专利名称：双钳口接地电阻测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子测量仪器，特别是双钳口接地电阻测试仪。
背景技术：
目前，测量接地电阻的仪器主要有手摇式接地电阻测试仪和数字式接地电阻测试仪，两种仪器各有优缺点。手摇式接地电阻测试仪测试精度不高，必须打地桩测量，操作复杂。数字式接地电阻测试仪恒流源较小，信噪比低，抗工频及高频能力差，必须打地桩测量，操作复杂。
发明内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种性能优越和具有多种功能的双钳口接地电阻测试仪，以克服上述两种仪表的不足。
本实用新型所采用的技术方案如下设有液晶显示器LCD及电源电路，还设有由中央处理器MCU、方波发生器和功放构成的发射钳口电路，由模数转换器、A/D、选频放大和检波构成的接收钳口电路，由包括集成电路U10构成的存储电路，由包括集成电路U7构成的自动量程转换电路，以及由集成电路U15和按键构成键盘电路。
自动量程转换电路中集成电路U7是模拟开关，其8个通道各经一个电阻与集成电路U8的增益控制端第1脚相接；U7脚3接U8脚8，U7脚9、10、11与MCU相连；集成电路U8是高精度仪器放大器。
本实用新型的原理是摒弃了以往测量接地电阻必须打地桩的方法，采用双钳口的非接触式测量，即一个发射钳口，一个接收钳口。通过检测接收钳口接收到的信号的大小来计算接地电阻的大小，最后在液晶屏LCD上显示出被测接地体的接地电阻。
本实用新型与现有技术相比具有如下主要优点一是适合任意测试条件，抗干扰能力强，能够有效地避免工频和高频干扰。
二是测量精度高，其最小分辨率为0.01Ω。
三是多功能由于采用了集成电路U14(89C55系列单片机)，通过软件处理具有四线法测量接地电阻功能及测量土壤电阻率功能。
四是电源部分采用高性能电源模块供电，且发射部分的电源与其它芯片的工作电源均单独供电，提高了稳定性。
五是操作简单。
图1是本实用新型电路方框示意图。
图2是本实用新型电路原理图。
图3是图2中由集成电路U11及外围电路构成的带放大功能的有源滤波电路原理图。
图4是键盘电路原理图。
具体实施方式
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下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的结构如图1和图2所示设有液晶显示器LCD(7)及电源电路(9)，还设有由中央处理器MCU、方波发生器(1)和功放电路(6)构成的发射电路，由模数转换器A/D(2)、检波(3)和选频放大(4)构成的接收电路，由包括集成电路U10构成的存储电路(8)，由包括集成电路U7构成的自动量程转换电路(5)，以及由集成电路U15和按键构成键盘电路。
自动量程转换电路中集成电路U7是模拟开关，其8个通道各经一个电阻与集成电路U8的增益控制端第1脚相接，这些电阻分别是R19～R26，其阻值为100Ω至50KΩ不等。U7脚3接U8脚8，U7脚9、10、11与中央处理器MCU即单片机相连。
集成电路U8可选用INA128或INA129型号的高精度仪器放大器。
上述中央处理器MCU即单片机U14、方波发生器和外围电路，以及设有集成电路U13的模数转换器A/D，其连接关系是单片机U14，其脚18、19跨接24M晶振的两端且分别经电容C17、C18接地，其脚37、38、39分别接于集成电路U13的脚5、6、7，其脚31和脚1共接电源Vcc；U13的脚3和4共接地。
上述功放电路设有集成电路U12和外围电路，其连接关系是集成电路U12为运算放大器，其同相端经电阻R10接地，又经电容C7与电阻R13、14一端相接，电阻R13、14的另一端分别与三极管Q5、Q6的集电极相接；其反相端分别经电阻R8、R9与推挽功率放大器Q3、Q4的集电极相接；其输出脚经电阻R7分别与稳压二极管D2的正极、D3的负极相接，D2的负极接Q3基极，D3的正极接Q4基极；Q3和Q4的发射极并联一电容C6的输出到发射钳口。推挽功率放大器Q3、Q4构成发射钳口电路的发射部分，其发射频率可选定1697Hz。
