系統(tǒng)設(shè)計(jì)
測(cè)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(cè)試中，對(duì)不同產(chǎn)品可能要求施加不同的測(cè)試電壓，這就要求耐壓測(cè)試系統(tǒng)輸出測(cè)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。zui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(cè)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(cè)試需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)是:變壓器輸出高電壓的值和測(cè)試回路的漏電流值(如圖2)。測(cè)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(cè)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(cè)試電壓滿足了我們?cè)O(shè)定值的要求。
耐壓測(cè)試系統(tǒng)漏電流的測(cè)試范圍是0ma ~20ma，測(cè)試開始時(shí)，被測(cè)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，zui終得到被測(cè)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(cè)試是否合格。實(shí)際測(cè)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(cè)設(shè)備被擊穿或者被測(cè)設(shè)備絕緣缺陷，電源迅速被切斷，測(cè)試被終止以保護(hù)測(cè)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zui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(cè)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(jiǎn)化了硬件電路，成本較低，測(cè)試精度高，測(cè)試穩(wěn)定性好。由于耐壓測(cè)試的試驗(yàn)電壓較高，為了保證試驗(yàn)的安全性，在測(cè)試過程中要保證測(cè)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(cè)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)
耐壓測(cè)試以高性能單片機(jī)adcm842為核心組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。adcm842內(nèi)部集成了12位a/d和d/a轉(zhuǎn)換器，具有dma控制器可完成a/d轉(zhuǎn)換到ram的高速轉(zhuǎn)換。adcm842具有優(yōu)越的8052內(nèi)核，峰值效率每秒可執(zhí)行20兆指令。adcm842內(nèi)部有多大62kb的片內(nèi)程序閃存;4kb的片內(nèi)數(shù)據(jù)閃存，可擦寫10萬次的2.3kb的片內(nèi)數(shù)據(jù)ram。測(cè)試系統(tǒng)的單片機(jī)采用c51編程對(duì)測(cè)試進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)的處理，pc計(jì)算機(jī)主要提供人機(jī)交互的界面。這種測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用起來靈活方便。
測(cè)試控制系統(tǒng)包括對(duì)電壓源的控制、數(shù)據(jù)的采集、a/d轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)輸出和顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，同時(shí)耐壓測(cè)試系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)測(cè)試前自檢，自動(dòng)消除可能的誤差因素和對(duì)故障報(bào)警等功能。通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試電壓的準(zhǔn)確控制。當(dāng)測(cè)試電壓達(dá)到測(cè)試要求值時(shí)，啟動(dòng)測(cè)試。軟件按照iec61010中的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電壓進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)采用vc++編程，測(cè)試界面直觀操作方便。用戶可以按照實(shí)際測(cè)試設(shè)置不同的測(cè)試時(shí)間和泄漏電流閾值，可以監(jiān)*測(cè)試進(jìn)度并顯示測(cè)試結(jié)果，如果在測(cè)試過程中發(fā)生被測(cè)樣品擊穿現(xiàn)象或其它可能的過流現(xiàn)象，測(cè)試儀的輸出電壓能迅速降為零，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
實(shí)際測(cè)試選用0.5級(jí)的zx117a型可調(diào)高壓電阻箱作為標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)件，通過單片機(jī)控制輸出電壓升到設(shè)定值，用南京長(zhǎng)勝的cs1940型數(shù)字高壓表*視電壓輸出，輸出電壓的誤差不超過±1.5%。使用美國安捷倫的六位半數(shù)字萬用表a-34401a測(cè)量系統(tǒng)漏電流，以漏電流的計(jì)算值為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)本系統(tǒng)的測(cè)試精度，按照標(biāo)準(zhǔn)iec61010，以不同高電壓施加在相同電阻上分別進(jìn)行漏電流測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，測(cè)量數(shù)據(jù)的重復(fù)性較好，漏電流的測(cè)試誤差為±(1.5%±0.05ma)。
絕緣耐壓測(cè)試儀測(cè)量范圍 耐壓ac0~5kv/100ma 絕緣dc250v 500v 1000v 1~9999mω 性能特點(diǎn)性能提升的絕緣耐壓測(cè)試儀 測(cè)試電壓、時(shí)間、漏電流、絕緣電阻全數(shù)顯，準(zhǔn)確美觀 測(cè)量絕緣電阻值高達(dá)1010ω 智能、單片機(jī)控制、測(cè)試絕緣電阻、電壓、漏電流、時(shí)間可任意調(diào)節(jié)，范圍廣、準(zhǔn)確度高 既可測(cè)試產(chǎn)品的電阻、電壓也可對(duì)合格、不合格品進(jìn)行篩選、聲光報(bào)警 技術(shù)參數(shù) 輸出電壓ac 0~5kv ±3%，任意調(diào)節(jié)擊穿電流ac 0~100ma ±5%，任意設(shè)定定 時(shí)1~99s， ±3%，手控絕緣電阻測(cè)試電壓dc 250v/500v/1000v， 測(cè)量范圍1~9999mω，±3%~±5%，任意設(shè)定變壓器容量750va 主要功能i/w、w/i自動(dòng)轉(zhuǎn)換，手動(dòng)/自動(dòng)，單片微處理器控制測(cè)試，合格/不合格聲光報(bào)警，擊穿保護(hù)等功能。
操作規(guī)程
運(yùn)行測(cè)試
1、將0.7mω標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端連接耐壓儀的地線.
