升壓部分
調(diào)壓變壓器、升壓變
壓器及升壓部分電源接通及切斷開關(guān)組成。
220V電壓通過接通,切斷開關(guān)加到調(diào)壓變壓器上調(diào)壓變壓器輸出連接升壓變壓器。用戶只需調(diào)節(jié)調(diào)壓器就可以控制升壓變壓器的輸出電壓。
控制部分
電流取樣,時(shí)間電路、報(bào)警電路組成。控制部分當(dāng)收到啟動(dòng)信號(hào),儀器立即在接通升壓部分電源。當(dāng)收到被測回路電流超過設(shè)定值及發(fā)出聲光報(bào)警立即切斷升壓回路電源。當(dāng)收到復(fù)位或者時(shí)間到信號(hào)后切斷升壓回路電源。
顯示電路
顯示器顯示升壓變壓器輸出電壓值。顯示由電流取樣部分的電流值,及時(shí)間電路的時(shí)間值一般為。
程控耐壓儀
以上是傳統(tǒng)的耐電壓試驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)組成。隨著電子技術(shù)及單片,計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展;程控耐壓測試儀這幾年也發(fā)展很快,程控
耐壓儀與傳統(tǒng)的耐壓儀不同之處主要是升壓部分。程控耐壓儀高壓升壓不是通過市電由調(diào)壓器來調(diào)節(jié),而是通過單片計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)生一個(gè)50Hz或60Hz的
正弦波信號(hào)再通過
功率放大電路進(jìn)行放大升壓,輸出電壓值也由單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制,其它部分原理與傳統(tǒng)耐壓儀差別不大。
(1)?電源開關(guān)? (2)?電源插座
(3)?高壓艙 (4)?安全開關(guān)
(5)?安全接地 (6) 3A保險(xiǎn)
(7)?顯示屏 (8)?設(shè)置盤
(9)?指示燈 (10) 鍵盤
(11) 打印機(jī)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
編輯?語音
測試系統(tǒng)有三大模塊:程控電源模塊、信號(hào)采集調(diào)理模塊和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
程控電源模塊
由輸出位0V~140V的程控電源和高壓變壓器構(gòu)成,在單片機(jī)ADCm842控制下程控電源輸出電壓經(jīng)變壓器升壓可以得到設(shè)定的輸出電壓值。
模塊設(shè)計(jì)
由于在實(shí)際的耐壓測試中,對(duì)不同產(chǎn)品可能要求施加不同的測試電壓,這就要求耐壓測試系統(tǒng)輸出測試電壓是可調(diào)的。PWM(Pulse Width Modulation)是控制逆變電源以實(shí)現(xiàn)可調(diào)電壓的輸出的主要方法之一。PWM控制的理論基礎(chǔ)建立在采樣控制理論的一個(gè)重要結(jié)論上,即:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果基本相同。SPWM波形就是把正弦波用等幅不等寬的脈沖代替,脈沖中點(diǎn)與正弦等分中點(diǎn)重合,且與相對(duì)應(yīng)的正弦面積相等,各脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化。SPWM波的產(chǎn)生有很多方法,可以由專用集成芯片或通用電路組合產(chǎn)生,也可以由單片機(jī)產(chǎn)生。本系統(tǒng)采用單片機(jī)ATMEGA16L產(chǎn)生SPWM波,利用單片機(jī)ATMEGA16L的內(nèi)部的累加器和比較器通調(diào)節(jié)占空比在PC4口輸出SPWM波。
程控
電壓源采用單向220V工頻交流電經(jīng)過橋式整流獲得
直流電壓,經(jīng)過濾波后為逆變電路提供穩(wěn)定的直流電。同時(shí)由單片機(jī)產(chǎn)生的單相SPWM波經(jīng)過非門產(chǎn)生一路和單片機(jī)輸出相位互補(bǔ)的SPWM波,這兩路互補(bǔ)的SPWM波分別經(jīng)過單穩(wěn)電路和隔離
驅(qū)動(dòng)電路后就可以產(chǎn)生兩路相位互補(bǔ)的門級(jí)觸發(fā)脈沖序列可以控制的通斷。最終由IGBT構(gòu)成的逆變橋輸出經(jīng)低通濾波可得到標(biāo)準(zhǔn)正弦波,正弦電壓幅值0V~140V可調(diào)。
