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一种智能型兆欧表的设计

来源:中电网2006.06.24阅读 2236

       引言
       绝缘电阻是电气安全检测项目中的一项重要内容,而测得试品绝缘电阻60s的值R60与15s的值R15的比值K=R60/R15被称为吸收比(对于大电容设备为lOmin之值与lmin之值的比值,称为极化指数),是检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷的重要依据。兆欧表测量绝缘电阻的专用仪表,应用广泛。而传统的手摇指针式兆欧表,必须用手摇发电机保证有120r/s的转速才能维持正常的输出电压,测量范围小、误差大、吸收比须在测量后另行计算,使用不便。

       随着电子技术的不断进步,尤其是单片机(single-chlp microcontroller)的出现并不断发展,引起了仪器仪表结构的根本性变革。以单片机为主体取代传统仪器仪表的常规机械及电子线路,可以容易地将计算技术与测量控制技术结合在一起,形成智能化测量仪表。这种新型的智能化仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理、以及功能的

多样化方面都取得了巨大进展www.cechina.cn,并得到了广泛应用。


       基于ICL7135的智能型兆欧表采用MCS-51系列单片机875l和Harris公司生产的 位BCD码精度A/D转换芯片ICL7135,具有测量精度高、量程宽、测量方便、体积小、功耗低、功能全等特点。

       1 ICL7135特性分析

       TCT7l35是Harris公司采用先进的LinMOSTM技术生产的高准确度、通用型、 位BCD码精度双积分式A/D转换器。它有许多优良的特性,在本设计中能够得到突出反映的有:
       1)具有自动校零功能控制工程网版权所有,自动较零的准确性仅受系统噪声的影响,且偏差小于10μV;
       2)有超量程(OR)和欠量程(UR)信号,容易实现量程的自动转换;
       3)设有6个控制信号端、同时进行字位输出和BCD码输出,可与LCD译码/驱动器及单片机接口www.cechina.cn,进行数据处理,构成智能化仪器;
       4)满量程为2 0000在±20000汁数范围内的准确度为±1个字。
       2 硬件电路设计与实现
       本设计主要由直流高压产生电路、取样电路、数据采集与控制器、译码/驱动LCD显示4大部分组成。其原理框图如图l所示。下面将分别介绍4部分组成及工作原理。


 

一种智能型兆欧表的设计如图

       2.l 直流高压产生电路
       直流高压产生电路如图2所示。
 

一种智能型兆欧表的设计如图

       将6V直流电源经集成器件555和电阻R1及R2与电容C1接成的基本无稳态振荡模式,构成高频多谐振荡器,振荡频率f=1.44/[(R1+R2)C1],约为15 kHz左右,产生的交变电压经脉冲变压器升压www.cechina.cn,次极的感应电压经倍频整流、滤波后,可得到约l000v的直流电压作为测量用电压。


       2.2 取样电路
       取样电路的作用足取得与测量值相关的电信号,用以计算、控制和显示。刘测量的具体要求决定了取样电路具体形式。本设计中取样电路与ICL7135连接,如图3所示。
 

一种智能型兆欧表的设计如图


       图3中控制工程网版权所有,Rx为被测绝缘电阻、R3为量程调节电阻、R1、R2为取样分压电阻。
  U为直流高压产生电路提供的测量电压,经R1及R2分压后(U2)加在7135的IN-,经Rx、R3分压后(U3)加在ICL7135的Cref-。
  根据双积分A/D转换器的工作原理,转换结果由式(1)得到。
 

一种智能型兆欧表的设计如图

  



















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