絕緣介質壽命記錄儀系統硬件介紹
熱傳感器檢測到的信號送人差分放大器作前置預處理后,經多路選擇開關輪換選通到可編程放大器作后級信號放大,再轉換為數字信號由單片機進行運算處理,獲得相應的開關量信號驅動正確的開關動作。且將重要信息記錄在非易失性R A M中,實時參數顯示在L CD中。可通過鍵盤設置修改和查看參數。
一、信號前置處理
信號的前置處理采用了平衡電橋檢測和差分放大方式,原理見圖7。圖中R和R。為P T C熱敏電阻。為降低環境溫度變化對檢測準確性的影響,用R監測環境溫度,R。監測限流電阻溫度,則輸入到差分放大器的信號直接反應了限流電阻相對于環境的溫升△。可知調U以調節差分放大的靈敏度程度。本文中設置差分增益為1,U在0~15 V間可調。這種檢測方式可有效消除外界環境的干擾,靈活調整輸出信號值,為后級處理提供了方便。
二、信號可編程放大與A/D轉換
在信號的前級放大處理中,其增益不能做的很大。故在實驗中發現,絕緣介質未發生擊穿時限流電阻仍有很小溫升則可能導致運放A在高增益輸出時達到飽和,將不能識別擊穿信號。采用可編程放大器(PG A)則可克服此問題,見圖8。可編程放大器LT C 6910—2,工作電壓范圍2.7~10.5V,8個增益段分別為0,1,2,4,8,16,32,64。11 M H z的增益帶寬乘積,輸入噪聲密度低至8 nV·H z,系統動態范圍至120 dB,輸入失調電壓1.5 m V。A/D轉換器A D 574轉換精度為12位,轉換速度最快為35 s,轉換誤差±0.05。本文中設定LT C6910-2電源電壓為9 V,A D574輸入量程為1O V,可得各增益段與輸入電壓值見關系見表1。
輸入可編程放大器的電壓值超過各個增益段的值時,單片機自動調整增益并修改軟件計算中的相應參數。為了使A D 574轉換的量化誤差為±0.5L SB先要進行零位調整和滿量程調整。
三、單片機及外圍控制
單片機及外圍控制原理見圖9。單片機用A t—m el公司的A T 89C 55,有20 K大小的FL A S H程序存儲空間。A T 89C 55作為整個裝置的核心,負責信號運算、A/D轉換控制、可編程放大器控制、開關輸出控制、上位機通訊和信息保存等功能。為防單片機在運行中死機,特加以看門狗作監視。重要的數據信息保存在A T 25F4096中,信息可在掉電情況下保存10 a。通過LC D液晶顯示屏可實時觀察重要參數。通過R S232串口與上位機通訊,可實現數據互傳和遙控。輸出開關量通過光電耦4N 35與繼電器驅動電路隔離有利于單片機安全和抗干擾。http://m.zgshfp.com