CN105223461A - 一种多芯电缆绝缘、短路检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明<b>一</b>种多芯电缆绝缘、短路检测装置及方法，属于智能化检测仪器仪表的技术领域；解决的技术问题为：提供一种能够快速准确完成设备绝缘、短路故障检测的装置；采用的技术方案为：一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，包括多芯插座、控制电路板、控制按钮、数据显示器、5V一体化开关电源和直流电源电路；多芯插座、控制按钮、数据显示器和直流电源电路分别与控制电路板相连，多芯插座通过转接控制盒与被测产品的电缆线相连；控制电路板包括：微处理器、模拟开关电路和A/D转换器；模拟开关电路的开关点与多芯插座的接线端子相连，模拟开关电路与微处理器的相连，模拟开关电路通过A/D转换器与微处理器的数据输入端相连，微处理器与数据显示器相连。

Description

一种多芯电缆绝缘、短路检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种多芯电缆绝缘、短路检测装置及方法，属于智能化检测仪器仪表的技术领域。

背景技术

目前检测产品电气设备的绝缘性能，主要是通过手摇式的兆欧表或数字式兆欧表完成，手摇式兆欧表由手摇发电机供电，通过指针刻度盘显示绝缘值，数字式兆欧表由中大规模集成电路组成，通过表笔对接测量端进行检测，由液晶屏显示检测结果，与手摇式的兆欧表相比，数字式兆欧表省去了手摇兆欧表的人力做功，测量结果具有显示清晰直观的优点。

但是，在产品绝缘测试中，由于被测产品的电缆种类数量较多，通常有十几种甚至几十种，电缆芯线和测试点繁多，用手摇式或数字式兆欧表逐一测量费时费力，效率低下，且容易发生漏测、误测、重复测量等情况。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够快速准确完成设备绝缘、短路故障检测的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，包括多芯插座、控制电路板、控制按钮、数据显示器、5V一体化开关电源和直流电源电路；

所述多芯插座、控制按钮、数据显示器和直流电源电路分别与所述控制电路板相连，多芯插座、控制按钮、数据显示器、控制电路板分别与所述5V一体化开关电源相连，所述多芯插座通过转接控制盒与被测产品的电缆线相连；

所述控制电路板包括：微处理器、模拟开关电路和A/D转换器；所述模拟开关电路的开关点与多芯插座的接线端子相连，所述模拟开关电路与微处理器的相连，所述模拟开关电路的I/O端口通过A/D转换器与所述微处理器的数据输入端相连，所述微处理器与数据显示器相连。

本发明中，所述模拟开关电路包括：第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组，所述第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组均包含4个模拟开关芯片，所述第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组均包含有64个开关点；所述第一模拟开关芯片组的每个开关点分别并接第一模拟开关芯片组的每个开关点后与转接控制盒10上对应的64个测试点连接。

所述直流电源电路的电路结构为：包括：电容C1、电阻R1、电容C3；所述电容C1的一端并接电阻R1的一端、电容C3的一端后与外接220V交流电源的零线相连，所述电容C1的另一端并接电阻R1的另一端后与二极管D1的负极、二极管D2的正极相连，所述二极管D1的正极并接二极管D4的正极后与电容C5的一端、发光二极管VD1的负极、直流电源电路的100V电源输出接地端相连，所述二极管D2的正极并接二极管D3的负极后与电容C5的另一端、二极管D5的负极、直流电源电路的100V电源输出正端相连，所述二极管D5的正极与发光二极管VD1的正极相连，所述二极管D3的正极并接二极管D4的负极后与电容C2的一端、电阻R2的一端相连，所述电容C2的另一端并接外接220V交流电源的火线后与电阻R2的另一端、二极管D6的负极、电容C4的一端、三极管VT1的集电极、电阻R4的一端相连；所述电容C3的另一端并接二极管D6的正极后与二极管D7的负极相连，所述二极管D7的正极并接电容C4的另一端后与电容C6的一端、二极管D8的正极、电阻R6的一端、电容C7的另一端、直流电源电路的500V电源输出接地端相连，所述电容C6的另一端并接三极管VT1的基极后与三极管VT2的集电极、电阻R4的另一端相连，所述三极管VT1的发射极并接电阻R3的一端后与电阻R5的一端、电容C7的一端、直流电源电路的500V电源输出正端相连，所述三极管VT2的发射极并接电阻R3的另一端后二极管D8的负极相连，所述三极管VT2的基极并接电阻R5的另一端、电阻R6的另一端。

