CN204832351U - 一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪，包括数据处理模块，CPLD控制模块，第一数据采集模块，第二数据采集模块，人机交互设备，显示屏，恒流源，模拟开关电路，隔离电路、驱动电路和继电器阵列电路以及信号放大电路。本实用新型的测试仪采用模块化设计，各模块功能独立，更利于布置，提高测试仪箱体内部空间使用率；本实用新型的测试仪集成度高、体积小、携带方便、操作简单；本实用新型的测试仪自动化程度高，测量通道多，测量速度快，特别适用于产品的批量生产；本实用新型的测试仪维修方便、可靠性高、环境适应性强，可在自然环境条件恶劣的工作环境中正常测试。

Description

一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪

技术领域

本实用新型属于测量仪器仪表领域，具体涉及一种基于嵌入式系统的微小电阻和绝缘电阻一体化测试仪，用于多路微小电阻或绝缘电阻的自动化测量。

背景技术

在军事、科学研究、制造加工、检修等诸多领域，经常需要对微小电阻和绝缘电阻进行测量，特别是在生产制造中，随着产品复杂度的提高，有时既需要对产品回路电阻进行检查又需要对各孤立点绝缘电阻进行考核，以此判断产品合格与否，如何快速化、自动化、精确化测量，成为生产活动中亟待解决的问题。

经市场调查，目前市场上推出了种类繁多、功能各异的测量仪器，但是缺乏集微小电阻测量功能和绝缘电阻测量功能为一体的测试设备，并且可供测量的通道普遍偏少(最多为几十路)，不能满足复杂产品批量生产时的具体测试要求。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪，旨在解决现有测试仪器功能单一、测试通道少的技术，本实用新型可以大大提高测试效率。

本实用新型提供的微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪，包括数据处理模块，与所述数据处理模块的控制端连接的CPLD控制模块，其输出端与所述数据处理模块的第一输入端连接的第一数据采集模块，其输出端与所述数据处理模块的第二输入端连接的第二数据采集模块，与所述数据处理模块的第三输入端连接的人机交互设备，与所述数据处理模块的输出端连接的显示屏，恒流源，其第一输入端与所述恒流源连接且第二输入端与所述CPLD控制模块的第一输出端连接的模拟开关电路，依次连接在所述CPLD控制模块的第二输出端的隔离电路、驱动电路和继电器阵列电路，以及其输入端用于连接被测产品且输出端与所述第一数据采集模块的输入端连接的信号放大电路；所述第二数据采集模块的输入端用于与所述被测产品连接，所述模拟开关电路的输出端和所述继电器阵列电路的输出端均用于与所述被测产品连接。

更进一步地，还包括用于将市电转换为工作电压的电源转换模块。

更进一步地，一体化测试仪通过电缆与所述被测产品连接。

本实用新型的测试仪采用模块化设计，各模块功能独立，更利于布置，提高测试仪箱体内部空间使用率；本实用新型的测试仪集成度高、体积小、携带方便、操作简单；本实用新型的测试仪自动化程度高，测量通道多，测量速度快，特别适用于产品的批量生产；本实用新型的测试仪维修方便、可靠性高、环境适应性强，可在自然环境条件恶劣的工作环境中正常测试。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪的原理框图；

图2是本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪中微小电阻测试原理电路图；

图3为是本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪中绝缘电阻测试原理电路图；

图4为本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪的工作过程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下：

微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪包括数据处理模块，与数据处理模块的控制端连接的CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)控制模块，其输出端与数据处理模块的第一输入端连接的第一数据采集模块，其输出端与所述数据处理模块的第二输入端连接的第二数据采集模块，与数据处理模块的第三输入端连接的人机交互设备，与数据处理模块的输出端连接的显示屏，恒流源，其第一输入端与恒流源连接且第二输入端与CPLD控制模块的第一输出端连接的模拟开关电路，依次连接在CPLD控制模块的第二输出端的隔离电路、驱动电路和继电器阵列电路，以及其输入端用于连接被测产品且输出端与第一数据采集模块的输入端连接的信号放大电路；第二数据采集模块的输入端用于与被测产品连接，模拟开关电路的输出端和所述继电器阵列电路的输出端均用于与所述被测产品连接。

