CN2896293Y - 钳形接地电阻仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路、电流电路，激励源电压电路、钳口张开信号抗干扰电路、单片计算机CPU控制电路，其特征在于：还具有开机自检电路、钳头检测电路，其中开机自检电路由选码器IC303及外围接口电路构成标准电阻参数测试环；钳头检测电路由电压环线圈TV、电流环线圈TI、检测线圈组成，本实用新型具有电路设计简单、成本低、测量线性度好、测量精度高的优点。

Description

钳形接地电阻仪
技术领域
本实用新型涉及一种接地电阻仪电路，尤其涉及一种钳形接地电阻仪电路，属于电工仪表领域。
背景技术
现有其它国外近似产品一般采用“电压÷电流＝电阻”的原理进行设计，即在电路设计中分别对接地体的电压、电流取样，用两路信号处理通道对电压、电流同时处理，通过各自的A/D转换送给CPU，由CPU做除法运算得出所测接地体回路的电阻。这种设计要同时处理两路信号，对信号传输及处理要求非常高，很难满足仪表的线性度和精度。其硬件电路实现的成本几乎增加2倍。
发明内容
本实用新型的目的旨在提供一种电路设计简单、线性度好、测量精度高的钳形接地电阻仪。
本实用新型的目的是这样实现的：一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路、电流电路，激励源电压电路、钳口张开信号抗干扰电路、单片计算机CPU控制电路，其中：还具有开机自检电路、钳头检测电路，其中开机自检电路由选码器IC303及外围接口电路组成，由单片计算机CPU控制电路第15、16、17脚与IC303输入控制脚相接，IC303输出脚分别控制晶体管T306-T311导通，T306-T311分别对应控制继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12，继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12开关触点分别将标准精密电阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到检测线圈，从而构成标准测试环；钳头检测电路由电压环线圈TV、电流环线圈TI、检测线圈组成，其中电压环线圈TV接激励源电压电路输出的振荡信号，检测线圈串接接地体回路电阻RL，电流环线圈TI输出信号到电流电路。
上述的钳形接地电阻仪电路，激励源电压电路的输出振荡信号由单片计算机CPU控制电路的输出脚控制。
上述的钳形接地电阻仪电路，电流电路输出的信号传送到单片计算机CPU控制电路的输出脚。
上述的钳形接地电阻仪电路，单片计算机CPU控制电路控制电流电路的运算放大增益。
采用上述技术方案的本实用新型，提供一种钳形接地电阻仪电路，该电路采用近似“差动变压器式传感器”的原理，由电路自身提供一个高稳定性的激励源信号，被测试接地体电阻值变化，引起反馈线圈信号的变化，将反馈线圈产生的感应电动势与标准取样电阻值比较，经过各种处理及线性化，换算成被测试接地体的电阻值。
本实用新型具有如下优点：电路设计简单、成本低、测量线性度好、测量精度高的优点。
附图说明
图1是本实用新型的方框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细的说明如下：
如图1和图2所示：一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路1、电流电路4，激励源电压电路5、钳口张开信号抗干扰电路6、单片计算机CPU控制电路7，其特征在于：还具有开机自检电路2、钳头检测电路3，其中开机自检电路2由选码器IC303及外围接口电路组成，由单片计算机CPU控制电路7第15、16、17脚与IC303输入控制脚相接，IC303输出脚分别控制晶体管T306-T311导通，T306-T311分别对应控制继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12，继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12开关触点分别将标准精密电阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到检测线圈10，从而构成标准自检测试环；钳头检测电路3由电压环线圈TV8、电流环线圈TI9、检测线圈10组成，其中电压环线圈TV8接激励源电压电路5输出的振荡信号，检测线圈10串接接地体回路电阻RL，电流环线圈TI9输出信号到电流电路4。上述激励源电压电路5的输出振荡信号由单片计算机CPU控制电路7的输出脚控制，电流电路4输出的信号传送到单片计算机CPU控制电路7的输出脚，单片计算机CPU控制电路7控制电流电路4的运算放大增益。本实用新型例的工作原理是这样的：对于电源电路1，其功能是开关机控制及提供±5VDC电源，利用高稳定性的集成稳压模块TPS7250和TPS6735输出±5V系统工作电源，开关机电路是充分利用TPS7250第4脚低有效特性、TPS6735第1脚高有效特性及T301的导通特性完成S1点动控制开关机，其开关机过程是：开机前，6V电池电压通过R003、R001给IC001即TPS7250Q的第4脚 EN一个高电位，由于第4脚 EN为低有效，此时IC001无+5VDC电源输出；同时IC002即TPS6735的第1脚EN无+5VDC电源，其第1脚EN为高有效，所以此时IC002无-5VDC电源输出。整个系统无±5VDC工作电源，仪表处于关机状态。开机时，按下S1微动开关即POWER SWITCH开关，IC001第4脚 EN的高电位通过二极管D302和S1开关到地GND，将第4脚 EN的电位拉低，此时IC001第4脚 EN有效，使TPS7250Q的第5、6脚输入电源经过内部集成稳压由第7、8脚输出高稳定的+5VDC电源。同时，IC002的第1脚EN获得+5V高电位，有效，使其第7脚有输出，经过L、D001得到-5VDC。整个系统瞬时有了±5VDC，CPU(IC302)开始工作。CPU第11脚通过R311获的一个高电平输入信号，经过程序控制，CPU第18脚输出一个高电位，此高电位经过R301、D304给T301提供基极偏压，T301导通，将T301集电极(C极)的电位拉低，即维持松开S1后IC001第4脚 EN的低电位，使±5VDC电源保持输出，完成开机过程。关机时，按下S1微动开关，CPU第11脚的高电位经过D301、S1到地，CPU第11脚获的一个低电平输入信号，经过程序控制，CPU第18脚输出低电位，T301失去基极偏压，T301截止，集电极C(即IC001第4脚 EN)为高电位，使IC001、IC002不工作，无±5VDC电源输出，完成关机过程。对于激励源电压回路，其工作原理是：激励源由CPU第28脚输出一个1582Hz方波脉冲，经过R211、R209、R210、R207、C201、C202和IC202-1组成的多路反馈二阶带通滤波器处理，输出到J7。再经过IC202-2及T202、T203等组成的互补对称功率放大电路放大，到J8，给TV线圈提供激励源。在电压回路的末级采用互补对称功率放大电路，主要由T202、T203两个射极输出器等组成，正半周时，T202导通，负半周时，T203导通，目的使加到TV线圈的信号既不失真，又得到大的输出功率和高的效率，同时输出电阻低。此部分电路也可以用BUF634等集成电路设计成一个电压跟随器，但此类贴片集成电路市场售价20多元一片，而本电路不超过3元，大大降低成本。为了在J8点得到稳定的激励信号，其中设计最佳是1.00VAC、1582Hz，通过调节R204、R205改变IC202-2的增益量可实现。对于电流回路，其工作原理是：电流回路是将TI线圈的感应电动势经过多级放大、滤波、检波、模数转换等处理，最后将数字量传送给CPU的过程。具体原理如下：TI线圈因负载RL，即被测试的接地电阻的变化而得到变化的感应电压，首先经过第一级放大，该放大电路由R103、R105、R106、IC101-1；IC103-B等组成，输出到J1点。其与TI线圈并联的D101、D102稳压管作用是保护线圈。J1点的传输量经过第一级滤波，即由R107、R108、R109、R110、C106、C107、IC101-2组成的二阶带通滤波器，由IC101-2的第7脚输出，通过C108到J2点。J2点的交流量经过第二级放大，即由IC102-1、R112-R116、R130、IC103-D、IC103-C、IC103-A等组成的1倍增益、23.5倍增益、94倍增益放大电路，输出到J3点。放大倍数由CPU的第12、13、14、7脚输出低电位控制IC103对应的电子开关，通过R112-R116、R130分压得到不同的反馈量，从而改变IC102-1的放大倍数。目的是把J2点较大范围变化的交流量控制在一个小范围内变化，为后级处理减轻负担，最终提高仪表的测量精度。J3点被第二次放大的交流再经过第二级滤波，即由R117、R119、R118、R120、C109、C110、IC102-2组成的二阶带通滤波器，输出到J4点。然后经过R121-R128、IC104等组成的平均值包迹检波电路和C121、R129、C122组成的低通滤波器，在J5点得到非常线性的直流量，便于模数转换。J5点的模拟量经过IC301即ADS1286实现A/D转换，通过串行通讯传给CPU，CPU通过各种控制、运算、然后驱动显示。对于钳口张开信号抗干扰电路，其工作原理是：由R202取样，当钳口张开时，R202取样电压即J9点升高，在经过放大、检波，给T201提供基极偏压，T201导通，CPU第22脚得到一个低有效信号，即钳口张开输入信号，经过CPU控制驱动LCD显示钳口张开符号。当钳口脏污或其他干扰条件不超过本仪表测量的精度范围，钳口张符号不会显示，若太脏或干扰超过允许范围，则显示钳口张开符号。对于开机自检电路，其工作原理是：本电路由IC303即MC14555双二进制四选一译码器及外围接口电路组成，当开机后，钳表首先进行自检。由CPU第15、16、17控制IC303，从而选择控制T306-T311到导通，T306-T311导通时对应的K21、K22、K31、K32、K11、K12继电器得电工作，将R21、R22、R31、R32、R11、R12标准精密电阻接成测试环，该电路相当于测试6个标准的接地电阻RL，将6个自检电阻测得的数据与CPU内存的“标准数据”比较，根据差值结合CPU算法修正测试精度。本实用新型的其他功能原理是：电池电压低信号电路，开机后通过R003、R001、T301分压，从R003、R001间取电压，加上D002管压，作为电池电压低信号送给CPU第5脚。显示保持功能：按S2键，LCD显示的数据锁定，再按一次取消锁定。本实用新型具有该电路具有电路设计简单、线性度好、测量精度高的优点，具有广阔的市场前。