上述检波电路设有集成电路U9，选频放大电路设有集成电路U11和U8及其外围电路，其连接关系是集成电路U9，其输出脚(第6脚)经检波二极管D4负极和电容C16的一端与集成电路U13脚2相接，其同相端接U11的输出脚(第7脚)，其反相端与输出脚相接，电容C16的另一端接地。
集成电路U8，其脚5接地，其脚2经串接电容C8、C9与接收钳口的一端相接，其脚3经串接电容C10、C11与接收钳口的另一端相接，其脚2和脚3又分别经电阻R16、R17接地。
如图3所示，集成电路U11及其外围电路构成一个带放大功能的有源滤波电路，具体是集成电路U11，其脚1和脚2跨接电容C15；其脚2和脚7跨接有电阻R32；其脚3和脚5接地；其脚6经电阻R40接其脚8，且脚6和脚7跨接有电容C16；其脚7经电阻R38接其脚9，又经电阻R39接其脚10；其脚8和脚9跨接有电阻R37；其脚9和脚1跨接有电阻R33；其脚11和脚4分别接正负电源；其脚12接地；其脚13经电阻R36与脚8相接，并经电阻R34接其脚1；其脚14经电阻R35接其脚13。
上述存储电路的集成电路U10，其脚3和脚8与电源Vcc、接地电容C15、电阻R18一端共接，其脚4接地，其脚7与电阻R18另一端相接。
如图4所示，键盘电路的连接关系是集成电路U15，其脚1、2、3和脚11、12、13分别接有一个按键；其脚5、10和14接地；其A、B、C脚通过接插件与中央处理器MCU相连；其脚15接电源VDD。
本实施例中所采用的集成电路U，其中U 7可采用CD4051型号的8通道模拟开关；U9可采用TL081、OP07等型号芯片；U10可采用X5045型芯片；U11可采用TL084或者采用四个单运放TL081、OP07等型号芯片；U12可采用TL081、OP07等型号芯片；U13可采用TL1549等型号芯片；U14可采用89C55系列芯片；U15可采用74LS148等。
下面简述一下本实用新型的工作原理。
在确保被测接地体构成一环路的情况下，由中央处理器MCU即单片机产生一特定频率的方波，经功放三极管Q5或Q6送给功放电路(四线制测量时经Q5输出方波)，再由推挽功率放大器Q3、Q4放大后送给发射钳口，此时在被测接地体环路中产生一定的感生电动势，从而在环路中形成一定的感生电流，并由此在接收钳口产生一定的感生电势，此感生电势随着环路电阻的大小而变化。然后，由C8、C9、C10、C11、R16、R17组成的滤波电路选出从接收钳口接收到的与环路电阻成一定关系的有用信号，并送给仪器放大器U8的第2脚、第3脚。由U8放大后送给选频放大电路放大，并经检波电路检出接收到的信号的幅值，再由模数转换器A/D将其转换成数字信号后送给单片机处理，最后在液晶屏LCD上显示出被测接地体的接地电阻。
自动量程转换电路的工作原理是U8采用高精度仪器放大器INA128/INA129。由于其增益G＝1+50KΩ/R(R为接在U8的1脚与8脚之间的电阻)，因此只要通过控制R的大小就能控制U8的增益。本例将R19～R26(其阻值为100Ω至50KΩ不等)分别接在模拟开关U7的8个通道上，然后接到仪器放大器U8的增益控制端第1脚、第8脚，U7的9、10、11脚与单片机相连。由单片机根据接收到的信号大小经U7的9、10、11脚来控制模拟开关U7的8个通道的通断，即接通不同的阻值。并由此控制仪器放大器U8的增益，从而达到量程转换的目的。
权利要求1.一种双钳口接地电阻测试仪，设有液晶显示器LCD及电源电路，其特征在于还设有由中央处理器MCU、方波发生器和功放构成的发射钳口电路，由模数转换器、A/D、选频放大和检波构成的接收钳口电路，由包括集成电路U10构成的存储电路，由包括集成电路U7构成的自动量程转换电路，以及由包括集成电路U15和按键构成键盘电路，自动量程转换电路中集成电路U7是模拟开关，其8个通道各经一个电阻与集成电路U8的增益控制端第1脚相接；U7脚3接U8脚8，U7脚9、10、11与MCU相连；集成电路U8是高精度仪器放大器。
