CN113219372A - 电缆检测装置及导通电阻检测方法、绝缘电阻检测方法 - Google Patents

电缆检测装置及导通电阻检测方法、绝缘电阻检测方法 Download PDF

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CN113219372A CN202110666099.9A CN202110666099A CN113219372A CN 113219372 A CN113219372 A CN 113219372A CN 202110666099 A CN202110666099 A CN 202110666099A CN 113219372 A CN113219372 A CN 113219372A
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Abstract

本发明公开了一种电缆检测装置及导通电阻检测方法、绝缘电阻检测方法，该装置包括继电器阵列、检测控制板、电源单元，所述继电器阵列一侧与检测控制板连接，另一侧与被测电缆的线芯两端连接，用于将检测信号施加到被测电缆的每两根线芯之间；所述检测控制板，用于切换对被测电缆进行导通或绝缘电阻检测，并且生成相应的检测信号；所述电源单元与检测控制板连接，用于提供电源。本发明采用单端测试方法，测试方法精度高，连接简洁，采用导入接线表信息方式，可任意更改被测电缆信息，自带电池可充电，能够实现对电缆的导通和绝缘电阻检测。

Description

电缆检测装置及导通电阻检测方法、绝缘电阻检测方法
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种电缆检测装置及导通电阻检测方法、绝缘电阻检测方法。
背景技术
在电缆生产过程中，电缆的质量状态决定产品的状态，故保证电缆的连接良好即导通性能至关重要，同时电缆的芯与芯之间的绝缘状态良好，故在生产过程中检验电缆的导通性能和绝缘性能是不可缺少的环节，电缆检测系统实现了电缆的导通性能自动化测试和电缆绝缘性能自动化测试。
传统的人工测试电缆具有很多弊端，如人工疲劳导致测试重复，或者线芯漏测，特别是线芯之间的绝缘测试，需要每芯与其余芯测试，故人工测试绝缘工作量大且没有效率，在工厂生产中，往往需要测试大量电缆的线芯，为了保证线芯的质量，检验线芯是必不可少的工序，所以自动化测试电缆能够解决电缆测试效率低和电缆测试成本高的问题，故电缆检测系统的研发能够产生经济效益，同时对于工厂的生产效率的提高具有突破性的发展。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电缆检测装置及导通电阻检测方法、绝缘电阻检测方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种电缆检测装置，该装置包括继电器阵列、检测控制板、电源单元，所述继电器阵列一侧与检测控制板连接，另一侧与被测电缆的线芯两端连接，用于将检测信号施加到被测电缆的每两根线芯之间；所述检测控制板，用于切换对被测电缆进行导通或绝缘电阻检测，并且生成相应的检测信号；所述电源单元与检测控制板连接，用于提供电源。
上述方案中，所述检测控制板包括绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元、控制器、USB管理单元、数据存储单元，所述绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元分别与控制器连接，所述USB管理单元、数据存储单元分别与控制器连接，所述电源单元分别与绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元、数据存储单元连接。
上述方案中，所述绝缘电阻检测单元包括依次连接的绝缘电阻测试电路、第一运算放大电路、第一A/D数模转换电路，所述第一A/D数模转换电路与控制器连接，所述绝缘电阻测试电路与电源单元连接。
上述方案中，所述导通电阻检测单元包括依次连接的导通电阻测试电路、第二运算放大电路、第二A/D数模转换电路，所述二A/D数模转换电路与控制器连接，所述导通电阻测试电路与电源单元连接。
上述方案中，所述检测控制板还包括显示单元和输入单元，所述显示单元和输入单元分别与控制器连接。
