助测量装置人工电源网络[J ].电动工具,2006,(4):17-21.[3]　陶象麟.电磁兼容与电磁干扰测量[J ].电动工具,2004,(3):12-18.[4]　陈小忠,黄　宁,赵小侠.单片机接口技术实用子程序[M ].北京:人民出版社,2005.[5]　马忠梅,籍顺心,张　凯,马　岩.单片机的C 语言应用程序设计[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2003.作者简介:岳玲玲　(1981-),女,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事电力电子及电磁兼容的研究;张晓冬　(1956-),男,北京人,教授,博士研究生导师,主要从事电力电子及电磁兼容的研究.・94・1机械与电子22009(8)。