CN2508252Y

CN2508252Y - 一种电线电缆直流电阻测试仪

Info

Publication number: CN2508252Y
Application number: CN 01268597
Authority: CN
Inventors: 贺明志; 杨长军; 王向阳; 张萌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2011-11-23

Abstract

本实用新型涉及一种电线电缆直流电阻测试仪,包括采样电路、信号放大电路、信号处理电路及显示输出装置,采样电路与信号放大电路相连接,信号放大电路的输出端接A/D转换电路,A/D转换电路的输出接信号处理电路,采样电路包括一个恒流源电路,测试时线缆串接在该恒流源电路的电流输出端,放大电路的两输入端接上述线缆。本实用新型测量精度高,不需要标准电阻即可对电线电缆的直流电阻进行准确测量。

Description

一种电线电缆直流电阻测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种电阻测试装置，特别是涉及一种对电线电缆的直流电阻进行测试的测试仪器。

背景技术

由于线缆电阻一般都较低，而线缆电阻测量精度要求又比较高，它直接关系着线缆的质量，因此线缆电阻的测试非常重要。目前，线缆电阻的测试方法主要有电桥测量法和比较法。电桥测量法比较传统，它是根据三个已知桥臂电阻值，求出被测桥臂电阻值Rx。受桥臂标准3电阻精度和测量导线及检流计灵敏度的限制，它测量的最低电阻大多在mΩ，而且它是机械换档，易受氧化，影响测量精度。比较法是将被测电阻和标准电阻串联通以恒定电流，比较两个电阻上的电压求出被测电阻。这种方法也少不了标准电阻，而且要和被测阻值相当，否则将需用两个放大电路，不同的放大电路将影响测量精度。1997年第二期《现代电子技术》介绍了一种以单片机为核心，采用补偿原理组成的智能高精度微电阻测试仪。所谓补偿法就是比较标准电阻与被测电阻的电位差的测量方法。这种测试仪同样需要标准电阻，而且标准电阻要与被测电阻值相当，否则将需要用两个放大电路，不同的放大电路性能上是有区别的，将影响测量精度，存在着标准电阻的校准误差及被测电阻与标准电阻的比较误差。因此这种测试仪同样存在着测量精度较低的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测量精度高、不需要标准电阻即可对电线电缆的直流电阻进行准确测量的测试仪。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电线电缆直流电阻测试仪，包括采样电路、信号放大电路、信号处理电路及显示输出装置，采样电路与信号放大电路相连接，信号放大电路的输出端接A/D转换电路，A/D转换电路的输出接信号处理电路，采样电路包括一个恒流源电路，测试时线缆串接在该恒流源电路的电流输出端，放大电路的两输入端接上述线缆。

信号采样电路还包括测温度电路和测湿度电路，其输出端接A/D转换电路。

恒流源电路以高精度稳流模块YM90102为核心组成，在其电流控制端4脚和3脚外接有串联的调整电阻R11～R14，稳流模块4脚与电阻R11、R12公共端之间接有继电器触点J8，稳流模块4脚与电阻R12、R13公共端之间接有继电器触点J9，稳流模块4脚与电阻R13、R14公共端之间接有继电器触点J10，稳流模块电流输出端2脚接功率管BG2。

信号放大电路以运算放大器TCL4501为核心组成，其正相输入端与输出端之间并接有增益调节电阻R31～R34，其负相输入端与地之间并接有增益调节电阻R41～R44，电阻R31～R34、R41～R44均分别串接有继电器触点J4～J7。

恒流源电路的输出端和信号放大电路的输入端分别接有双组双掷的继电器触点J2和J3，在继电器触点J2前接有继电器触点J1。

运算放大器TCL4501的正相输入端与地之间接有电容C2，负相输入端与地之间接有电容C1，正负相输入端之间接有电容C3，正相输入端与输出端间接有电容C4。

A/D转换电路采用高精度A/D转换电路AC1461，继电器J1～J10均与其相应端口连接。

信号处理电路以单片机及其常用外接电路组成，单片机接A/D转换电路和显示输出装置。

本实用新型由于采用了恒流源电路对线缆电阻进行测试，测试时把被测量的线缆串接在恒流源的电流输出端，这样只要测出该段线缆的电压值就可由信号处理电路根据电流电压值计算出其电阻值。这样克服了双臂电桥连线多、调平衡困难，不能直读的缺点，消除了电桥在测量直流电阻中的跨线电阻、接触电阻的影响，省去了微欧计在使用前需要几个小时的预热麻烦。同时，由于本实用新型不需要采用标准电阻，因而提高了测量精度。