上述方案中，所述电源单元包括500VDC电源、5VDC电源、系统电源，所述500VDC电源与检测控制板的绝缘电阻测试电路连接，所述5VDC电源与检测控制板的导通电阻测试电路连接，所述系统电源与检测控制板的数据存储单元连接。
上述方案中，所述电源单元还包括充电组件，所述充电组件包括依次连接的充电板、电池、电量显示器，所述充电板通过充电开关与主电源线连接，所述主电源线分别与500VDC电源、5VDC电源、系统电源连接，所述500VDC电源、5VDC电源、系统电源上依次设置电源开关、电源转换继电器，所述电源转换继电器一端与电池连接。
本发明实施例还提供一种用于如上述方案中任意一项所述的电缆检测装置的导通电阻检测方法，该方法为：检测控制板控制继电器阵列将5VDC 10mA检测信号施加到被测电缆线芯两端；对所述被测电缆线芯两端压降进行采样并A/D转换；对连续10次采样值进行加权平均计算获得采样值；通过欧姆定律确定测量电路总电阻值；通过所述测量电路总电阻值减去标定值确定被测电缆电阻值；通过所述被测电缆电阻值与设置的判据值比较确定被测电缆是否合格。
本发明实施例还提供一种用于如上述方案中任意一项所述的电缆检测装置的绝缘电阻检测方法，该方法为：检测控制板控制继电器阵列将500VDC检测信号施加到被测电缆每两根线芯之间；对所述被测电缆每两根线芯之间漏电流采样并进行采样并A/D转换；对连续10次采样值进行加权平均计算获得采样值；通过采样并计算得到的漏电流值减去系统标定值确定被测电缆芯线间实际漏电流值；通过欧姆定律确定测量电路绝缘电阻值；对所述被测电缆芯线与其他芯线间绝缘电阻值取最小值作为被测芯线的绝缘电阻值；通过所述被测电缆电阻值与判据设置值的比较结果确定被测电缆是否合格。
与现有技术相比，本发明采用单端测试方法，测试方法精度高，连接简洁，采用导入接线表信息方式，可任意更改被测电缆信息，自带电池可充电，能够实现对电缆的导通和绝缘电阻检测。
附图说明
此处所说明的附图用来公开对本发明的进一步理解，构成发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供一种电缆检测装置的原理框图；
图2为单端导通电阻测量原理示意图；
图3为单端绝缘电阻测量原理示意图；
图4为本发明实施例提供一种电缆检测装置中绝缘电阻测试电路的电路图；
图5为本发明实施例提供一种电缆检测装置中导通电阻测试电路的电路图；
图6为本发明实施例提供一种电缆检测装置中恒流源的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种电缆检测装置，如图1所示，该装置包括继电器阵列、检测控制板、电源单元，所述继电器阵列一侧与检测控制板连接，另一侧与被测电缆的线芯两端连接，用于将检测信号施加到被测电缆的每两根线芯之间；所述检测控制板，用于切换对被测电缆进行导通或绝缘电阻检测，并且生成相应的检测信号；所述电源单元与检测控制板连接，用于提供电源。
所述检测控制板实现导通和绝缘电阻检测，同时在控制板上完成数据的采集、显示、处理、报警、记录。
所述继电器板采用56个继电器作为测试通道，采用继电器阵列进行被测电缆芯线切换，将被测电缆中的每根信号线逐个接入。
所述检测控制板包括绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元、控制器、USB管理单元、数据存储单元，所述绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元分别与控制器连接，所述USB管理单元、数据存储单元分别与控制器连接，所述电源单元分别与绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元、数据存储单元连接。
所述USB管理单元将电缆检测装置内存储的检测记录一次性全输出到FAT32格式的USB存储器，每条记录为一个文件，文件命名与检测记录索引信息相同，文件扩展名为“.csv”。
所述绝缘电阻检测单元包括依次连接的绝缘电阻测试电路、第一运算放大电路、第一A/D数模转换电路，所述第一A/D数模转换电路与控制器连接，所述绝缘电阻测试电路与电源单元连接。
