專利名稱：鉗形接地電阻儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種接地電阻儀電路，尤其涉及一種鉗形接地電阻儀電路，屬于電工儀表領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有其它國(guó)外近似產(chǎn)品一般采用“電壓÷電流＝電阻”的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，即在電路設(shè)計(jì)中分別對(duì)接地體的電壓、電流取樣，用兩路信號(hào)處理通道對(duì)電壓、電流同時(shí)處理，通過各自的A/D轉(zhuǎn)換送給CPU，由CPU做除法運(yùn)算得出所測(cè)接地體回路的電阻。這種設(shè)計(jì)要同時(shí)處理兩路信號(hào)，對(duì)信號(hào)傳輸及處理要求非常高，很難滿足儀表的線性度和精度。其硬件電路實(shí)現(xiàn)的成本幾乎增加2倍。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的旨在提供一種電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、線性度好、測(cè)量精度高的鉗形接地電阻儀。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鉗形接地電阻儀電路，包括電源電路、電流電路，激勵(lì)源電壓電路、鉗口張開信號(hào)抗干擾電路、單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路，其中還具有開機(jī)自檢電路、鉗頭檢測(cè)電路，其中開機(jī)自檢電路由選碼器IC303及外圍接口電路組成，由單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路第15、16、17腳與IC303輸入控制腳相接，IC303輸出腳分別控制晶體管T306-T311導(dǎo)通，T306-T311分別對(duì)應(yīng)控制繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12，繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12開關(guān)觸點(diǎn)分別將標(biāo)準(zhǔn)精密電阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到檢測(cè)線圈，從而構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)；鉗頭檢測(cè)電路由電壓環(huán)線圈TV、電流環(huán)線圈TI、檢測(cè)線圈組成，其中電壓環(huán)線圈TV接激勵(lì)源電壓電路輸出的振蕩信號(hào)，檢測(cè)線圈串接接地體回路電阻RL，電流環(huán)線圈TI輸出信號(hào)到電流電路。
上述的鉗形接地電阻儀電路，激勵(lì)源電壓電路的輸出振蕩信號(hào)由單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路的輸出腳控制。
上述的鉗形接地電阻儀電路，電流電路輸出的信號(hào)傳送到單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路的輸出腳。
上述的鉗形接地電阻儀電路，單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路控制電流電路的運(yùn)算放大增益。
采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，提供一種鉗形接地電阻儀電路，該電路采用近似“差動(dòng)變壓器式傳感器”的原理，由電路自身提供一個(gè)高穩(wěn)定性的激勵(lì)源信號(hào)，被測(cè)試接地體電阻值變化，引起反饋線圈信號(hào)的變化，將反饋線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)取樣電阻值比較，經(jīng)過各種處理及線性化，換算成被測(cè)試接地體的電阻值。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量線性度好、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)的說明如下如圖1和圖2所示一種鉗形接地電阻儀電路，包括電源電路1、電流電路4，激勵(lì)源電壓電路5、鉗口張開信號(hào)抗干擾電路6、單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路7，其特征在于還具有開機(jī)自檢電路2、鉗頭檢測(cè)電路3，其中開機(jī)自檢電路2由選碼器IC303及外圍接口電路組成，由單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路7第15、16、17腳與IC303輸入控制腳相接，IC303輸出腳分別控制晶體管T306-T311導(dǎo)通，T306-T311分別對(duì)應(yīng)控制繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12，繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12開關(guān)觸點(diǎn)分別將標(biāo)準(zhǔn)精密電阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到檢測(cè)線圈10，從而構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)自檢測(cè)試環(huán)；鉗頭檢測(cè)電路3由電壓環(huán)線圈TV8、電流環(huán)線圈TI9、檢測(cè)線圈10組成，其中電壓環(huán)線圈TV8接激勵(lì)源電壓電路5輸出的振蕩信號(hào)，檢測(cè)線圈10串接接地體回路電阻RL，電流環(huán)線圈TI9輸出信號(hào)到電流電路4。上述激勵(lì)源電壓電路5的輸出振蕩信號(hào)由單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路7的輸出腳控制，電流電路4輸出的信號(hào)傳送到單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路7的輸出腳，單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路7控制電流電路4的運(yùn)算放大增益。