絕緣電阻微機測試系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計

1．主控電路

主控電路的硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中以8031單片機為核心。監(jiān)控程序固化在4 KB的EPROM2732中，2 KB的RAM6116用來存儲測試數(shù)據(jù)，擴展的可編程并行接口8155的A口用作LED顯示字形口，B口用作CMC-50P-2打印機控制口，C口用作鍵盤控制和LED顯示字位口。8位A/D轉(zhuǎn)換芯片選用ADC0809。8031的Pl口用作程控放大器的增益控制和換檔控制，鎖存74LS273的輸出，通過7406驅(qū)動器控制繼電器陣列動作。

2．采樣電路

檢測電橋電路原理如下圖所示。電路分高低兩檔實現(xiàn)20 kΩ--1275 MQ的絕緣電阻測量。高檔輸出UXH可測量5 MΩ～1275 MΩ電阻；低檔輸出UxL可測量20 kΩ～5 MΩ電阻。單片機的P1.3線通過7406驅(qū)動器控制繼電器實現(xiàn)換檔。

為使20 kΩ～1275 MΩ,范圍內(nèi)檢測精度不低于2.5%，電路參數(shù)按以下要求選擇和調(diào)整：組成電橋的各電阻應(yīng)選用精度不低于1%的金屬膜電阻；調(diào)節(jié)電位器Wl，使B到地支路總電阻為0. 5(1±0.2%)MΩ;調(diào)節(jié)W3，使A到地支路的總電阻為5(1±0.2%)MΩ；Wt是高阻測量電橋平衡調(diào)節(jié)電位器；Wz是低阻測量電橋平衡調(diào)節(jié)電位器。

電橋平衡調(diào)節(jié)方法：短路Rx，分別接通高阻測量檔和低阻測量檔，調(diào)節(jié)W2和W4，使Ux與U2兩輸出端間電壓不高于0.5 mV（用4位半直流毫伏表測量）。

3．程控放大器

為提高測量精度，展寬測量范圍和實現(xiàn)量程自動切換，采用程控放大器對Ux適當(dāng)放大。在被測絕緣電阻20 kΩ~1275 MΩ的測量范圍內(nèi)，輸出電壓Ux由4V降到15. 625 mV，變化256倍。選擇成品程控放大器實現(xiàn)這一功能是不難的，但價格較貴。本系統(tǒng)設(shè)計的廉價程控放大器較好地解決了問題。下圖是其電路原理圖。

電路由自穩(wěn)零斬波放大器芯片ICL7650、模擬開關(guān)CD4051和電阻網(wǎng)絡(luò)組成。電阻網(wǎng)絡(luò)各電阻的精度都選為±0. 2%。模擬開關(guān)按下圖接線的設(shè)計是考慮到：盡管模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻很大(500 Q)，但由于運放輸入阻抗很高，輸入電流極小，因而對放大器增益的影響可忽略不計。模擬開關(guān)的控制信號來自P1．0、P1.1、P1.2。當(dāng)控制信號由(0、0、0)變到(1、1、1)時，放大器的增益由20變到27，共8檔，使A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓在2～4 V范圍內(nèi)（被測電阻在20 kΩ～1275 MΩ范圍內(nèi)）。

ICL7650芯片是第四代運算放大器，具有極低的輸入失調(diào)電壓（±1 μV）和失調(diào)溫漂（0.05 μV／℃）．極高的開環(huán)增益(≥120 dB)和極低的時漂（o．01 μV/h）；價格適中；使用±5V供電時，輸出電壓線性范圍是0～4.5 V;當(dāng)輸入電壓為o時，實測增益為27的輸出零位電壓