如图4所示，所述绝缘电阻测试电路包括第一光电耦合器U1、第二光电耦合器U2、第三光电耦合器U3、第四数模转换器U4、可控精密稳压源U5、500V高压电源M5、第十三电阻R13至第二十八电阻R28、第二十电容C20至第二十四电容C24、第七电感L7,所述第四数模转换器U4的第1、2、3端分别连接第一光电耦合器U1、第二光电耦合器U2、第三光电耦合器U3的第5端，第5端一路接第三光电耦合器U3的第4端，另一路经过第二十七电阻R27接信号地，第6端接可控精密稳压源U5，第7端接500V高压电源M5的第2端，第8端一路接第一光电耦合器U1的第6端、另一路第十六电阻R16、第七电感L7接于500V高压电源M5的第1端；所述500V高压电源M5的第3端接电源地，第4端依次经第二十电阻R20至第二十六电阻R26输出QV500；所述所述500V高压电源M5的第1、3端之间依次并联第二十三电容C23、二十四电容C24；所述第十六电阻R16上并联第十七电阻R17，所述可控精密稳压源U5上并联第二十电容C20，所述第二十电容C20的一端与第十七电阻R17连接；所述第四数模转换器U4的第5、8端之间并联串接的第十八电阻R18、第十九电阻R19；所述第四数模转换器U4的第5、7端之间分别并联第二十一电容C21、第二十二电容C22；所述第二十七电阻R27上并联第二十八电阻R28；所述第一光电耦合器U1、第二光电耦合器U2、第三光电耦合器U3的第6端相互连接；所述第一光电耦合器U1的第3端经第十三电阻R13接入DS_DIO，为AVR单片机设置恒流源数据第二光电耦合器U2的第3端经第十四电阻R14接入DS_SCL,为AVR单片机设置的上升沿信号，所述第三光电耦合器U3的第3端经第十五电阻R15接入DS_RST，为AVR单片机设置的复位信号。
所述DS_DIO为AVR单片机设置恒流源数据，所述DS_SCL为AVR单片机设置的上升沿信号，所述DS_RST为AVR单片机设置的复位信号。
所述导通电阻检测单元包括依次连接的导通电阻测试电路、第二运算放大电路、第二A/D数模转换电路，所述二A/D数模转换电路与控制器连接，所述导通电阻测试电路与电源单元连接。
如图5所示，所述导通电阻测试电路包括恒流源、多路复用器U8、放大器U6、第七电压比较器U7A、第八电压比较器U7B、第三十电阻R30至第四十八电阻R48、第三二极管D3、第四二极管D4、第二十六电容C26至第四十电容C40；所述放大器U6的第2端接第三十一电阻R31，第3端接第三十电阻R30，第四端经第三十三电阻R33接-12V电源，第5端接信号地，第6端经第三十四电阻R34、第三十五电阻R35接第八电压比较器U7B的第5端，第7端一路经第三十二电阻R32接+12V电源，另一路经并联的第二十八电容C28、第二十九电容C29接于第5端；所述第八电压比较器U7B的第5端另一路经第三十三电容C33接信号地，第6端一路经第三十二电容C32接于第三十四电阻R34、第三十五电阻R35之间，另一路接于第八电压比较器U7B的第7端，第7端还与第七电压比较器U7A的第3端连接；所述第七电压比较器U7A的第1端的第一路经第四十电阻R40接ADC，第二路与多路复用器U8的第5端连接，第三路经第四十三电阻R43与多路复用器U8的第4端共接并且经第四十四电阻R44接信号地，第四路经第四十五电阻R45与多路复用器U8的第10端共接并且经第四十六电阻R46接信号地，第五路经第四十七电阻R47与多路复用器U8的第11端共接并且经第四十八电阻R48接信号地，第六路接TEST，第2端接多路复用器U8的第6端，第3端接于第八电压比较器U7B的第6端，第4端一路经第三十七电阻R37接-12V电源，另一路经并联的第三十六电容C36、第三十七电容C37接信号地，第8端一路经第三十六电阻R36接+12V电源，另一路经并联的第三十四电容C34、第三十五电容C35接信号地；所述多路复用器U8的第12端经第四十一电阻R41接+12V电源，第13端接信号地，第3端经第四十二电阻R42接+12V电源，第12、13端之间并联第四十一电容C41，第13、3端之间并联第四十二电容C42；所述第三十电阻R30接第一开关K1的第6端，所述第一开关K1的第7端接信号地，第5端一路接信号SH，与SL实现信号采集，传输给AVR单片机，另一路经第三十八电阻R38接ADC_IP；所述第三十一电阻R31接第一开关K1的第3端，所述第一开关K1的第2端接电源地，第4端一路接信号SL，另一路经第三十九电阻R39接ADC_IN；所述放大器U6的第4、5端之间依次并联第三十电容C30、第三十一电容C31；所述第一开关K1连接继电器开关SK18。恒源流接入到继电器，继电器两端接被测电缆。
所述信号SH与SL实现信号采集，传输给AVR单片机。
