HD2671数字兆欧表设计原理

1　硬件电路设计与实现

数字兆欧表主要由直流高压模块、继电器阵列、取样电路、数据采集与控制、LCD显示与键盘、数据保存和USB通讯等7大部分组成,其原理框图如图1所示期货原理。具体的工作原理为:直流高压经过继电器阵列,施加到被测电源线的两向间,取样电路的电信号经过ICL7135数据采集转化为数字信号,单片机将数字信号进行计算,转化为绝缘值,同时进行数据保存、报捷判断,同时根据设置进行换向检测,直到把各个向间的绝缘值全部检测完为止。

1. 1　直流高压模块

数字兆欧表测量的基本原理与兆欧表(摇表)类似,兆欧表(摇表)是利用手摇发电机产生高压进行测量,其输出的额定电压为500 V(转速为120r/min),而数字兆欧表对此做了一些改进,采用直流高压模块代替手摇发电机,这就避免了由于手摇转速不够引起的高压的不稳定问题,针对铁路列车的要求,特别将高压模块的额定电压设置为500V/1kV两挡可调,对不同的线路选择不同的测量电压期货原理。电路如图2所示,高压模块电压输入Vin是12V,利用V5/10位控制继电器S2选择R49或R50来确定输出电压Vout为500V还是1kV,对于380V或600V交流供电线路采用1kV高压测量,而对于列车48V或110V直流供电线路采用500V高压测量, R/S是高压模块的电压转化的起停控制位。

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1. 2　继电器阵列

数字兆欧表主要是用来检测列车供电线路绝缘情况的,特别是其交流线路,按照规定列车交流供电线路一般是380V或600V,且有U、V、W、N向,在检测绝缘时除期货原理了要求检测任

意两向之间的电阻值外,还需要各向对列车外壳P的电阻值,这样一共就有5向10种组合电阻值,因此采用继电器阵列来实现各向间的组合测量期货原理。电路如图3所示,当继电器U1和V2闭合时就检测U和V向间的绝缘值,其它的向间值类似,这样利用继电器阵列,通过表的Port1接口与列车上U、V、W、N、P线一一对应连接就可以循环检测各向间的绝缘值,避免使用摇表需要人工切换的过程。

指标

1. 输出电压等级：500V,1000V,2000V,2500V

2. 测量范围：0～19999MΩ

3. 相对误差：≤±4%±1d

4. 分辨率：0.01 MΩ期货原理，0.1 MΩ，1.0 MΩ,10.0 MΩ

5. 电压负载：2500V/20 MΩ

6. 电压跌落：约10％

7. 短路电流：＞1.6mA

8. 电源适用范围期货原理，功率损耗

直流：7－9V（6节5＃可充电电池）

外接交流220V电源进行充电期货原理。还须具备下列几个功能:

1.方便地更换测试电源的电压规格期货原理。这可以通过变换IC2的反馈系数来达到。

2.用按钮控制测试电源的产生,确保安全使用期货原理。

3.提供其它部分正常工作所需的负电源期货原理。

这就说明,在数字兆欧表中,利用电子技术来获得直流高压,并使其稳定,是完全可能的期货原理。

数字式兆欧表的工作原理

数字式兆欧表一般采用电压取样方法,通过控制放大,然后进行模拟量与数字量的转换,最后以数字形式显示被测件电阻值期货原理。数字式兆欧表基本框图如图1所示。可分为高压电源、取样网络、A/D转换和控制电路等部分。

高压电源提供被测件的测试电压,可以直接将电网电压由升压变压器升压,然后进行整流;也可以将直流电压调制成脉冲电压,在高频下升压再进行整流产生期货原理。采用脉冲电压转换为直流高压,便于控制也便于滤波,还可减小变压器的体积。

对于高压电源,短路电流应尽可能大一些,使试品的几何电容电流(位移电流)过程尽快结束,以保证吸收比与极化系数的准确测试,一般短路电流值应不小于l一2mA期货原理。如果只是测量绝缘电阻值,对输出短路电流则没有太高的要求,只是趋于稳定值时间稍长。另外,考虑到要在测试范围内保证正常的测试电压,高压电源的负载特性要好,应采取适当的稳压措施。总之,要保证高压电源有较小的等效输出内阻。

2.取样网络

取样可以分为电流取样和电压取样两种形式期货原理。电流取样是直接采集流经试品的电流,如图2所示。图中,Rx为被测件,流过Rx的测试电流油微安表指示;R1、R2、R3、R4为分流电阻,用以实现量程转换;电容呀口稳压管D1、D2为保护元件。指针式兆欧表多采用电流取样的方法。

3.控制电路

为了实现自动转换量程,提取各量程的取样信号,控制电路是必不可少的期货原理。而对于高压绝缘测试,有些设备除了测量绝缘电阻值外,还要求测量设备的吸收比和极化系数,为了实现定时读数和读数保持等功能,也必须设计控制电路。另外,在试品阻值过小或意外短路时,工作高压将通过取样网络直接加在内部电路上,这将造成元器件的损坏,这也需要控制电路提供过压保护。过压保护电路对于避免仪表损坏和人身的安全都十分重要,一般应采用双重保护,例如限制电压和切短高压等。切短高压是指在外部短路或试品阻值过低以至威胁仪表时,保护电路立即反应,迅速中断高压电源,以确保安全。保护电路的另一作用是抵御外部偶然因素或强干扰施加在测试端的高电压,这时,限制电压保护机制将发挥主要作用。控制电路主要由逻辑电路构成,采用单片机的电路,其单片机除了替代逻辑电路完成控制任务外,还可对数据进行多种处理,以获得更方便和多样化的使用功能。