專利名稱：鉗形接地電阻儀的制作方法
技術領域：
本實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，屬于電工儀表領域。
背景技術：
現有其它國外近似產品一般采用“電壓÷電流＝電阻”的原理進行設計，即在電路設計中分別對接地體的電壓、電流取樣，用兩路信號處理通道對電壓、電流同時處理，通過各自的A/D轉換送給CPU，由CPU做除法運算得出所測接地體回路的電阻。這種設計要同時處理兩路信號，對信號傳輸及處理要求非常高，很難滿足儀表的線性度和精度。其硬件電路實現的成本幾乎增加2倍。
發明內容
本實用新型的目的旨在提供一種電路設計簡單、線性度好、測量精度高的鉗形接地電阻儀。
本實用新型的目的是這樣實現的一種鉗形接地電阻儀電路，包括電源電路、電流電路，激勵源電壓電路、鉗口張開信號抗干擾電路、單片計算機CPU控制電路，其中還具有開機自檢電路、鉗頭檢測電路，其中開機自檢電路由選碼器IC303及外圍接口電路組成，由單片計算機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導通，T306-T311分別對應控制繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12，繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12開關觸點分別將標準精密電阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到檢測線圈，從而構成標準測試環；鉗頭檢測電路由電壓環線圈TV、電流環線圈TI、檢測線圈組成，其中電壓環線圈TV接激勵源電壓電路輸出的振蕩信號，檢測線圈串接接地體回路電阻RL，電流環線圈TI輸出信號到電流電路。
上述的鉗形接地電阻儀電路，激勵源電壓電路的輸出振蕩信號由單片計算機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傳送到單片計算機CPU控制電路的輸出腳。
上述的鉗形接地電阻儀電路，單片計算機CPU控制電路控制電流電路的運算放大增益。
采用上述技術方案的本實用新型，提供一種鉗形接地電阻儀電路，該電路采用近似“差動變壓器式傳感器”的原理，由電路自身提供一個高穩定性的激勵源信號，被測試接地體電阻值變化，引起反饋線圈信號的變化，將反饋線圈產生的感應電動勢與標準取樣電阻值比較，經過各種處理及線性化，換算成被測試接地體的電阻值。
本實用新型具有如下優點電路設計簡單、成本低、測量線性度好、測量精度高的優點。
圖1是本實用新型的方框圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細的說明如下如圖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，激勵源電壓電路5、鉗口張開信號抗干擾電路6、單片計算機CPU控制電路7，其特征在于還具有開機自檢電路2、鉗頭檢測電路3，其中開機自檢電路2由選碼器IC303及外圍接口電路組成，由單片計算機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導通，T306-T311分別對應控制繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12，繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12開關觸點分別將標準精密電阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到檢測線圈10，從而構成標準自檢測試環；鉗頭檢測電路3由電壓環線圈TV8、電流環線圈TI9、檢測線圈10組成，其中電壓環線圈TV8接激勵源電壓電路5輸出的振蕩信號，檢測線圈10串接接地體回路電阻RL，電流環線圈TI9輸出信號到電流電路4。上述激勵源電壓電路5的輸出振蕩信號由單片計算機CPU控制電路7的輸出腳控制，電流電路4輸出的信號傳送到單片計算機CPU控制電路7的輸出腳，單片計算機CPU控制電路7控制電流電路4的運算放大增益。本實用新型例的工作原理是這樣的對于電源電路1，其功能是開關機控制及提供±5VDC電源，利用高穩定性的集成穩壓模塊TPS7250和TPS6735輸出±5V系統工作電源，開關機電路是充分利用TPS7250第4腳低有效特性、TPS6735第1腳高有效特性及T301的導通特性完成S1點動控制開關機，其開關機過程是開機前，6V電池電壓通過R003、R001給IC001即TPS7250Q的第4腳EN一個高電位，由于第4腳EN為低有效，此時IC001無+5VDC電源輸出；同時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IC002無-5VDC電源輸出。整個系統無±5VDC工作電源，儀表處于關機狀態。開機時，按下S1微動開關即POWER SWITCH開關，IC001第4腳EN的高電位通過二極管D302和S1開關到地GND，將第4腳EN的電位拉低，此時IC001第4腳EN有效，使TPS7250Q的第5、6腳輸入電源經過內部集成穩壓由第7、8腳輸出高穩定的+5VDC電源。同時，IC002的第1腳EN獲得+5V高電位，有效，使其第7腳有輸出，經過L、D001得到-5VDC。整個系統瞬時有了±5VDC，CPU(IC302)開始工作。CPU第11腳通過R311獲的一個高電平輸入信號，經過程序控制，CPU第18腳輸出一個高電位，此高電位經過R301、D304給T301提供基極偏壓，T301導通，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，完成開機過程。關機時，按下S1微動開關，CPU第11腳的高電位經過D301、S1到地，CPU第11腳獲的一個低電平輸入信號，經過程序控制，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，完成關機過程。