在本实用新型中，一体化测试仪还包括用于提供工作电源的电源转换模块，其一端连接市电220V电源，另一端分别输出5V、12V和100V的工作电压。

本实用新型提供的一体化测试仪采用市电220V供电，既可以用于测量产品回路电阻(即微小电阻)又可用于测量孤立点绝缘电阻，回路电阻测量通道达150路，绝缘电阻测量通道达127路，配以专用测试电缆，最多可对产品的150路回路电阻和127个孤立点的绝缘电阻进行测量。测量采用一键式测试，在显示菜单内选择进行测试的内容，确认后，测试仪便能自动测试，并将测试结果实时显示在屏幕上，测试通道满负荷情况下，测量时间不超过30s。测试结果可通过网口或者USB口传输和下载。

微小电阻测量精度不大于0.02Ω，测量范围为0～10Ω；绝缘电阻测量精度不大于2％，测量范围为0～∞。

该测试仪还设有自检功能，可对测试通道进行自检，保证其自身工作正常。在测试前进行自检，可以保证测量的准确性，也可保护被测产品不会因测试仪工作异常而发生损害。

在本实用新型中，数据处理模块可以采用嵌入式计算机实现，其中嵌入式计算机可以采用PC/104模块，支持PC/104和PC/104+总线，扩展方便，能迅速配置成产品的结构化模块。

在本实用新型中，当进行微小电阻测试时，由CPLD控制模块、恒流源电路、信号放大电路、模拟开关电路和第一数据采集模块同时工作；嵌入式计算机通过CPLD控制模块对各被测通道模拟开关依次选通，恒流源对待测回路提供恒定电流输出，通过第一数据采集模块采集各通道待测电阻上的电压值，通过计算获得待测回路电阻的阻值。

当进行绝缘电阻测试时，由CPLD控制电路、隔离电路、驱动电路、继电器阵列电路和第二数据采集模块共同工作，嵌入式计算机通过CPLD控制模块依次对各测试通道发送指令，控制各通道继电器依次闭合及断开，通过第二数据采集模块采集各通道待测电阻上的电压值，通过计算从而实现各孤立点间绝缘电阻的快速测试。

在本实用新型中，第一数据采集模块和第二数据采集模块均可以采用16位精度的A/D转换器，完成回路电阻及绝缘电阻测试的电压采集及处理，为计算回路电阻和绝缘电阻提供参数。在实际应用中，这两个数据采集模块也可以集成在一起，通过一个数据采集模块来实现电压的采集。

在本实用新型中，电源转换模块用于将220V市电转换为测试仪内部电路所需的+28V，+5V，+12V，+100V电压，具有输出过压、过流、短路、过热保护功能，满足测试需求。能够对供电电压进行程控控制，能对其电压量进行设置，满足对被测产品的供电要求，并将电压和电流信息通过接口实时发送给计算机。

在本实用新型中，显示屏可以为液晶显示屏，液晶显示屏用于为用户提供操作界面并显示测量结果。

在本实用新型中，可以采用测试电缆将被测产品的待测信号点连接至测试仪进行测试。测试仪提供统一接口，针对不同的待测产品，需配备相应的测试电缆，实现接口的匹配和信号转接。测试电缆可由用户根据需求自制，不影响测试结果。

本实用新型的测试仪采用模块化设计，各模块功能独立，更利于布置，提高测试仪箱体内部空间使用率；本实用新型的测试仪集成度高、体积小、携带方便、操作简单；本实用新型的测试仪自动化程度高，测量通道多，测量速度快，特别适用于产品的批量生产；本实用新型的测试仪维修方便、可靠性高、环境适应性强，可在自然环境条件恶劣的工作环境中正常测试。

本实用新型可解决现有测试仪器功能单一、测试通道少的问题，大大提高了测试效率。本实用新型应用于复杂产品批量生产过程中，需要对回路电阻和绝缘电阻均进行考核的情况，具有较好的应用价值和推广前景。