本實(shí)用新型例的工作原理是這樣的對(duì)于電源電路1，其功能是開關(guān)機(jī)控制及提供±5VDC電源，利用高穩(wěn)定性的集成穩(wěn)壓模塊TPS7250和TPS6735輸出±5V系統(tǒng)工作電源，開關(guān)機(jī)電路是充分利用TPS7250第4腳低有效特性、TPS6735第1腳高有效特性及T301的導(dǎo)通特性完成S1點(diǎn)動(dòng)控制開關(guān)機(jī)，其開關(guān)機(jī)過程是開機(jī)前，6V電池電壓通過R003、R001給IC001即TPS7250Q的第4腳EN一個(gè)高電位，由于第4腳EN為低有效，此時(shí)IC001無+5VDC電源輸出；同時(shí)IC002即TPS6735的第1腳EN無+5VDC電源，其第1腳EN為高有效，所以此時(shí)IC002無-5VDC電源輸出。整個(gè)系統(tǒng)無±5VDC工作電源，儀表處于關(guān)機(jī)狀態(tài)。開機(jī)時(shí)，按下S1微動(dòng)開關(guān)即POWER SWITCH開關(guān)，IC001第4腳EN的高電位通過二極管D302和S1開關(guān)到地GND，將第4腳EN的電位拉低，此時(shí)IC001第4腳EN有效，使TPS7250Q的第5、6腳輸入電源經(jīng)過內(nèi)部集成穩(wěn)壓由第7、8腳輸出高穩(wěn)定的+5VDC電源。同時(shí)，IC002的第1腳EN獲得+5V高電位，有效，使其第7腳有輸出，經(jīng)過L、D001得到-5VDC。整個(gè)系統(tǒng)瞬時(shí)有了±5VDC，CPU(IC302)開始工作。CPU第11腳通過R311獲的一個(gè)高電平輸入信號(hào)，經(jīng)過程序控制，CPU第18腳輸出一個(gè)高電位，此高電位經(jīng)過R301、D304給T301提供基極偏壓，T301導(dǎo)通，將T301集電極(C極)的電位拉低，即維持松開S1后IC001第4腳EN的低電位，使±5VDC電源保持輸出，完成開機(jī)過程。關(guān)機(jī)時(shí)，按下S1微動(dòng)開關(guān)，CPU第11腳的高電位經(jīng)過D301、S1到地，CPU第11腳獲的一個(gè)低電平輸入信號(hào)，經(jīng)過程序控制，CPU第18腳輸出低電位，T301失去基極偏壓，T301截止，集電極C(即IC001第4腳EN)為高電位，使IC001、IC002不工作，無±5VDC電源輸出，完成關(guān)機(jī)過程。對(duì)于激勵(lì)源電壓回路，其工作原理是激勵(lì)源由CPU第28腳輸出一個(gè)1582Hz方波脈沖，經(jīng)過R211、R209、R210、R207、C201、C202和IC202-1組成的多路反饋二階帶通濾波器處理，輸出到J7。再經(jīng)過IC202-2及T202、T203等組成的互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路放大，到J8，給TV線圈提供激勵(lì)源。在電壓回路的末級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路，主要由T202、T203兩個(gè)射極輸出器等組成，正半周時(shí)，T202導(dǎo)通，負(fù)半周時(shí)，T203導(dǎo)通，目的使加到TV線圈的信號(hào)既不失真，又得到大的輸出功率和高的效率，同時(shí)輸出電阻低。此部分電路也可以用BUF634等集成電路設(shè)計(jì)成一個(gè)電壓跟隨器，但此類貼片集成電路市場(chǎng)售價(jià)20多元一片，而本電路不超過3元，大大降低成本。為了在J8點(diǎn)得到穩(wěn)定的激勵(lì)信號(hào)，其中設(shè)計(jì)最佳是1.00VAC、1582Hz，通過調(diào)節(jié)R204、R205改變IC202-2的增益量可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于電流回路，其工作原理是電流回路是將TI線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過多級(jí)放大、濾波、檢波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，最后將數(shù)字量傳送給CPU的過程。具體原理如下TI線圈因負(fù)載RL，即被測(cè)試的接地電阻的變化而得到變化的感應(yīng)電壓，首先經(jīng)過第一級(jí)放大，該放大電路由R103、R105、R106、IC101-1；IC103-B等組成，輸出到J1點(diǎn)。其與TI線圈并聯(lián)的D101、D102穩(wěn)壓管作用是保護(hù)線圈。J1點(diǎn)的傳輸量經(jīng)過第一級(jí)濾波，即由R107、R108、R109、R110、C106、C107、IC101-2組成的二階帶通濾波器，由IC101-2的第7腳輸出，通過C108到J2點(diǎn)。J2點(diǎn)的交流量經(jīng)過第二級(jí)放大，即由IC102-1、R112-R116、R130、IC103-D、IC103-C、IC103-A等組成的1倍增益、23.5倍增益、94倍增益放大電路，輸出到J3點(diǎn)。放大倍數(shù)由CPU的第12、13、14、7腳輸出低電位控制IC103對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)，通過R112-R116、R130分壓得到不同的反饋量，從而改變IC102-1的放大倍數(shù)。目的是把J2點(diǎn)較大范圍變化的交流量控制在一個(gè)小范圍內(nèi)變化，為后級(jí)處理減輕負(fù)擔(dān)，最終提高儀表的測(cè)量精度。J3點(diǎn)被第二次放大的交流再經(jīng)過第二級(jí)濾波，即由R117、R119、R118、R120、C109、C110、IC102-2組成的二階帶通濾波器，輸出到J4點(diǎn)。然后經(jīng)過R121-R128、IC104等組成的平均值包跡檢波電路和C121、R129、C122組成的低通濾波器，在J5點(diǎn)得到非常線性的直流量，便于模數(shù)轉(zhuǎn)換。