2.根据权利要求1所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于中央处理器MCU即单片机U14、方波发生器和外围电路，以及设有集成电路U13的模数转换器A/D，其连接关系是单片机U14，其脚18、19跨接24M晶振的两端且分别经电容C17、C18接地，其脚37、38、39分别接于集成电路U13的脚5、6、7，其脚31和脚1共接电源Vcc；U13的脚3和4共接地。
3.根据权利要求1所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于功放电路设有集成电路U12和外围电路，其连接关系是集成电路U12为运算放大器，其同相端经电阻R10接地，又经电容C7与电阻R13、14一端相接，电阻R13、14的另一端分别与三极管Q5、Q6的集电极相接；其反相端分别经电阻R8、R9与推挽功率放大器Q3、Q4的集电极相接；其输出脚经电阻R7分别与稳压二极管D2的正极、D3的负极相接，D2的负极接Q3基极，D3的正极接Q4基极；Q3和Q4的发射极并联一电容C6的输出到发射钳口。
4.根据权利要求3所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于推挽功率放大器Q3、Q4构成发射钳口电路的发射部分，其发射频率为1697Hz。
5.根据权利要求1所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于键盘电路中，其连接关系是集成电路U15，其脚1、2、3和脚11、12、13分别接有一个按键；其脚5、10和14接地；其A、B、C脚通过接插件与中央处理器MCU相连；其脚15接电源VDD。
6.根据权利要求1所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于检波电路设有集成电路U9，选频放大电路设有集成电路U11和U8及其外围电路，其连接关系是集成电路U9，其输出脚经检波二极管D4负极和电容C16的一端与集成电路U13脚2相接，其同相端接U11的输出脚，其反相端与输出脚相接，电容C16的另一端接地，集成电路U11及其外围电路构成一个带放大功能的有源滤波电路，集成电路U8，其脚5接地，其脚2经串接电容C8、C9与接收钳口的一端相接，其脚3经串接电容C10、C11与接收钳口的另一端相接，其脚2、脚3又分别经电阻R16、R17接地。
7.根据权利要求6所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于集成电路U11及其外围电路构成一个带放大功能的有源滤波电路，具体是集成电路U11，其脚1和脚2跨接电容C15；其脚2和脚7跨接有电阻R32；其脚3和脚5接地；其脚6经电阻R40接其脚8，且脚6和脚7跨接有电容C16；其脚7经电阻R38接其脚9，又经电阻R39接其脚10；其脚8和脚9跨接有电阻R37；其脚9和脚1跨接有电阻R33；其脚11和脚4分别接正负电源；其脚12接地；其脚13经电阻R36与脚8相接，并经电阻R34接其脚1；其脚14经电阻R35接其脚13。
8.根据权利要求1所述的钳口接地电阻测试仪，其特征在于存储电路的集成电路U10，其脚3和脚8与电源Vcc、接地电容C15、电阻R18一端共接，其脚4接地，其脚7与电阻R18另一端相接。
专利摘要本实用新型是双钳口接地电阻测试仪，其结构是设有液晶显示器LCD及电源电路，其特征在于还设有由中央处理器MCU、方波发生器和功放构成的发射钳口电路，由模数转换器、A/D、选频放大和检波构成的接收钳口电路，由包括集成电路U10构成的存储电路，由包括集成电路U7构成的自动量程转换电路，以及由包括集成电路U15和按键构成键盘电路。自动量程转换电路中集成电路U7是模拟开关，其8个通道各经一个电阻与集成电路U8的增益控制端第1脚相接；U7脚3接U8脚8，U7脚9、10、11与MCU相连；集成电路U8是高精度仪器放大器。本实用新型具有抗干扰能力强、测量精度高、多功能和操作简单等优点。
文档编号G01R27/02GK2809654SQ20052009688
公开日2006年8月23日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者宋国娥 申请人:宋国娥