對于激勵源電壓回路，其工作原理是激勵源由CPU第28腳輸出一個1582Hz方波脈沖，經過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。再經過IC202-2及T202、T203等組成的互補對稱功率放大電路放大，到J8，給TV線圈提供激勵源。在電壓回路的末級采用互補對稱功率放大電路，主要由T202、T203兩個射極輸出器等組成，正半周時，T202導通，負半周時，T203導通，目的使加到TV線圈的信號既不失真，又得到大的輸出功率和高的效率，同時輸出電阻低。此部分電路也可以用BUF634等集成電路設計成一個電壓跟隨器，但此類貼片集成電路市場售價20多元一片，而本電路不超過3元，大大降低成本。為了在J8點得到穩定的激勵信號，其中設計最佳是1.00VAC、1582Hz，通過調節R204、R205改變IC202-2的增益量可實現。對于電流回路，其工作原理是電流回路是將TI線圈的感應電動勢經過多級放大、濾波、檢波、模數轉換等處理，最后將數字量傳送給CPU的過程。具體原理如下TI線圈因負載RL，即被測試的接地電阻的變化而得到變化的感應電壓，首先經過第一級放大，該放大電路由R103、R105、R106、IC101-1；IC103-B等組成，輸出到J1點。其與TI線圈并聯的D101、D102穩壓管作用是保護線圈。J1點的傳輸量經過第一級濾波，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。J2點的交流量經過第二級放大，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。放大倍數由CPU的第12、13、14、7腳輸出低電位控制IC103對應的電子開關，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。目的是把J2點較大范圍變化的交流量控制在一個小范圍內變化，為后級處理減輕負擔，最終提高儀表的測量精度。J3點被第二次放大的交流再經過第二級濾波，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。然后經過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點得到非常線性的直流量，便于模數轉換。J5點的模擬量經過IC301即ADS1286實現A/D轉換，通過串行通訊傳給CPU，CPU通過各種控制、運算、然后驅動顯示。對于鉗口張開信號抗干擾電路，其工作原理是由R202取樣，當鉗口張開時，R202取樣電壓即J9點升高，在經過放大、檢波，給T201提供基極偏壓，T201導通，CPU第22腳得到一個低有效信號，即鉗口張開輸入信號，經過CPU控制驅動LCD顯示鉗口張開符號。當鉗口臟污或其他干擾條件不超過本儀表測量的精度范圍，鉗口張符號不會顯示，若太臟或干擾超過允許范圍，則顯示鉗口張開符號。對于開機自檢電路，其工作原理是本電路由IC303即MC14555雙二進制四選一譯碼器及外圍接口電路組成，當開機后，鉗表首先進行自檢。由CPU第15、16、17控制IC303，從而選擇控制T306-T311到導通，T306-T311導通時對應的K21、K22、K31、K32、K11、K12繼電器得電工作，將R21、R22、R31、R32、R11、R12標準精密電阻接成測試環，該電路相當于測試6個標準的接地電阻RL，將6個自檢電阻測得的數據與CPU內存的“標準數據”比較，根據差值結合CPU算法修正測試精度。本實用新型的其他功能原理是電池電壓低信號電路，開機后通過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送給CPU第5腳。顯示保持功能按S2鍵，LCD顯示的數據鎖定，再按一次取消鎖定。本實用新型具有該電路具有電路設計簡單、線性度好、測量精度高的優點，具有廣闊的市場前。
權利要求1.一種鉗形接地電阻儀電路，包括電源電路(1)、電流電路(4)，激勵源電壓電路(5)、鉗口張開信號抗干擾電路(6)、單片計算機CPU控制電路(7)，其特征在于還具有開機自檢電路(2)、鉗頭檢測電路(3)，其中開機自檢電路(2)由選碼器IC303及外圍接口電路組成，由單片計算機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導通，T306-T311分別對應控制繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12，繼電器K21、K22、K31、K32、K11、K12開關觸點分別將標準精密電阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到檢測線圈(10)，從而構成標準測自檢試環；鉗頭檢測電路(3)由電壓環線圈TV(8)、電流環線圈TI(9)、檢測線圈(10)組成，其中電壓環線圈TV(8)接激勵源電壓電路(5)輸出的振蕩信號，檢測線圈(10)串接接地體回路電阻RL，電流環線圈TI(9)輸出信號到電流電路(4)。
2.根據權利要求1所述的鉗形接地電阻儀電路，其特征在于激勵源電壓電路(5)的輸出振蕩信號由單片計算機CPU控制電路(7)的輸出腳控制。
3.根據權利要求1所述的鉗形接地電阻儀電路，其特征在于電流電路(4)輸出的信號傳送到單片計算機CPU控制電路(7)的輸出腳。
4.根據權利要求1所述的鉗形接地電阻儀電路，其特征在于單片計算機CPU控制電路(7)控制電流電路(4)的運算放大增益。
專利摘要本實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，激勵源電壓電路、鉗口張開信號抗干擾電路、單片計算機CPU控制電路，其特征在于還具有開機自檢電路、鉗頭檢測電路，其中開機自檢電路由選碼器IC303及外圍接口電路構成標準電阻參數測試環；鉗頭檢測電路由電壓環線圈TV、電流環線圈TI、檢測線圈組成，本實用新型具有電路設計簡單、成本低、測量線性度好、測量精度高的優點。
文檔編號G01R27/20GK2896293SQ20062005898
公開日2007年5月2日 申請日期2006年5月16日 優先權日2006年5月16日
發明者符美安 申請人:符美安, 欒浩東