J5點(diǎn)的模擬量經(jīng)過IC301即ADS1286實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，通過串行通訊傳給CPU，CPU通過各種控制、運(yùn)算、然后驅(qū)動(dòng)顯示。對(duì)于鉗口張開信號(hào)抗干擾電路，其工作原理是由R202取樣，當(dāng)鉗口張開時(shí)，R202取樣電壓即J9點(diǎn)升高，在經(jīng)過放大、檢波，給T201提供基極偏壓，T201導(dǎo)通，CPU第22腳得到一個(gè)低有效信號(hào)，即鉗口張開輸入信號(hào)，經(jīng)過CPU控制驅(qū)動(dòng)LCD顯示鉗口張開符號(hào)。當(dāng)鉗口臟污或其他干擾條件不超過本儀表測(cè)量的精度范圍，鉗口張符號(hào)不會(huì)顯示，若太臟或干擾超過允許范圍，則顯示鉗口張開符號(hào)。對(duì)于開機(jī)自檢電路，其工作原理是本電路由IC303即MC14555雙二進(jìn)制四選一譯碼器及外圍接口電路組成，當(dāng)開機(jī)后，鉗表首先進(jìn)行自檢。由CPU第15、16、17控制IC303，從而選擇控制T306-T311到導(dǎo)通，T306-T311導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的K21、K22、K31、K32、K11、K12繼電器得電工作，將R21、R22、R31、R32、R11、R12標(biāo)準(zhǔn)精密電阻接成測(cè)試環(huán)，該電路相當(dāng)于測(cè)試6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接地電阻RL，將6個(gè)自檢電阻測(cè)得的數(shù)據(jù)與CPU內(nèi)存的“標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)”比較，根據(jù)差值結(jié)合CPU算法修正測(cè)試精度。本實(shí)用新型的其他功能原理是電池電壓低信號(hào)電路，開機(jī)后通過R003、R001、T301分壓，從R003、R001間取電壓，加上D002管壓，作為電池電壓低信號(hào)送給CPU第5腳。顯示保持功能按S2鍵，LCD顯示的數(shù)據(jù)鎖定，再按一次取消鎖定。本實(shí)用新型具有該電路具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、線性度好、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前。
權(quán)利要求1.一種鉗形接地電阻儀電路，包括電源電路(1)、電流電路(4)，激勵(lì)源電壓電路(5)、鉗口張開信號(hào)抗干擾電路(6)、單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路(7)，其特征在于還具有開機(jī)自檢電路(2)、鉗頭檢測(cè)電路(3)，其中開機(jī)自檢電路(2)由選碼器IC303及外圍接口電路組成，由單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路(7)第15、16、17腳與IC303輸入控制腳相接，IC303輸出腳分別控制晶體管T306-T311導(dǎo)通，T306-T311分別對(duì)應(yīng)控制繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12，繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12開關(guān)觸點(diǎn)分別將標(biāo)準(zhǔn)精密電阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到檢測(cè)線圈(10)，從而構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)自檢試環(huán)；鉗頭檢測(cè)電路(3)由電壓環(huán)線圈TV(8)、電流環(huán)線圈TI(9)、檢測(cè)線圈(10)組成，其中電壓環(huán)線圈TV(8)接激勵(lì)源電壓電路(5)輸出的振蕩信號(hào)，檢測(cè)線圈(10)串接接地體回路電阻RL，電流環(huán)線圈TI(9)輸出信號(hào)到電流電路(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉗形接地電阻儀電路，其特征在于激勵(lì)源電壓電路(5)的輸出振蕩信號(hào)由單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路(7)的輸出腳控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉗形接地電阻儀電路，其特征在于電流電路(4)輸出的信號(hào)傳送到單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路(7)的輸出腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉗形接地電阻儀電路，其特征在于單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路(7)控制電流電路(4)的運(yùn)算放大增益。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鉗形接地電阻儀電路，包括電源電路、電流電路，激勵(lì)源電壓電路、鉗口張開信號(hào)抗干擾電路、單片計(jì)算機(jī)CPU控制電路，其特征在于還具有開機(jī)自檢電路、鉗頭檢測(cè)電路，其中開機(jī)自檢電路由選碼器IC303及外圍接口電路構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)電阻參數(shù)測(cè)試環(huán)；鉗頭檢測(cè)電路由電壓環(huán)線圈TV、電流環(huán)線圈TI、檢測(cè)線圈組成，本實(shí)用新型具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量線性度好、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R27/20GK2896293SQ20062005898
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者符美安 申請(qǐng)人:符美安, 欒浩東