一种智能型兆欧表的设计

一种智能型兆欧表的设计
绝缘是电气平安检测项目中的一项重要内容，而测得试品绝缘电阻60s的值R60与15s的值R15的比值K=R60/R15被称为汲取比(对于大设备为lOmin之值与lmin之值的比值，称为极化指数)，是检验绝缘是否严峻受潮或存在局部缺陷的重要依据。

兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表，应用广泛。

而传统的手摇指针式兆欧表，必需用手摇发电机保证有120r／s的转速才干维持正常的输出，测量范围小、误差大、汲取比须在测量后另行计算，用法不便。

随着技术的不断长进，尤其是(single-chlp microcontroller)的浮现并不断进展，引起了仪器仪表结构的根本性变革。

以单片机为主体取代传统仪器仪表的常规机械及电子线路，可以简单地将计算技术与测量控制技术结合在一起，形成智能化测量仪表。

这种新型的智能化仪表在测量过程、测量结果的数据处理、以及功能的多样化方面都取得了巨大发展，并得到了广泛应用。

基于ICL7135的智能型兆欧表采纳MCS-51系列单片机875l和Harris 公司生产的4 1/2位BCD码精度A／D转换芯片ICL7135，具有测量精度高、量程宽、测量便利、体积小、功耗低、功能全等特点
1 ICL7135特性分析
TCT7l35是Harris公司采纳先进的LinMOSTM技术生产的高精确
度、通用型、位BCD码精度双积分式A／D转换器。

它有许多优良的特性，在本设计中能够得到突出反映的有：
1)具有自动校零功能，自动较零的精确性仅受系统噪声的影响，且偏差小于10μV；
2)有超量程(OR)和欠量程(UR)信号，简单实现量程的自动转换；
3)设有6个控制信号端、同时举行字位输出和BCD码输出，可与译码／驱动器及单片机接口，举行数据处理，构成智能化仪器；
4)满量程为2 0000在±20000汁数范围内的精确度为±1个字。

2 硬件设计与实现
本设计主要由直流高压产生电路、取样电路、数据采集与控制器、译码／驱动LCD显示4大部分组成。

其原理框图l所示。

下面将分离介绍4部分组成及工作原理。

2.l 直流高压产生电路
直流高压产生电路2所示。

将6V直流电源经集成器件和电阻R1及R2与电容C1接成的基本无稳态振荡模式，构成高频多谐，振荡频率f=1.44／[(R1+R2)C1]，约为15 kHz 左右，产生的交变电压经脉冲升压，次极的感应电压经倍频整流、滤波后，可得到约l000v的直流电压作为测量用电压。

2.2 取样电路
取样电路的作用足取得与测量值相关的电信号，用以计算、控制和显示。

刘测量的详细要求打算了取样电路详细形式。

本设计中取样电路
与ICL7135衔接，3所示。

图3中，Rx为被测绝缘电阻、R3为量程调整电阻、R1、R2为取样分
压电阻。

U为直流高压产生电路提供的测量电压，经R1及R2分压后(U2)加在7135的IN-，经Rx、R3分压后(U3)加在ICL7135的Cref-。

按照双积分A／D转换器的工作原理，转换结果由式(1)得到。

式(1)中常数10000由lCL7135的正向积分固定时光T1=10000TCP打算，
TCP为时钟脉冲周期。

10000即为正向积分阶段的时钟脉冲数。

VIN为VIN+VIN-之间的电势差，在本设计中VI+接ANALOG COM，因此
VIN=VIN+-VIN-=-U2。

VREF在标准工作模式状况下为Cref+与Crdf-之间所接电容在自动调零阶段充电所获得的标准电压值。

在本设计中Cref+与Cref-之间不再接电容，将Cref+接ANALOGCOM，同时将Cref-与ANALOG COM间电压钳制为U3，Cref+与Cref-之间电压为一U3。

因此式(1)可表示为
因为ICL7135的标准基准电压值VREF=lV，而加在Rx与R3上的测量用电压为1000V，所以Rx》R3，使得U3≤2V。

因为ICL7135VIN-上允许加的最大电压值为O.8V，而加在R1与R2上的测量用电压为1000V，所以R1与R2取值应满足R1》R2、U2≤O.8V。

式（2）可进一步表示为可见，当R1、R2、R3取定时，Rx值与测量电压U无关，故能消退U
变幻刘结果的影响。

2.3 数据采集与控制及显示部分
实现数据采集与控制和LCD显示的硬件电路原理图4所示。

图中ICL71 35、8155、8751构成单片机最小系统，ICM721l为LCD显示驱动芯片，异或门CD4070协作ICM7211驱动显示模块
ESD81lA。

ESD81lA为大连东显公司生产的位LCD显不器，足以满足显示需要。

详细工作原理为：取样电路的电信号经ICL7135改变为数宁信号，但
A／D转换的结果是动态的。

74LSl57为4位2选l数据多路开关，其作用足按照高位选通信号D5的输出不同，将万位数据、过量程、欠量程标记或是ICL7135的4个低位BCD码送入8155。

ICL7135在发出选通脉冲时，将数据送入接口电路8155。

而87则通过中断查询的方式读取数据，并举行存储。

通过单片机定时分离猎取15s和60s的绝缘电阻值(或lmin和10min)，通过计算获得汲取比(极化指数)。

将所得结果举行保存和适当的码制转换，响应键盘以显示绝缘电阻值或汲取比(极化指数)。

3 软件部分设计与实现
单片机的主程序流程图5所示。

4 结语
智能型兆欧表的主要技术特点有：
1)是一种智能型仪表，采纳555器件，直流电源经振荡、整流、滤波后提供测量电压，自动计算汲取比，较手摇式兆欧表具有质的长进；2)具有自动校零和自动量程转换功能，采纳8155作为接口电路，既便利地为ICL7135提供了时钟，又为进一步完美表的功能提供了接口；
3)取样电路与ICL7135的衔接设计，能消退测试电压U的变幻对真切读数的影响。