為了滿足電子和電氣產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的直流隔離阻抗測(cè)試要求，已經(jīng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Cortex?M3的直流隔離阻抗測(cè)試儀。作。
　　測(cè)試儀使用Cortex M3作為主控制器，并配置有直流高壓產(chǎn)生電路，信號(hào)采集調(diào)節(jié)電路和液晶顯示電路，以執(zhí)行電阻測(cè)試。時(shí)有效隔離產(chǎn)品。驗(yàn)表明，該測(cè)試儀可以測(cè)量1MΩ10GΩ的絕緣電阻，并且具有高輸出功率和高測(cè)量精度的優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于各種電子電器產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。

　　
　　流絕緣電阻測(cè)試儀主要用于工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)量導(dǎo)電材料與外界之間的絕緣電阻，是電子，電氣產(chǎn)品生產(chǎn)過程中不可缺少的測(cè)量?jī)x器。別是電線，連接器和其他設(shè)備[1？ 3]。前，常用的絕緣電阻測(cè)試設(shè)備是“震動(dòng)計(jì)”。設(shè)備的輸出電壓會(huì)隨著曲軸轉(zhuǎn)速的變化而變化。表類型不夠精確，不能再用于高測(cè)量場(chǎng)合，并且不具有自動(dòng)測(cè)量功能。[4-6]。有用于測(cè)量直流絕緣電阻的專用設(shè)備，但是它們具有成本高，尺寸大和不便的所有缺點(diǎn)[7]。于許多類似研究的總結(jié)[8-9]，本文提出的基于Cortex?M3的DC隔離阻抗測(cè)試儀具有精度高，測(cè)量速度快的優(yōu)點(diǎn)快速，低成本和小尺寸。據(jù)GB4706和UL1059的絕緣電阻測(cè)試方法，得出圖1所示的測(cè)試原理，該系統(tǒng)以ARM控制器為核心，以Cortex?M3為核心，以STM32F103為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)。由一個(gè)數(shù)字電壓源DAC，一個(gè)DC / AC逆變器電路，一個(gè)整流器電路，一個(gè)采樣信號(hào)處理電路，一個(gè)采集電路ADC以及鍵盤顯示電路。圖2所示。系統(tǒng)的工作原理是，控制器命令DAC的數(shù)控電壓源產(chǎn)生0?5V的DC電壓，從而驅(qū)動(dòng)DC-AC轉(zhuǎn)換器仿真。0至900 V的頻率下產(chǎn)生400 kHz的高AC電壓。AC高電壓進(jìn)行整流和濾波后，會(huì)產(chǎn)生0?1500 V DC的高電壓。
　　直流高壓絕緣測(cè)試中測(cè)試直流高壓輸出，然后將采樣電阻器獲得的電壓信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換為模擬/數(shù)字，然后計(jì)算出測(cè)得的絕緣電阻值并液晶顯示屏上顯示。計(jì)指標(biāo)為高壓輸出0?1500V，絕緣電阻的測(cè)量范圍為1MΩ10GΩ，分辨率為0.1MΩ，精度為0.2％。電源為整個(gè)系統(tǒng)提供±12 V，5 V和3.3 V的三個(gè)電壓，其中包括用于模擬電路（例如放大和信號(hào)調(diào)節(jié)）的±12 V，主要用于生成的5 V電壓。STM32F103控制內(nèi)核的高電壓和3.3 V.使用隔離的直流電源可確保電源之間，尤其是數(shù)字部分和模塊部分之間的相對(duì)獨(dú)立性，但最終的公共質(zhì)量使用0Ω的電阻和公共接地來確保系統(tǒng)的可靠性。
　　控制器在系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中起控制作用，并協(xié)調(diào)其他功能模塊的正常工作，這是此設(shè)計(jì)的基石之一。了滿足高速，高穩(wěn)定性，RAM和低功耗的要求，系統(tǒng)使用了32位STM32F103 ARM微控制器，其具有64 KB的FLASH存儲(chǔ)器，20 KB的RAM和高達(dá)1.25 DMips / MHz。
　　部16 MHz晶振和內(nèi)部處理頻率高達(dá)64 MHz的性能可以滿足A / D采樣，數(shù)據(jù)操作和顯示控制的處理速度要求。用控制器中的集成SPI控制器對(duì)DAC8512和ADS8509卡執(zhí)行讀寫操作； PA端口用作外部總線，用于通過模擬數(shù)據(jù)總線讀取和寫入LCD屏幕。PC0?PC7接口用于鍵盤掃描，而PC8和PC9控制AD8253的放大倍數(shù)，而其余四個(gè)PC端口則連接到外部LED指示器，作為操作的狀態(tài)指示器。統(tǒng)的。字控制電壓源DAC由DAC8512，OP07和TIP122三極管組成。DAC8512產(chǎn)生精度為2 mV，分辨率為1 mV的DC電壓.OP07和TIP122構(gòu)成放大器控制電路和發(fā)射極跟隨器以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，然后產(chǎn)生5 V.使用DC / 3 A電壓由DC-AC逆變器電路。DC-AC逆變器電路利用自激推挽逆變器升壓電路（也稱為Royer振蕩電路）。電路可以發(fā)射具有固定頻率和與輸入電壓成比例的峰-峰電壓的交流信號(hào)，該峰-峰電壓與輸入電壓成函數(shù)關(guān)系。圖3所示，逆變器和整流器電路包括輸入電感器L1，基極電阻器R7，諧振電容器C12，兩個(gè)三極管2SD1864和具有三個(gè)線圈T1的變壓器。