智能型電纜測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 測(cè)試系統(tǒng)的原理
電纜測(cè)試系統(tǒng)硬件部分以單片機(jī)為控制核心，主要分為導(dǎo)通測(cè)試電路，絕緣測(cè)試電路和繼電器譯碼電路三大部分，各部分工作原理如下所述。
2．1 導(dǎo)通測(cè)試部分
由于導(dǎo)通電阻很小，一般為歐姆級(jí)，容易受到外界干擾的影響，惠斯登電橋的兩臂同時(shí)對(duì)電源的微小變化做出反應(yīng)，將輸出信號(hào)送入差分放大器，從而消除了共模干擾，可以提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。其原理如圖3所示。

在圖3中：R1，R2和R3組成基準(zhǔn)電路；R4，R5和Rx串聯(lián)起來(lái)組成主測(cè)試回路。當(dāng)待測(cè)電阻Rx為零時(shí)，調(diào)整R1使電橋處于平衡狀態(tài)，即U1=U2，電路輸出約為零，同時(shí)產(chǎn)生基準(zhǔn)比較電壓U1。在電路正常工作情況下，Rx串聯(lián)進(jìn)入電路后，電橋的平衡被打破，U2變小，U1和U2經(jīng)過(guò)運(yùn)放OP497的隔離后送入差分放大器INA145進(jìn)行放大，放大后的電壓信號(hào)送入12位精度的MAX197進(jìn)行采樣。
2．2 絕緣測(cè)試部分
對(duì)于絕緣測(cè)試電路而言，由于輸入測(cè)試電壓為500～1 000 V，對(duì)干擾不太敏感，所以絕緣測(cè)試電路采用相對(duì)簡(jiǎn)單的電阻分壓法來(lái)實(shí)現(xiàn)，原理如圖4所示。

在圖4中：Rx為被測(cè)兩根導(dǎo)線間的絕緣電阻；Kat，Kab分別是Rx的輸入控制繼電器和輸出控制繼電器，由譯碼電路選通，二極管D1保護(hù)電源；R1，R2和R3組成分壓測(cè)試電路，R4為限流電阻，C1為了濾除雜波的干擾，測(cè)試回路的分壓值經(jīng)運(yùn)放后輸入放大電路；MAX6176為高精度低噪聲基準(zhǔn)電源，經(jīng)過(guò)分壓電路和跟隨器后為放大電路INA145提供基準(zhǔn)比較電壓，INA145把放大后的信號(hào)送給MAX197進(jìn)行采樣。
2．3 繼電器譯碼電路
繼電器譯碼電路的作用是在單片機(jī)的控制下將1 536個(gè)測(cè)試點(diǎn)中的某兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)接入相應(yīng)的測(cè)試電路。比如譯碼電路選中測(cè)試點(diǎn)1的輸入繼電器Kat和測(cè)試點(diǎn)2的輸出繼電器Kab，外部的被測(cè)電纜通過(guò)這兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)接入相應(yīng)的測(cè)試電路，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通或者絕緣測(cè)試。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能譯碼電路可以分為地址鎖存電路，輸入繼電器譯碼電路和輸出繼電器譯碼電路。以輸入地址鎖存電路為例，其原理如圖5，圖6所示。