附图说明

附图是本实用新型的电路原理图；

具体实施方式

电阻测量的精度首选取决于施加在电阻上的电流的稳定性，因此恒流源电路以高精度稳流模块YM90102为核心组成，在其电流控制端4脚和3脚之间外接有串联的调整电阻R11～R14，稳流模块4脚与电阻R11、R12公共端之间接有继电器触点J8，稳流模块4脚与电阻R12、R13公共端之间接有继电器触点J9，稳流模块4脚与电阻R13、R14公共端之间接有继电器触点J10，稳流模块电流输出端2脚接功率管BG2，功率管发射极接继电器触点J1。同时，对供电电源先用三端稳压器7809稳压，消除电源的纹波干扰，提高恒流特性，该恒流电路可提供0～8A的恒定电流，精度可达10^-3。恒流模块的2脚为电流输出端，推动大功率晶体管BG2进行电流放大，4脚为电流控制端，通过调节3、4脚间的电阻值改变4脚电压达到需要的电流输出，5脚为电流反馈端，与4脚的电位通过内部比较器进行比较，对电流进行调整达到恒流目的。由于系统需要测量阻值范围比较宽，从Ω到μΩ范围，这样就需要对不同的阻值范围施加不同的电流，因此恒流源分为三个电流档位，分别为0.5A、1A、6A，电流的控制是通过三个继电器触点J8、J9、J10控制恒流模块的4脚电压来实现的。单片机控制电路向A/D转换电路AC1461输出数字控制信号来控制继电器J8、J9、J10的通断，其中J8为常闭触点，J9、J10为常开触点，常态时三个控制量都为0时，4脚通过J10接通R14电阻，电流为0.5A，当控制量为1、1、0时，4脚通过J9接通R13，电流为1A，当控制量为1、0、1时，4脚通过J8接通电阻R12，电流为6A。在本测试仪中，继电器J1～J10均接在A/D转换电路AC1461的相应端口，由单片机控制电路向AC1461发出控制信号，分别控制继电器J1～J10触点的通断。继电器J1接在AC1461的18脚，J2接在19脚，J3接在20脚，J4接在21脚，J5接在22脚，J6接在23脚，J7接在24脚，J8接在25脚，J9接在26脚，J10接在1脚。

线缆电阻的测量中，施加在线缆上的电流会造成一个方向的热势差，为了消除这种影响，电流控制正反两个方向施加于线缆上，两次测试结果进行平均，即可消除热势差的影响。在电路中，J1为总电流控制开关，只有在需要测试时J1才接通，电流施加到负载L上，J2为双组双掷的继电器触点，控制量为0时，J2的两个常闭触点将电流加到被测线缆，电流从A流向B；控制量为1时，J2的两个常开触点闭合，施加电流从B流向A。A’、B’为电压测试端，受与J2同步的双组双掷继电器J3触点的控制，被测电压总是正向接入放大电路，这样就不会由于电流极性的变化造成放大器零点的突变。

信号放大电路以运算放大器TCL4501为核心组成，其输入失调电压40μv，噪声12nv，具有很高的输入阻抗。其正相输入端与输出端之间并接有增益调节电阻R31、R32、R33、R34，四电阻分别与继电器J4、J5、J6、J7的触点相串联，其负相输入端与地之间并接有增益调节电阻R41、R42、R43、R44，四电阻也分别与继电器J4、J5、J6、J7的触点相串联。放大电路在设计上采用单级放大，避免了多级放大造成的多级噪声干扰和漂移，以提高放大性能。放大器设计为差分放大，测量端为四段输入法，即两个电流端A，B，两个电压测量端A′、B′，由于运算放大器的输入阻抗非常高，A′、B′两个测量端的接触电阻对测量就不会产生影响，输入电压经过J3的控制，输入到放大器的极性不会变化，提高了运算放大器的稳定性。根据被测电阻的范围，运算放大器的放大增益分为四个档位1、10、100、1000。不同的电流和放大增益决定不同的测量范围，电流为6A，增益为1000时，可测到最低1μΩ，保证精度达到10^-3。当电阻在mΩ以上时精度高于10^-3。增益控制时，对R31～R34、R41～R44进行同步控制，使两个输入端的输入阻抗相等，处于平衡状态，减少输入失衡造成的影响。在放大电路中采用低通滤波减少高频噪声干扰。具体措施是：运算放大器TCI4501的正相输入端与地之间接有电容C2，负相输入端与地之间接有电容C1，正负相输入端之间接有电容C3，正相输入端与输出端间接有电容C4，在输入端，电容C1、C2可以减少共模干扰，C3减少输入差模干扰，放大器的反馈电阻并联电容C4用来抑制对调频干扰信号的放大，使高频干扰信号放大几乎为零。