壓源NC發(fā)送的可控電壓信號(hào)由電感器L1輸入。L1為變壓器T1的中心抽頭提供高AC輸入阻抗，可以防止電路干擾數(shù)字控制電壓源； R7為200Ω，為Q7和Q8提供基本的直流偏置，并且可以提供最大21.5 mA的基本電流，即Q7，集電極和變壓器Q8，最大一次電流為2， A.初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間的比率為1：400，電纜即，當(dāng)最大輸入電壓為5 V時(shí)，初級(jí)繞組會(huì)產(chǎn)生振蕩信號(hào)。勵(lì)型，其峰峰值為5 V，次級(jí)繞組（高壓輸出）產(chǎn)生的峰峰值為2000 V AC高電壓。流高壓，最大峰峰值為2000V。果使用典型的全波整流，則無負(fù)載時(shí)獲得的最大DC電壓為848 V，負(fù)載低至777 V，這不能不能滿足1500 V的輸出要求。此，該設(shè)計(jì)使用了半波整流和倍壓器的組合。電壓小于300 V時(shí)，使用半波整流；當(dāng)電壓大于300 V時(shí)，使用倍壓整流，最大輸出電壓為1700V。統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)的采樣電阻為9kΩ，精度為十分之一，溫度漂移為5 ppm。高壓下測(cè)量低絕緣度時(shí)的最小采集電壓為0.9 mV，在低壓下測(cè)量高絕緣度時(shí)的最大采集電壓為9V。要一個(gè)多級(jí)可控放大電路。信號(hào)主要是共模噪聲時(shí)，為了抑制噪聲并獲得有效的信號(hào)放大，必須使用具有高共模抑制比的儀表放大器。

　　AD8253在設(shè)計(jì)中用于信號(hào)調(diào)理，這是一款用于數(shù)字控制儀器的差分放大器。大倍數(shù)由兩個(gè)引腳選擇，可以是1，10，100和1，000的四個(gè)放大倍數(shù)，可以滿足此設(shè)計(jì)中大量多級(jí)受控放大的需求。ADC采樣電路由具有多量程輸入功能的高精度16位ADC ADS8509組成，設(shè)計(jì)中使用0至10 V輸入范圍。后，電纜結(jié)合先前的可控放大器電路，最大分辨率可達(dá)到100Ω，最小分辨率為10kΩ。足系統(tǒng)分辨率為0.1MΩ的需求。電路設(shè)計(jì)中，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，ADS8509的數(shù)字質(zhì)量與市電的質(zhì)量分開，而光隔離器件ADUM5404用于隔離數(shù)據(jù)線。RC濾波網(wǎng)絡(luò)連接到電源引腳，以提高電源穩(wěn)定性并實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)換。個(gè)測(cè)試儀使用軟件通過STM32F103主控制芯片進(jìn)行控制。
　　統(tǒng)軟件的流程圖如圖4所示。系統(tǒng)加電后，主控制芯片程序開始并開始于完成內(nèi)部寄存器的復(fù)位并清除中斷。后，是外部設(shè)備的初始化，包括CNA的數(shù)字控制電源，該設(shè)備將其輸出控制為0V，并控制繼電器斷開外部測(cè)量接口。后，它控制初始化界面的LCD顯示屏，然后在等待用戶操作的同時(shí)掃描鍵盤。
　　始測(cè)試時(shí)，STM32F103命令DAC的數(shù)字電源通過程序生成電壓信號(hào)，然后生成所需的高壓并將其傳輸?shù)酵獠繙y(cè)量接口。旦高壓信號(hào)通過了被測(cè)物體，它就會(huì)通過采樣電阻器接地。號(hào)經(jīng)過放大和調(diào)節(jié)后，采樣電阻上的電壓信號(hào)由ADS8509收集，然后通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算出被測(cè)物體的絕緣電阻，并將其顯示在LCD上。了測(cè)試該儀器的絕緣電阻測(cè)試性能，模擬了幾個(gè)電阻值，以使用高電阻外殼ZX68C模擬絕緣電阻測(cè)試，并通過電路提供電壓值高電壓由美國(guó)高壓計(jì)KIDDE FENWA型號(hào)149-10A實(shí)時(shí)測(cè)量。體結(jié)果如表1所示。測(cè)試中，高電阻外殼用于調(diào)節(jié)絕緣電阻測(cè)量的不同電阻值，從測(cè)量結(jié)果可以看出，系統(tǒng)最大電壓為0.10％。緣電阻的最大測(cè)量誤差為0.17％，并且集中在高阻抗部分。際上，在高阻抗測(cè)量期間，采樣電阻器的采樣電壓非常低。聲干擾和其他因素導(dǎo)致測(cè)量誤差，但它們均達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的0.2％精度要求。文提出了一種用于直流高壓絕緣阻抗測(cè)試儀的軟件和硬件設(shè)計(jì)的方法，并詳細(xì)描述了其某些關(guān)鍵電路的具體實(shí)現(xiàn)原理。過對(duì)高壓表和高電阻外殼的測(cè)量和驗(yàn)證，該測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)了0 1500 V的高壓生成以及1MΩ?10GΩ的絕緣電阻的測(cè)量，具有誤差小于0.17％。驗(yàn)測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用表明，該儀器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，測(cè)量精度高，速度快，符合設(shè)計(jì)要求。
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