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电子镇流器综合测试仪
阅读:36时间:2020-10-13 16:59:17

电子镇流器(Electricalballast),是镇流器的一种,是指采用电子技术驱动电光源,使之产生所需照明的电子设备。

简介

电子镇流器(Electricalballast),是镇流器的一种,是指采用电子技术驱动电光源,使之产生所需照明的电子设备。与之对应的是电感式镇流器(或镇流器)。现代日光灯越来越多的使用电子镇流器,轻便小巧,甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起,同时,电子镇流器通常可以兼具起辉器功能,故此又可省去单独的起辉器。电子镇流器还可以具有更多功能,比如可以通过提高电流频率或者电流波形(如变成方波)改善或消除日光灯的闪烁现象;也可通过电源逆变过程使得日光灯可以使用直流电源。

主要测试项目

电子镇流器原理的电路,影响电子镇流器性能的主要指标有:启动阶段的预热灯管电压,预热灯丝电流和预热时间,稳定后的灯管电压、灯管电流、灯丝电流、振荡频率、输入电流、输入功率和功率因素,为此须放置传感器采集输出端的灯管电压,灯丝电流,阴极电路和振荡频率,采集输入端的功率、电流和功率因素等数据,然后分析、计算采集的数据得到电子镇流器的各项性能指标。

主要功能模块的设计

灯管电压和工作频率信号采集硬件设计

测试仪灯管电压(有效值)测试量程为0-500V。为了与信号变换及ADC电路相适应,必须将该灯管电压信号衰减到0-2.5V,即200:1的分压衰减。

通过对多种电阻器件分布电感和电容特性的深入研究及实例,发现3386型单圈玻璃釉电位器具有极小的分布电感和电容,用它制作4MΩ:20KΩ(分压比为200:1)的分压取样电路,分压得到的信号非线性和畸变均小于1%,完全满足测试仪精度的要求。

电子镇流器输出灯管电压信号的频率和幅度都极不稳定,随着灯管和器件发热会发生显著变化,通常频率和电压信号包络被电网的工频信号调制,采用常规的峰值检波电路或平均值检波电路等方法来测试灯管电压有效值,都会有较大的误差,因而采用真有效值测量专用集成电路AD637,将杂乱的灯管电压信号转换为对应的有效值直流电压,然后送MSP430F133内部的ADC转换器。

测试仪中的频率测量电路是将衰减取样到的灯管电压信号送由LM393构成的具有迟滞特性得比较器,将交流信号整形为脉冲信号,然后送MSP430F133的计数器输入脚,由MSP430F133内部计数器实现频率测量,具体实现电路如图3所示。

灯丝电流和灯管电流采集硬件设计

电流传感器选择受诸多因素限制,灯丝电流在预热阶段达几百mA,而在正常时只有几十mA;灯丝电阻有多种规格,从几Ω到几十Ω;波形是杂乱的,频率在40KHz左右,频率和幅值均受电网工频信号的调制,因此,电流采样电路使用常规的采样电阻取样或者线圈感应取样设计,存在带宽窄、非线性和畸变严重,影响电子镇流器的工作状态等问题,都不能满足测试仪的要求。

为此,选择闭环式霍尔电流传感器作为测试仪的电流传感器,闭环式霍尔电流传感器的磁芯中磁通量近乎为0,因此,插入损耗很小,几乎不会对被测电路产生影响,并且可以测量从直流到100kHz各种波形的电流,另外与被测定对象之间是物理隔离的。

闭环式霍尔电流传感器工作原理所示,如果霍尔元件有磁场通过,则有电压输出,该电压放大并转换为电流输出给补偿线圈,由补偿线圈产生与被测电流方向相反的磁场,经动态反馈使磁芯中的磁通为0,此时I1×N1=I2×N2即I1=I2(N2/I1)=(Uo/Rs)(N2/I1)式中,I1为被测电流,N1为其对应初级绕组的匝数;I2为补偿线圈中的电流,N2是补偿线圈中的匝数;Uo是I2流经取样电阻Rs产生的压降,由上式可知,当磁场平衡时,只要测量Uo即可计算得到被测电流。

经测试,闭环式霍尔电流传感器完全满足测试仪电流取样的各项要求,确保了测试仪电流测量的高精度,有效值变换电路所示,与电压通道相同。

电流、功率和功率因素采集模块设计

直接利用远方公司生产的PF9805型智能电量测试仪测量输入电流、输入功率以及功率因素,PF9805型电电量测试仪带有RS232接口。本测试仪所需要做的是利用它提供的接口,适时读取输入电流等数据。

由于MSP430F133只有一个串行通信接口,但是需要与PF9805型电量测试仪、PC两个对象通信,经过仔细分析工作时序,设计了图6所示的串行通信切换电路,以很低的代价实现了串口的扩展。

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