所述微处理器的型号为8位单片机AT89S52。

所述模拟开关芯片的型号为16路模拟开关CD4067。

一种利用多芯电缆绝缘、短路检测装置进行多芯电缆绝缘短路检测的方法，包括以下步骤：

步骤S01：通过控制按钮将被测产品绝缘电阻下的测试电压值输入微处理器中，微处理器将被测产品绝缘电阻下的测试电压值发送至数据显示器进行显示；

步骤S02：将被测产品的电缆线通过转接控制盒与检测装置的多芯插座相连，多芯插座通过模拟开关电路和A/D转换器将被测产品的电压信号检测值送至微处理器，微处理器将被测产品绝缘电阻下的检测值转化为绝缘电阻值发送至数据显示器进行显示；

步骤S03：微处理器将步骤S02中被测产品的电压信号检测值与步骤S01中输入的被测产品绝缘电阻下的测试电压值进行比较，并将该比较结果发送至数据显示器进行显示。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明包括多芯插座、控制电路板、控制按钮、数据显示器、5V一体化开关电源和直流电源电路；通过所述多芯插座、转接控制盒与被测产品的电缆线相连，并通过控制电路板完成对电缆芯线之间、芯线与外壳之间的绝缘、短路故障的自主快速轮流检测，检测结果由数据显示器直接显示；本装置结构简单、实用性极强。

2、本发明中，可通过直流电源电路选择100V或500V的绝缘测试电压，并可根据具体产品的检测要求选择需要达到的绝缘电阻值，绝缘电阻值、绝缘测试电压以及检测结果值均通过数据显示器进行显示，显示结果直观，极大的方便了工作人员的工作效率。

3.本发明中，可完成最多63芯的电缆检测，通过转接控制盒可以与大部分被测产品的电缆线对接，达到涵盖产品大部分绝缘及短路检测内容的要求，通用性强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为本发明中的直流电源电路的电路连接示意图；

图3为本发明中的转接控制盒的结构示意图；

图4为本发明中的检测装置的正视图；

图5为本发明的主程序流程图；

其中：1为多芯插座，2为控制电路板，3为控制按钮，4为数据显示器，5为5V一体化开关电源，6为直流电源电路，7为微处理器，8为模拟开关电路，9为A/D转换器，10为转接控制盒。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，包括多芯插座1、控制电路板2、控制按钮3、数据显示器4、5V一体化开关电源5和直流电源电路6；所述多芯插座1、控制按钮3、数据显示器4和直流电源电路6分别与所述控制电路板相连，多芯插座1、控制按钮3、数据显示器4、控制电路板2分别与所述5V一体化开关电源5相连，所述多芯插座1通过转接控制盒7与被测产品的电缆线相连。

本实施例中，所述多芯插座1通过转接控制盒7与被测产品的电缆线相连，可实现对需要测试的产品设备多种类型电缆的绝缘及短路故障的检测；所述的5V一体化开关电源5主要用于给本检测装置的多芯插座1、控制按钮3、数据显示器4、控制电路板2供电，所述的5V一体化开关电源5可为体积小、重量轻、功耗小、效率高、电压稳定的一体化开关电源开关电源。

具体地，所述控制电路板2包括：微处理器7、模拟开关电路8和A/D转换器9；所述模拟开关电路8的开关点与多芯插座1的接线端子相连，所述模拟开关电路8与微处理器7的相连，所述模拟开关电路8的I/O端口通过A/D转换器9与所述微处理器7的数据输入端相连，所述微处理器7与数据显示器4相连。

进一步地，所述模拟开关电路8包括：第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组，所述第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组均包含4个模拟开关芯片，所述第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组均包含有64个开关点；所述第一模拟开关芯片组的每个开关点分别并接第一模拟开关芯片组的每个开关点后与转接控制盒7上对应的64个测试点连接，上述的64个测试点，可包括被测产品绝缘测试的外壳测试点和电缆芯线的1至63点。

本实施例中，通过微处理器7可控制8个模拟开关芯片完成最多63芯电缆芯线间及芯线与外壳间的轮流通断检测，所述的高精度的A/D转换器9通过与模拟开关电路8中各个模拟开关芯片的连接，完成对测试电压信号的采集与转换，并将转换后的信号发送至单片机进行处理；

具体地，所述直流电源电路6与模拟开关电路8之间可设置有三级自锁按钮，通过控制三级自锁按钮的常开常闭触点可完成100V和500V直流测试电压的切换，经过限流后将直流测试电压引入控制电路板2中，并通过数据显示器4显示测试电压值；并可通过对控制按钮3的操作，完成绝缘电阻以及绝缘测试电压值的设定并在数据显示器4上显示设定电压值；所述的控制按钮3可为型号为LA39-F11/y的非自锁按钮；