Claims (4)

1.一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路(1)、电流电路(4)，激励源电压电路(5)、钳口张开信号抗干扰电路(6)、单片计算机CPU控制电路(7)，其特征在于：还具有开机自检电路(2)、钳头检测电路(3)，其中开机自检电路(2)由选码器IC303及外围接口电路组成，由单片计算机CPU控制电路(7)第15、16、17脚与IC303输入控制脚相接，IC303输出脚分别控制晶体管T306-T311导通，T306-T311分别对应控制继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12，继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12开关触点分别将标准精密电阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到检测线圈(10)，从而构成标准测自检试环；钳头检测电路(3)由电压环线圈TV(8)、电流环线圈TI(9)、检测线圈(10)组成，其中电压环线圈TV(8)接激励源电压电路(5)输出的振荡信号，检测线圈(10)串接接地体回路电阻RL，电流环线圈TI(9)输出信号到电流电路(4)。
2.根据权利要求1所述的钳形接地电阻仪电路，其特征在于：激励源电压电路(5)的输出振荡信号由单片计算机CPU控制电路(7)的输出脚控制。
3.根据权利要求1所述的钳形接地电阻仪电路，其特征在于：电流电路(4)输出的信号传送到单片计算机CPU控制电路(7)的输出脚。
4.根据权利要求1所述的钳形接地电阻仪电路，其特征在于：单片计算机CPU控制电路(7)控制电流电路(4)的运算放大增益。
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