专利名称：钳形接地电阻仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种接地电阻仪电路，尤其涉及一种钳形接地电阻仪电路，属于电工仪表领域。
背景技术：
现有其它国外近似产品一般采用“电压÷电流＝电阻”的原理进行设计，即在电路设计中分别对接地体的电压、电流取样，用两路信号处理通道对电压、电流同时处理，通过各自的A/D转换送给CPU，由CPU做除法运算得出所测接地体回路的电阻。这种设计要同时处理两路信号，对信号传输及处理要求非常高，很难满足仪表的线性度和精度。其硬件电路实现的成本几乎增加2倍。
发明内容
本实用新型的目的旨在提供一种电路设计简单、线性度好、测量精度高的钳形接地电阻仪。
本实用新型的目的是这样实现的一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路、电流电路，激励源电压电路、钳口张开信号抗干扰电路、单片计算机CPU控制电路，其中还具有开机自检电路、钳头检测电路，其中开机自检电路由选码器IC303及外围接口电路组成，由单片计算机CPU控制电路第15、16、17脚与IC303输入控制脚相接，IC303输出脚分别控制晶体管T306-T311导通，T306-T311分别对应控制继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12，继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12开关触点分别将标准精密电阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到检测线圈，从而构成标准测试环；钳头检测电路由电压环线圈TV、电流环线圈TI、检测线圈组成，其中电压环线圈TV接激励源电压电路输出的振荡信号，检测线圈串接接地体回路电阻RL，电流环线圈TI输出信号到电流电路。
上述的钳形接地电阻仪电路，激励源电压电路的输出振荡信号由单片计算机CPU控制电路的输出脚控制。
上述的钳形接地电阻仪电路，电流电路输出的信号传送到单片计算机CPU控制电路的输出脚。
上述的钳形接地电阻仪电路，单片计算机CPU控制电路控制电流电路的运算放大增益。
采用上述技术方案的本实用新型，提供一种钳形接地电阻仪电路，该电路采用近似“差动变压器式传感器”的原理，由电路自身提供一个高稳定性的激励源信号，被测试接地体电阻值变化，引起反馈线圈信号的变化，将反馈线圈产生的感应电动势与标准取样电阻值比较，经过各种处理及线性化，换算成被测试接地体的电阻值。
本实用新型具有如下优点电路设计简单、成本低、测量线性度好、测量精度高的优点。
图1是本实用新型的方框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细的说明如下如图1和图2所示一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路1、电流电路4，激励源电压电路5、钳口张开信号抗干扰电路6、单片计算机CPU控制电路7，其特征在于还具有开机自检电路2、钳头检测电路3，其中开机自检电路2由选码器IC303及外围接口电路组成，由单片计算机CPU控制电路7第15、16、17脚与IC303输入控制脚相接，IC303输出脚分别控制晶体管T306-T311导通，T306-T311分别对应控制继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12，继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12开关触点分别将标准精密电阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到检测线圈10，从而构成标准自检测试环；钳头检测电路3由电压环线圈TV8、电流环线圈TI9、检测线圈10组成，其中电压环线圈TV8接激励源电压电路5输出的振荡信号，检测线圈10串接接地体回路电阻RL，电流环线圈TI9输出信号到电流电路4。上述激励源电压电路5的输出振荡信号由单片计算机CPU控制电路7的输出脚控制，电流电路4输出的信号传送到单片计算机CPU控制电路7的输出脚，单片计算机CPU控制电路7控制电流电路4的运算放大增益。本实用新型例的工作原理是这样的对于电源电路1，其功能是开关机控制及提供±5VDC电源，利用高稳定性的集成稳压模块TPS7250和TPS6735输出±5V系统工作电源，开关机电路是充分利用TPS7250第4脚低有效特性、TPS6735第1脚高有效特性及T301的导通特性完成S1点动控制开关机，其开关机过程是开机前，6V电池电压通过R003、R001给IC001即TPS7250Q的第4脚EN一个高电位，由于第4脚EN为低有效，此时IC001无+5VDC电源输出；同时IC002即TPS6735的第1脚EN无+5VDC电源，其第1脚EN为高有效，所以此时IC002无-5VDC电源输出。整个系统无±5VDC工作电源，仪表处于关机状态。开机时，按下S1微动开关即POWER SWITCH开关，IC001第4脚EN的高电位通过二极管D302和S1开关到地GND，将第4脚EN的电位拉低，此时IC001第4脚EN有效，使TPS7250Q的第5、6脚输入电源经过内部集成稳压由第7、8脚输出高稳定的+5VDC电源。