由于线缆标准要求是在一个恒定的条件下即温度20℃的指标要求，而实际测量环境很难达到这个条件，温度和湿度的不同对线缆的电阻有一定的影响，因此在测量电阻的同时还要对环境湿度、温度进行测量，然后将测量的阻值转化到标准条件下的电阻值。为此，本实用新型采用了测湿度电路和测温度电路测量湿度和温度，测湿度电路的输出接在A/D转换电路AC1461的3脚，测温度电路的输出接AC1461的4脚。测湿度电路和测温度电路均是常规技术，不再公开其具体电路图。测湿度电路和测温度电路均与A/D转换电路AC1461直接连接，通过A/D转换电路采集湿度和温度信号并由单片机控制电路读取。

信号处理电路为由单片机及其常用外接电路组成的单片机控制电路，单片机与常用外接芯片ROM、RAM、地址锁存器、译码器、扩展接口等的连接关系均属于常规技术，本实用新型不再公开单片机控制电路的电路原理图，也不再详述。

测量时，用导体夹具将线缆L串接在恒流源电路的电流输出端A、B，使线缆中流过恒定电流，之后用两个测量电压用的导体夹具夹在该段线缆A′、B′两端。对截面积较大的导线，为保证测量精度，导线要尽可能长。为了保证较高的测量精度，每次测量前最好预热，当环境温度较低时，最好空测二次。电压信号由放大电路进行放大送到AC1461的14脚，由A/D转换电路AC1461将电压信号转换成数字量由单片机读入，根据电流值和电压值计算线缆的直流电阻，并由显示输出装置显示并打印测试结果。

本实用新型除可测量线缆的直流电阻外，还可测量变压器直流电阻不平衡率、开关和触点的接触电阻及测量短路、混线、击穿点位置，此外，在已知线缆的直流电阻时，还可测量线缆长度。

Claims

1、一种电线电缆直流电阻测试仪，包括采样电路、信号放大电路、信号处理电路及显示输出装置，采样电路与信号放大电路相连接，信号放大电路的输出端接A/D转换电路，A/D转换电路的输出接信号处理电路，其特征在于，采样电路包括一个恒流源电路，测试时线缆串接在该恒流源电路的电流输出端，放大电路的两输入端接上述线缆。

2、如权利要求1所述的测试仪，其特征在于，信号采样电路还包括测温度电路和测湿度电路，其输出端接A/D转换电路。

3、如权利要求1或2所述的测试仪，其特征在于，恒流源电路以高精度稳流模块YM90102为核心组成，在其电流控制端4脚和3脚外接有串联的调整电阻R11～R14，稳流模块4脚与电阻R11、R12公共端之间接有继电器触点J8，稳流模块4脚与电阻R12、R13公共端之间接有继电器触点J9，稳流模块4脚与电阻R13、R14公共端之间接有继电器触点J10，稳流模块电流输出端2脚接功率管BG2。

4、如权利要求1或2所述的测试仪，其特征在于，信号放大电路以运算放大器TCL4501为核心组成，其正相输入端与输出端之间并接有增益调节电阻R31～R34，其负相输入端与地之间并接有增益调节电阻R41～R44，电阻R31～R34、R41～R44均分别串接有继电器触点J4～J7。

5、如权利要求4所述的测试仪，其特征在于，恒流源电路的输出端和信号放大电路的输入端分别接有双组双掷的继电器触点J2和J3，在继电器触点J2前接有总控制继电器触点J1。

6、如权利要求4所述的测试仪，其特征在于，运算放大器TCL4501的正相输入端与地之间接有电容C2，负相输入端与地之间接有电容C1，正负相输入端之间接有电容C3，正相输入端与输出端间接有电容C4。

7、如权利要求5或6所述的测试仪，其特征在于，A/D转换电路采用高精度A/D转换电路AC1461，继电器J1～J10均与其相应端口连接。

8、如权利要求5或6所述的测试仪，其特征在于，信号处理电路以单片机及其常用外接电路组成，单片机接A/D转换电路和显示输出装置。