图2示出看本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪中微小电阻测试原理电路图；目前成熟的电阻测量方法较多，为了避免测试线对电阻测量的影响，本测试仪选择使用开尔文四线法。另外，该测试仪与生产实际密切联系，考虑到某些产品对电流因素较为敏感，本测试仪采用低至10mA的恒流源，保证流经被测产品的电流不大于10mA，对产品有一定的保护作用(市面上有些测试仪器采用大脉冲电流测试方法，脉冲峰值可至几十甚至上百安培，有可能对敏感产品造成损害，比如在火工品阻值测试中就不能采用该办法)。

设待测回路电阻(微小电阻)为R，测试通路上测试仪内部测试通道及测试电缆的电阻设为R1，A/D采集通道上的线阻设为R2，R3。恒流源对待测回路提供恒定电流，串联电路的各点电流相等，流经电阻R和R1上的电流相等，而A/D电压采样V+与V-两端的电压为U，理论上如能保证A/D电压采样端阻抗接近无穷大，则通过A/D电压采样通路的电流几乎为零，此时A/D通道上的线阻R2、R3不会产生分压影响(实际上需要保证采样端阻抗>>待测电阻和线阻)，则通过采集V+与V-两端的电压可计算出待测电阻R＝U/I。在本测试仪中，A/D电压采样前端设置有一个三级放大电路，第一级采用仪表放大器，输入阻抗大于50MΩ，放大电路将采集的小信号放大后送A/D模块采集处理。提高测试效率，通过CPLD控制模块依次对各测试通道发送指令，使通道选择器依次选通，在人为转换测试通道的基础上缩短时间，提高效率。

图3为是本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪中绝缘电阻测试原理电路图；绝缘电阻测试采用电压比较法，采用计算机依次发指令控制继电器切换的方式对各孤立点间进行绝缘电阻测试。测试仪内采用AC/DC电源模块提供的直流100V电压进行绝缘电阻测试。VREF为已知的参考电压，VIN为待采样的电压。RX为待测绝缘电阻，RN、RA、RB、RC均为阻值已知的高精度电阻，其中电阻RC主要用于保证当绝缘电阻偏小，极限情况出现短路时，VIN最大为8.35V(本测试仪设计值)，避免电压量VIN过大，超过A/D放大电路的量程0～+10V，使A/D模块损坏。

由电路可得： $\frac{VREF}{RA}\×(RN+RA)=\frac{VIN}{RB}\×(RC+RX+RB)$

可知 $RX=\frac{VREF}{VIN}\×\frac{RB}{RA}\×(RN+RA)-RB-RC$

通过A/D采集VIN的电压值，可计算出待测绝缘电阻的阻值。同时由上式可以看出，RX的值只与VREF和VIN的比值有关，不受直流高压(100V)的影响，能够更好的保证测试精度。

图4示出看本实用新型提供的一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪的工作过程图；通过界面菜单选项可以选择“自检”、“回路电阻测试”或者“绝缘电阻测试”。回路电阻最多可测试150路，绝缘电阻最多可测试127个孤立点，可根据用户要求，对通道数量进行设置。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种微小电阻和绝缘电阻的一体化测试仪，其特征在于，包括数据处理模块，与所述数据处理模块的控制端连接的CPLD控制模块，其输出端与所述数据处理模块的第一输入端连接的第一数据采集模块，其输出端与所述数据处理模块的第二输入端连接的第二数据采集模块，与所述数据处理模块的第三输入端连接的人机交互设备，与所述数据处理模块的输出端连接的显示屏，恒流源，其第一输入端与所述恒流源连接且第二输入端与所述CPLD控制模块的第一输出端连接的模拟开关电路，依次连接在所述CPLD控制模块的第二输出端的隔离电路、驱动电路和继电器阵列电路，以及其输入端用于连接被测产品且输出端与所述第一数据采集模块的输入端连接的信号放大电路；所述第二数据采集模块的输入端用于与所述被测产品连接，所述模拟开关电路的输出端和所述继电器阵列电路的输出端均用于与所述被测产品连接。

2.如权利要求1所述的一体化测试仪，其特征在于，还包括用于将市电转换为工作电压的电源转换模块。

3.如权利要求1所述的一体化测试仪，其特征在于，所述一体化测试仪通过电缆与所述被测产品连接。