信號(hào)采集調(diào)理模塊
包括傳感器、
信號(hào)調(diào)理電路和過電流保護(hù)電路,測試回路漏電流通過傳感器進(jìn)入信號(hào)采集和調(diào)理電路,在信號(hào)采集和調(diào)理電路中對(duì)漏電流信號(hào)進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換變成滿足A/D輸入范圍的電壓信號(hào)。過流保護(hù)電路在試品或電路故障時(shí)啟動(dòng)。
模塊設(shè)計(jì)
耐壓測試需要監(jiān)測的參數(shù)是:變壓器輸出高電壓的值和測試回路的漏電流值(如圖2)。測試系統(tǒng)中所使用的升壓變壓器二次繞組有0~5000V和0~5V兩路電壓輸出,當(dāng)變壓器二次繞組高壓輸出從0V到5000V變化時(shí),變壓器二次繞組低壓輸出從0V到5V之間變化,兩路輸出之間具有良好的線性關(guān)系。測試開始在設(shè)定的升壓時(shí)間間隔內(nèi),變壓器二次繞組低壓側(cè)輸出的電壓經(jīng)隔離變壓器和信號(hào)調(diào)理電路后進(jìn)入單片機(jī)ADCm842,單片機(jī)ADCm842中的12位ADC以每秒42萬次轉(zhuǎn)換速度進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送給計(jì)算機(jī)并與計(jì)算機(jī)設(shè)定值相比較,直到輸出電壓符合設(shè)定電壓值,我們就認(rèn)為實(shí)際輸出測試電壓滿足了我們?cè)O(shè)定值的要求。
耐壓測試系統(tǒng)漏電流的測試范圍是0mA ~20mA,測試開始時(shí),被測設(shè)備漏電流通過電流互感器,然后經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換電路將采樣電流轉(zhuǎn)換成電壓在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算,最終得到被測設(shè)備在設(shè)定電壓條件下的泄漏電流值,通過和安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏電流值相比較,就可以檢驗(yàn)設(shè)備耐壓測試是否合格。實(shí)際測試時(shí),在電流互感器二次側(cè)設(shè)計(jì)了過流保護(hù)電路,當(dāng)有過流情況出現(xiàn)時(shí),例如被測設(shè)備被擊穿或者被測設(shè)備絕緣缺陷,電源迅速被切斷,測試被終止以保護(hù)測試系統(tǒng)不被損壞。
常規(guī)的信號(hào)調(diào)理部分采用真有效值的模擬運(yùn)算,泄漏電流信號(hào)的有效值和峰值運(yùn)算都是由硬件電路完成后輸入單片機(jī)或計(jì)算機(jī)的。這種信號(hào)調(diào)理方式最終只能獲得泄漏電流信號(hào)的峰值或有效值。這種方法不僅精度不高而且損失了頻率信息,不能真實(shí)的復(fù)現(xiàn)泄漏電流的實(shí)際
波形。本系統(tǒng)采用了高速的A/D轉(zhuǎn)換將交流電壓值直接采集進(jìn)計(jì)算機(jī),按照用戶要求計(jì)算出峰值和有效值,并且畫出實(shí)時(shí)的漏電流波形使用戶能直觀的監(jiān)測漏電流情況。計(jì)算機(jī)還可以進(jìn)行軟件校正,去除漂移、失調(diào)造成的誤差。按照實(shí)際情況還可以采用數(shù)字濾波的方式去除高頻干擾,這種信號(hào)調(diào)理方式簡化了硬件電路,成本較低,測試精度高,測試穩(wěn)定性好。由于耐壓測試的試驗(yàn)電壓較高,為了保證試驗(yàn)的安全性,在測試過程中要保證測試系統(tǒng)機(jī)箱外殼良好的接地。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
單片機(jī)ADCm842和計(jì)算機(jī)構(gòu)成PC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),控制測試過程電壓升降、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的處理和分析。
模塊設(shè)計(jì)