1.主控电路
主控电路的硬件结构如下图所示。图中以8031单片机为核心。监控程序固化在4 KB的EPROM2732中,2 KB的RAM6116用来存储测试数据,扩展的可编程并行接口8155的A口用作LED显示字形口,B口用作CMC-50P-2打印机控制口,C口用作键盘控制和LED显示字位口。8位A/D转换芯片选用ADC0809。8031的Pl口用作程控放大器的增益控制和换档控制,锁存74LS273的输出,通过7406驱动器控制继电器阵列动作。
2.采样电路
检测电桥电路原理如下图所示。电路分高低两档实现20 kΩ--1275 MQ的绝缘电阻测量。高档输出UXH可测量5 MΩ~1275 MΩ电阻;低档输出UxL可测量20 kΩ~5 MΩ电阻。单片机的P1.3线通过7406驱动器控制继电器实现换档。
为使20 kΩ~1275 MΩ,范围内检测精度不低于2.5%,电路参数按以下要求选择和调整:组成电桥的各电阻应选用精度不低于1%的金属膜电阻;调节电位器Wl,使B到地支路总电阻为0. 5(1±0.2%)MΩ;调节W3,使A到地支路的总电阻为5(1±0.2%)MΩ;Wt是高阻测量电桥平衡调节电位器;Wz是低阻测量电桥平衡调节电位器。
电桥平衡调节方法:短路Rx,分别接通高阻测量档和低阻测量档,调节W2和W4,使Ux与U2两输出端间电压不高于0.5 mV(用4位半直流毫伏表测量)。
3.程控放大器
为提高测量精度,展宽测量范围和实现量程自动切换,采用程控放大器对Ux适当放大。在被测绝缘电阻20 kΩ~1275 MΩ的测量范围内,输出电压Ux由4V降到15. 625 mV,变化256倍。选择成品程控放大器实现这一功能是不难的,但价格较贵。本系统设计的廉价程控放大器较好地解决了问题。下图是其电路原理图。
电路由自稳零斩波放大器芯片ICL7650、interwetten与威廉的赔率体系
开关CD4051和电阻网络组成。电阻网络各电阻的精度都选为±0. 2%。模拟开关按下图接线的设计是考虑到:尽管模拟开关导通电阻很大(500 Q),但由于运放输入阻抗很高,输入电流极小,因而对放大器增益的影响可忽略不计。模拟开关的控制信号来自P1.0、P1.1、P1.2。当控制信号由(0、0、0)变到(1、1、1)时,放大器的增益由20变到27,共8档,使A/D转换器的输入电压在2~4 V范围内(被测电阻在20 kΩ~1275 MΩ范围内)。
ICL7650芯片是第四代运算放大器,具有极低的输入失调电压(±1 μV)和失调温漂(0.05 μV/℃).极高的开环增益(≥120 dB)和极低的时漂(o.01 μV/h);价格适中;使用±5V供电时,输出电压线性范围是0~4.5 V;当输入电压为o时,实测增益为27的输出零位电压
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ICL7650
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单片机8031
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