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絕緣電阻微機測試系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計

電子工程師 ? 2018-03-17 11:44 ? 次閱讀

1.主控電路


主控電路的硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中以8031單片機為核心。監(jiān)控程序固化在4 KB的EPROM2732中,2 KB的RAM6116用來存儲測試數(shù)據(jù),擴展的可編程并行接口8155的A口用作LED顯示字形口,B口用作CMC-50P-2打印機控制口,C口用作鍵盤控制和LED顯示字位口。8位A/D轉(zhuǎn)換芯片選用ADC0809。8031的Pl口用作程控放大器的增益控制和換檔控制,鎖存74LS273的輸出,通過7406驅(qū)動器控制繼電器陣列動作。

2.采樣電路

檢測電橋電路原理如下圖所示。電路分高低兩檔實現(xiàn)20 kΩ--1275 MQ的絕緣電阻測量。高檔輸出UXH可測量5 MΩ~1275 MΩ電阻;低檔輸出UxL可測量20 kΩ~5 MΩ電阻。單片機的P1.3線通過7406驅(qū)動器控制繼電器實現(xiàn)換檔。



為使20 kΩ~1275 MΩ,范圍內(nèi)檢測精度不低于2.5%,電路參數(shù)按以下要求選擇和調(diào)整:組成電橋的各電阻應(yīng)選用精度不低于1%的金屬膜電阻;調(diào)節(jié)電位器Wl,使B到地支路總電阻為0. 5(1±0.2%)MΩ;調(diào)節(jié)W3,使A到地支路的總電阻為5(1±0.2%)MΩ;Wt是高阻測量電橋平衡調(diào)節(jié)電位器;Wz是低阻測量電橋平衡調(diào)節(jié)電位器。

電橋平衡調(diào)節(jié)方法:短路Rx,分別接通高阻測量檔和低阻測量檔,調(diào)節(jié)W2和W4,使Ux與U2兩輸出端間電壓不高于0.5 mV(用4位半直流毫伏表測量)。

3.程控放大器

為提高測量精度,展寬測量范圍和實現(xiàn)量程自動切換,采用程控放大器對Ux適當(dāng)放大。在被測絕緣電阻20 kΩ~1275 MΩ的測量范圍內(nèi),輸出電壓Ux由4V降到15. 625 mV,變化256倍。選擇成品程控放大器實現(xiàn)這一功能是不難的,但價格較貴。本系統(tǒng)設(shè)計的廉價程控放大器較好地解決了問題。下圖是其電路原理圖。

電路由自穩(wěn)零斬波放大器芯片ICL7650、模擬開關(guān)CD4051和電阻網(wǎng)絡(luò)組成。電阻網(wǎng)絡(luò)各電阻的精度都選為±0. 2%。模擬開關(guān)按下圖接線的設(shè)計是考慮到:盡管模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻很大(500 Q),但由于運放輸入阻抗很高,輸入電流極小,因而對放大器增益的影響可忽略不計。模擬開關(guān)的控制信號來自P1.0、P1.1、P1.2。當(dāng)控制信號由(0、0、0)變到(1、1、1)時,放大器的增益由20變到27,共8檔,使A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓在2~4 V范圍內(nèi)(被測電阻在20 kΩ~1275 MΩ范圍內(nèi))。

ICL7650芯片是第四代運算放大器,具有極低的輸入失調(diào)電壓(±1 μV)和失調(diào)溫漂(0.05 μV/℃).極高的開環(huán)增益(≥120 dB)和極低的時漂(o.01 μV/h);價格適中;使用±5V供電時,輸出電壓線性范圍是0~4.5 V;當(dāng)輸入電壓為o時,實測增益為27的輸出零位電壓

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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