2、接通電源，將儀器、報(bào)警漏電流設(shè)定在5ma.
3、開啟儀器，用測(cè)試棒擊標(biāo)準(zhǔn)電阻另一端，調(diào)整電壓在3410v至3590v內(nèi)儀器發(fā)出報(bào)警，則判定該儀器處于正常工作狀態(tài)，若不在3410v至3590v范圍內(nèi)儀器報(bào)警的，則儀器工作不正常.
4、當(dāng)在運(yùn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備功能失效，運(yùn)行檢查結(jié)果不能滿足規(guī)定要求時(shí)，操作人員需將上一次運(yùn)行檢查合格以來檢測(cè)過的產(chǎn)品重新進(jìn)行檢測(cè)，并將儀器送去維修.。
操作步驟
操作者坐椅和腳下必須墊好橡膠絕緣墊，只有在測(cè)試燈熄滅狀態(tài)下，無高壓輸出方可進(jìn)行被測(cè)機(jī)型連接或拆卸操作.
1.測(cè)試前對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，(方法:漏電電流5ma狀態(tài)下，用700kω陶瓷電阻跨接于地線夾同高壓測(cè)試棒探頭之間至儀器報(bào)警為準(zhǔn).
2.連接被測(cè)機(jī)型是在確定電壓表為0，測(cè)試燈滅狀態(tài)下將儀器地線夾夾緊被測(cè)機(jī)散熱架，并按下被測(cè)機(jī)型的電源開關(guān).
3.設(shè)定儀器測(cè)試條件:a、電壓:3500v;b、漏電流:5ma;c、測(cè)試時(shí)間定時(shí)為:流水線生產(chǎn)時(shí)4秒.
4.將測(cè)試棒探頭緊貼電源線頭的任一交流輸入金屬插片.
5.按下啟動(dòng)鍵觀察測(cè)試結(jié)果，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，超漏燈不亮，測(cè)被測(cè)機(jī)型為合格.
6.如果被測(cè)機(jī)型超過設(shè)定漏電流值，則儀器自動(dòng)切斷輸出電壓，同時(shí)鋒鳴器報(bào)警，超漏燈亮，則被測(cè)機(jī)型為不合格，按下復(fù)位鍵即可清除報(bào)警聲，再測(cè)試時(shí)應(yīng)重新按啟動(dòng)鍵.
注意事項(xiàng)
1.操作者腳下墊絕緣橡皮墊，戴絕緣手套，以防高壓電擊造成生命危險(xiǎn);
2.儀器必須可靠接地;
3.在連接被測(cè)體時(shí)，必須保證高壓輸出0及在復(fù)位狀態(tài);
4.測(cè)試時(shí)，儀器接地端與被測(cè)體要可靠相接，嚴(yán)禁開路;
5.切勿將輸出地線與交流電源線短路，以免外殼帶有高壓，造成危險(xiǎn);
6.盡可能避免高壓輸出端與地線短路，以防發(fā)生意外;
7.測(cè)試燈、超漏燈、一旦損壞，必須立即更換，以防造成誤判;
8.排除故障時(shí)，必須切斷電源;
9.儀器空載調(diào)整高壓時(shí)，漏電流指示表頭有起始電流，均屬正常，不影響測(cè)試精度.;
10.儀器避免陽光正面直射，不要在高溫潮濕多塵的環(huán)境中使用或存放.。
保養(yǎng)與操作規(guī)范
應(yīng)由固定崗位人員操作、非本崗位人員嚴(yán)禁操作。.
注意儀器保養(yǎng)，操作人員離開崗位必須斷開儀器電源.。