如图6所示，所述恒流源包括第九数模转换器U9、第四十九电阻R49至第五十八电阻R58、第四十三电容C43至第四十五电容C45、第十一电压比较器U11A、第十二电压比较器U11B、第五三极管D5、第七三极管T7、第十可控精密稳压源U10，所述第九数模转换器U9的第5端接信号地，第6端的第一路经第五十三电阻R53接信号地，第二路经第五十二电阻R52、第五十一电阻R51接+12V电源,第三路接第十可控精密稳压源U10,第7端经第五十四电阻R54、第五十五电阻R55接第十一电压比较器U11A的第2端，第8端经第五十电阻R50接+12V电源；所述第十二电压比较器U11B的第5端接于第五十四电阻R54、第五十五电阻R55之间，第6端一路经第五十六电阻R56接信号地，另一路接于第七三极管T7和第五十八电阻R58之间，第7端接第七三极管T7；所述第七三极管T7的一端一路经并联的第四十三电容C43、第四十四电容C44以及第四十九电阻R49后接+12V电源，另一路接第十一电压比较器U11A的第8端；所述第十一电压比较器U11A的第1端接于第五十五电阻R55和第十一电压比较器U11A的第2端之间，第3端接于第五十八电阻R58和IS之间，第4端接信号地，所述第五十八电阻R58和IS之间还经第五三极管D5接信号地，所述第十可控精密稳压源U10的一端接信号地，另一端一路接第五十一电阻R51、第五十电阻R50一端，另一路经第四十五电容C45接信号地。
所述检测控制板还包括显示单元和输入单元，所述显示单元和输入单元分别与控制器连接。
所述显示单元选用低温性能良好的OLED显示器。
所述输入单元采用机械按键，结实耐用，且用4X5按键薄膜显示按键的标识，同时保证壳体的密封性。
所述电源单元包括500VDC电源、5VDC电源、系统电源，所述500VDC电源与检测控制板的绝缘电阻测试电路连接，所述5VDC电源与检测控制板的导通电阻测试电路连接，所述系统电源与检测控制板的数据存储单元连接。
所述电源单元还包括充电组件，所述充电组件包括依次连接的充电板、电池、电量显示器，所述充电板通过充电开关与主电源线连接，所述主电源线分别与500VDC电源、5VDC电源、系统电源连接，所述500VDC电源、5VDC电源、系统电源上依次设置电源开关、电源转换继电器，所述电源转换继电器一端与电池连接。
所述电池选用工作温度为-40℃的低温锂电池，保证低温启动要求，采用电池管理芯片控制电池充电及电量，电量不足时充电指示灯为红，电量充满时，充电指示灯为绿。
本发明采用DC500V高压信号源，选用市场上成熟的输出为0V～500V可调隔离DC/DC电源模块，且通过限流电阻将输出限制到最大1mA，可保证设备及人身安全。
本发明实施例还提供一种用于电缆检测装置的导通电阻检测方法，该方法为：检测控制板控制继电器阵列将5VDC 10mA检测信号施加到被测电缆线芯两端；对所述被测电缆线芯两端压降进行采样并A/D转换；对连续10次采样值进行平均计算获得采样值；通过欧姆定律确定测量电路总电阻值；通过所述测量电路总电阻值减去标定值确定被测电缆电阻值；通过所述被测电缆电阻值与设置的判据的比较结果确定被测电缆是否合格。
校准软件模块利用校准件内置标准电阻，采用两点法自动导通电阻检测电路和绝缘电阻检测电路的A/D线性工作区斜率进行测量、计算和修正。其中：导通校准以延长线和电缆检测系统内部电路作为0Ω点，以校准件内置20Ω标准电阻为另一点计算并修正导通测量系统常量；绝缘校准以校准件内置30MΩ标准电阻为两点计算并修正绝缘测量系统常量，再分别调用导通和绝缘电阻检测函数对校准件内置标准电阻进行测量，如测量值在设定的测量范围内则显示校准完成，否则显示校准失败。
如图2所示，采用10mA恒流源信号进行测量电缆导通电阻。当检测电缆导通电阻时，检测控制程序控制继电器阵列依次向被测电缆的每根芯线两端分时加10mA检测电流，测量被测电缆芯线两端电压，根据欧姆定律R＝V/I计算出导线电阻，据此判断电缆芯线导通情况。电缆检测系统默认导通电阻阈值不大于20Ω，当测得电缆芯线导通电阻大于20Ω时，检测程序判断导通异常，电缆检测系统屏幕显示不合格同时发出提示音报警。采用单端测量法检测电缆的一根芯线时，通过继电器阵列将其余芯线(包含屏蔽层)并联后与被测芯线串联组成回路，以最大程度地提高测量精度。
本发明实施例还提供一种用于电缆检测装置的绝缘电阻检测方法，该方法为：检测控制板控制继电器阵列将500VDC检测信号施加到被测电缆每两根线芯之间；对所述被测电缆每两根线芯之间漏电流采样并进行采样并A/D转换；对连续10次采样值进行加权平均计算获得采样值；通过采样并计算得到的漏电流值减去系统标定值确定被测电缆芯线间实际漏电流值；通过欧姆定律确定测量电路绝缘电阻值；对所述被测电缆芯线与其他芯线间绝缘电阻值取最小值作为被测芯线的绝缘电阻值；通过所述被测电缆电阻值与设置的判据值的比较结果确定被测电缆是否合格。