进一步地，为保证测试结果更加直观，本装置中的所述的数据显示器4可为带中文字库的液晶显示屏，所述的液晶显示屏由串行接口与微处理器7通信，接受微处理器7传送的各种显示信息，并可分四行显示，第一行显示电压设定值，第二行显示绝缘设定值，第三行显示检测结果，第四行显示异常芯线点号组合。

如图2所示，根据测试控制的需要，可将交流220V市电供电转换为相应的直流供电转换为相应的直流供电，具体地，所述的直流电源电路6可由220V交流电通过降压整流电路和倍压整流电路同时产生100V和500V稳定直流电压，所述直流电源电路6的电路结构为：包括：电容C1、电阻R1、电容C3；

所述电容C1的一端并接电阻R1的一端、电容C3的一端后与外接220V交流电源的零线相连，所述电容C1的另一端并接电阻R1的另一端后与二极管D1的负极、二极管D2的正极相连，所述二极管D1的正极并接二极管D4的正极后与电容C5的一端、发光二极管VD1的负极、直流电源电路6的100V电源输出接地端相连，所述二极管D2的正极并接二极管D3的负极后与电容C5的另一端、二极管D5的负极、直流电源电路6的100V电源输出正端相连，所述二极管D5的正极与发光二极管VD1的正极相连，所述二极管D3的正极并接二极管D4的负极后与电容C2的一端、电阻R2的一端相连，所述电容C2的另一端并接外接220V交流电源的火线后与电阻R2的另一端、二极管D6的负极、电容C4的一端、三极管VT1的集电极、电阻R4的一端相连；所述电容C3的另一端并接二极管D6的正极后与二极管D7的负极相连，所述二极管D7的正极并接电容C4的另一端后与电容C6的一端、二极管D8的正极、电阻R6的一端、电容C7的另一端、直流电源电路6的500V电源输出接地端相连，所述电容C6的另一端并接三极管VT1的基极后与三极管VT2的集电极、电阻R4的另一端相连，所述三极管VT1的发射极并接电阻R3的一端后与电阻R5的一端、电容C7的一端、直流电源电路6的500V电源输出正端相连，所述三极管VT2的发射极并接电阻R3的另一端后二极管D8的负极相连，所述三极管VT2的基极并接电阻R5的另一端、电阻R6的另一端。

所述微处理器7的型号为8位单片机AT89S52。

所述模拟开关芯片的型号为16路模拟开关CD4067。

本发明中，利用一种多芯电缆绝缘、短路检测装置进行多芯电缆绝缘短路检测的方法，包括以下步骤：

步骤S01：通过控制按钮3将被测产品绝缘电阻下的测试电压值输入微处理器7中，微处理器7将被测产品绝缘电阻下的测试电压值发送至数据显示器4进行显示；

步骤S02：将被测产品的电缆线通过转接控制盒10与检测装置的多芯插座1相连，多芯插座1通过模拟开关电路8和A/D转换器9将被测产品的电压信号检测值送至微处理器7，微处理器7将被测产品绝缘电阻下的检测值转化为绝缘电阻值发送至数据显示器4进行显示；

步骤S03：微处理器7将步骤S02中被测产品的电压信号检测值与步骤S01中输入的被测产品绝缘电阻下的测试电压值进行比较，并将该比较结果发送至数据显示器4进行显示。

具体地，步骤S01中，以直流电源电路6输出的100V测试电压值为例，所述的绝缘电阻下的测试电压值的计算方法如下：

Vo=100÷(X+9.5+0.5)×0.5；

其中，X为绝缘电阻值，Vo为绝缘电阻X时的测试电压值，

进一步地，步骤S03中，被测产品的电压信号检测值与被测产品绝缘电阻下的测试电压值进行比较的过程为：

当绝缘电阻值X被设置为2MΩ时，绝缘电阻为2MΩ时的测试电压值V2M为：

V2M=100÷(X+9.5+0.5)×0.5

=100÷(2+9.5+0.5)×0.5

=4.17V

此时，当被测产品的电压信号检测值小于4.17V时，则绝缘正常，当被测产品的电压信号检测值大于4.17V时，则绝缘异常。

综上，一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，检测技术方法先进、通用性强、便携性强、使用灵活、检测迅速、显示直接清晰，使用传统仪表几十分钟甚至几小时完成的检测工作缩短为几分钟甚至数秒钟，大大提高了检测的效率和准确性，非常适用于设备电缆种类数量大，被测点繁多的检测过程，配合不同的转接控制盒，可以涵盖不同产品电气设备大部分的绝缘和短路检测内容，具有良好的应用前景。