如图3所示，采用500V(最大电流lmA)电压源分别在被测电缆的每根线芯与其余线芯(包含屏蔽层)之间分别加电压，测量电压源的电流，根据欧姆定律R＝V/I计算出绝缘电阻。据此判断被测电缆芯线与其他电缆芯线(包含屏蔽层)之间的绝缘情况。电缆检测系统默认绝缘电阻阈值不小于30MΩ，当测得电缆芯线绝缘电阻小于30MΩ时，检测程序判断绝缘异常，屏幕显示故障同时发出提示音报警。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电缆检测装置，其特征在于，该装置包括继电器阵列、检测控制板、电源单元，所述继电器阵列一侧与检测控制板连接，另一侧与被测电缆的线芯两端连接，用于将检测信号施加到被测电缆的每两根线芯之间；所述检测控制板，用于切换对被测电缆进行导通或绝缘电阻检测，并且生成相应的检测信号；所述电源单元与检测控制板连接，用于提供电源。
2.根据权利要求1所述的电缆检测装置，其特征在于，所述检测控制板包括绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元、控制器、USB管理单元、数据存储单元，所述绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元分别与控制器连接，所述USB管理单元、数据存储单元分别与控制器连接，所述电源单元分别与绝缘电阻检测单元、导通电阻检测单元、数据存储单元连接。
3.根据权利要求2所述的电缆检测装置，其特征在于，所述绝缘电阻检测单元包括依次连接的绝缘电阻测试电路、第一运算放大电路、第一A/D数模转换电路，所述第一A/D数模转换电路与控制器连接，所述绝缘电阻测试电路与电源单元连接。
4.根据权利要求3所述的电缆检测装置，其特征在于，所述导通电阻检测单元包括依次连接的导通电阻测试电路、第二运算放大电路、第二A/D数模转换电路，所述二A/D数模转换电路与控制器连接，所述导通电阻测试电路与电源单元连接。
5.根据权利要求4所述的电缆检测装置，其特征在于，所述检测控制板还包括显示单元和输入单元，所述显示单元和输入单元分别与控制器连接。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的电缆检测装置，其特征在于，所述电源单元包括500VDC电源、5VDC电源、系统电源，所述500VDC电源与检测控制板的绝缘电阻测试电路连接，所述5VDC电源与检测控制板的导通电阻测试电路连接，所述系统电源与检测控制板的数据存储单元连接。
7.根据权利要求6所述的电缆检测装置，其特征在于，所述电源单元还包括充电组件，所述充电组件包括依次连接的充电板、电池、电量显示器，所述充电板通过充电开关与主电源线连接，所述主电源线分别与500VDC电源、5VDC电源、系统电源连接，所述500VDC电源、5VDC电源、系统电源上依次设置电源开关、电源转换继电器，所述电源转换继电器一端与电池连接。
8.一种用于如权利要求1-7任意一项所述的电缆检测装置的导通电阻检测方法，其特征在于，该方法为：检测控制板控制继电器阵列将5VDC10mA检测信号施加到被测电缆线芯两端；对所述被测电缆线芯两端压降进行采样并A/D转换；对连续10次采样值进行加权平均计算获得采样值；通过欧姆定律确定测量电路总电阻值；通过所述测量电路总电阻值减去标定值确定被测电缆电阻值；通过所述被测电缆电阻值与设置的判据值比较确定被测电缆是否合格。
9.一种用于如权利要求1-7任意一项所述的电缆检测装置的绝缘电阻检测方法，其特征在于，该方法为：检测控制板控制继电器阵列将500VDC检测信号施加到被测电缆每两根线芯之间；对所述被测电缆每两根线芯之间漏电流采样并进行采样并A/D转换；对连续10次采样值进行加权平均计算获得采样值；通过采样并计算得到的漏电流值减去系统标定值确定被测电缆芯线间实际漏电流值；通过欧姆定律确定测量电路绝缘电阻值；对所述被测电缆芯线与其他芯线间绝缘电阻值取最小值作为被测芯线的绝缘电阻值；通过所述被测电缆电阻值与判据设置值的比较结果确定被测电缆是否合格。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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