上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，其特征在于：包括多芯插座（1）、控制电路板（2）、控制按钮（3）、数据显示器（4）、5V一体化开关电源（5）和直流电源电路（6）；

所述多芯插座（1）、控制按钮（3）、数据显示器（4）和直流电源电路（6）分别与所述控制电路板相连，多芯插座（1）、控制按钮（3）、数据显示器（4）、控制电路板（2）分别与所述5V一体化开关电源（5）相连，所述多芯插座（1）通过转接控制盒（10）与被测产品的电缆线相连；

所述控制电路板（2）包括：微处理器（7）、模拟开关电路（8）和A/D转换器（9）；所述模拟开关电路（8）的开关点与多芯插座（1）的接线端子相连，所述模拟开关电路（8）与微处理器（7）的相连，所述模拟开关电路（8）的I/O端口通过A/D转换器（9）与所述微处理器（7）的数据输入端相连，所述微处理器（7）与数据显示器（4）相连。

2.根据权利要求1所述的一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，其特征在于：所述模拟开关电路（8）包括：第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组，所述第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组均包含4个模拟开关芯片，所述第一模拟开关芯片组和第二模拟芯片开关组均包含有64个开关点；所述第一模拟开关芯片组的每个开关点分别并接第一模拟开关芯片组的每个开关点后与转接控制盒10上对应的64个测试点连接。

3.根据权利要求1所述的一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，其特征在于：所述直流电源电路（6）的电路结构为：包括：电容C1、电阻R1、电容C3；所述电容C1的一端并接电阻R1的一端、电容C3的一端后与外接220V交流电源的零线相连，所述电容C1的另一端并接电阻R1的另一端后与二极管D1的负极、二极管D2的正极相连，所述二极管D1的正极并接二极管D4的正极后与电容C5的一端、发光二极管VD1的负极、直流电源电路（6）的100V电源输出接地端相连，所述二极管D2的正极并接二极管D3的负极后与电容C5的另一端、二极管D5的负极、直流电源电路（6）的100V电源输出正端相连，所述二极管D5的正极与发光二极管VD1的正极相连，所述二极管D3的正极并接二极管D4的负极后与电容C2的一端、电阻R2的一端相连，所述电容C2的另一端并接外接220V交流电源的火线后与电阻R2的另一端、二极管D6的负极、电容C4的一端、三极管VT1的集电极、电阻R4的一端相连；所述电容C3的另一端并接二极管D6的正极后与二极管D7的负极相连，所述二极管D7的正极并接电容C4的另一端后与电容C6的一端、二极管D8的正极、电阻R6的一端、电容C7的另一端、直流电源电路（6）的500V电源输出接地端相连，所述电容C6的另一端并接三极管VT1的基极后与三极管VT2的集电极、电阻R4的另一端相连，所述三极管VT1的发射极并接电阻R3的一端后与电阻R5的一端、电容C7的一端、直流电源电路（6）的500V电源输出正端相连，所述三极管VT2的发射极并接电阻R3的另一端后二极管D8的负极相连，所述三极管VT2的基极并接电阻R5的另一端、电阻R6的另一端。

4.根据权利要求1所述的一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，其特征在于：所述微处理器（7）的型号为8位单片机AT89S52。

5.根据权利要求2所述的一种多芯电缆绝缘、短路检测装置，其特征在于：所述模拟开关芯片的型号为16路模拟开关CD4067。

6.一种利用如权利要求1至5中任一所述的一种多芯电缆绝缘、短路检测装置进行多芯电缆绝缘短路检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S01：通过控制按钮（3）将被测产品绝缘电阻下的测试电压值输入微处理器（7）中，微处理器（7）将被测产品绝缘电阻下的测试电压值发送至数据显示器（4）进行显示；

步骤S02：将被测产品的电缆线通过转接控制盒（10）与检测装置的多芯插座（1）相连，多芯插座（1）通过模拟开关电路（8）和A/D转换器（9）将被测产品的电压信号检测值送至微处理器（7），微处理器（7）将被测产品绝缘电阻下的检测值转化为绝缘电阻值发送至数据显示器（4）进行显示；

步骤S03：微处理器（7）将步骤S02中被测产品的电压信号检测值与步骤S01中输入的被测产品绝缘电阻下的测试电压值进行比较，并将该比较结果发送至数据显示器（4）进行显示。