同时，IC002的第1脚EN获得+5V高电位，有效，使其第7脚有输出，经过L、D001得到-5VDC。整个系统瞬时有了±5VDC，CPU(IC302)开始工作。CPU第11脚通过R311获的一个高电平输入信号，经过程序控制，CPU第18脚输出一个高电位，此高电位经过R301、D304给T301提供基极偏压，T301导通，将T301集电极(C极)的电位拉低，即维持松开S1后IC001第4脚EN的低电位，使±5VDC电源保持输出，完成开机过程。关机时，按下S1微动开关，CPU第11脚的高电位经过D301、S1到地，CPU第11脚获的一个低电平输入信号，经过程序控制，CPU第18脚输出低电位，T301失去基极偏压，T301截止，集电极C(即IC001第4脚EN)为高电位，使IC001、IC002不工作，无±5VDC电源输出，完成关机过程。对于激励源电压回路，其工作原理是激励源由CPU第28脚输出一个1582Hz方波脉冲，经过R211、R209、R210、R207、C201、C202和IC202-1组成的多路反馈二阶带通滤波器处理，输出到J7。再经过IC202-2及T202、T203等组成的互补对称功率放大电路放大，到J8，给TV线圈提供激励源。在电压回路的末级采用互补对称功率放大电路，主要由T202、T203两个射极输出器等组成，正半周时，T202导通，负半周时，T203导通，目的使加到TV线圈的信号既不失真，又得到大的输出功率和高的效率，同时输出电阻低。此部分电路也可以用BUF634等集成电路设计成一个电压跟随器，但此类贴片集成电路市场售价20多元一片，而本电路不超过3元，大大降低成本。为了在J8点得到稳定的激励信号，其中设计最佳是1.00VAC、1582Hz，通过调节R204、R205改变IC202-2的增益量可实现。对于电流回路，其工作原理是电流回路是将TI线圈的感应电动势经过多级放大、滤波、检波、模数转换等处理，最后将数字量传送给CPU的过程。具体原理如下TI线圈因负载RL，即被测试的接地电阻的变化而得到变化的感应电压，首先经过第一级放大，该放大电路由R103、R105、R106、IC101-1；IC103-B等组成，输出到J1点。其与TI线圈并联的D101、D102稳压管作用是保护线圈。J1点的传输量经过第一级滤波，即由R107、R108、R109、R110、C106、C107、IC101-2组成的二阶带通滤波器，由IC101-2的第7脚输出，通过C108到J2点。J2点的交流量经过第二级放大，即由IC102-1、R112-R116、R130、IC103-D、IC103-C、IC103-A等组成的1倍增益、23.5倍增益、94倍增益放大电路，输出到J3点。放大倍数由CPU的第12、13、14、7脚输出低电位控制IC103对应的电子开关，通过R112-R116、R130分压得到不同的反馈量，从而改变IC102-1的放大倍数。目的是把J2点较大范围变化的交流量控制在一个小范围内变化，为后级处理减轻负担，最终提高仪表的测量精度。J3点被第二次放大的交流再经过第二级滤波，即由R117、R119、R118、R120、C109、C110、IC102-2组成的二阶带通滤波器，输出到J4点。然后经过R121-R128、IC104等组成的平均值包迹检波电路和C121、R129、C122组成的低通滤波器，在J5点得到非常线性的直流量，便于模数转换。J5点的模拟量经过IC301即ADS1286实现A/D转换，通过串行通讯传给CPU，CPU通过各种控制、运算、然后驱动显示。对于钳口张开信号抗干扰电路，其工作原理是由R202取样，当钳口张开时，R202取样电压即J9点升高，在经过放大、检波，给T201提供基极偏压，T201导通，CPU第22脚得到一个低有效信号，即钳口张开输入信号，经过CPU控制驱动LCD显示钳口张开符号。当钳口脏污或其他干扰条件不超过本仪表测量的精度范围，钳口张符号不会显示，若太脏或干扰超过允许范围，则显示钳口张开符号。对于开机自检电路，其工作原理是本电路由IC303即MC14555双二进制四选一译码器及外围接口电路组成，当开机后，钳表首先进行自检。由CPU第15、16、17控制IC303，从而选择控制T306-T311到导通，T306-T311导通时对应的K21、K22、K31、K32、K11、K12继电器得电工作，将R21、R22、R31、R32、R11、R12标准精密电阻接成测试环，该电路相当于测试6个标准的接地电阻RL，将6个自检电阻测得的数据与CPU内存的“标准数据”比较，根据差值结合CPU算法修正测试精度。本实用新型的其他功能原理是电池电压低信号电路，开机后通过R003、R001、T301分压，从R003、R001间取电压，加上D002管压，作为电池电压低信号送给CPU第5脚。显示保持功能按S2键，LCD显示的数据锁定，再按一次取消锁定。本实用新型具有该电路具有电路设计简单、线性度好、测量精度高的优点，具有广阔的市场前。
权利要求1.一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路(1)、电流电路(4)，激励源电压电路(5)、钳口张开信号抗干扰电路(6)、单片计算机CPU控制电路(7)，其特征在于还具有开机自检电路(2)、钳头检测电路(3)，其中开机自检电路(2)由选码器IC303及外围接口电路组成，由单片计算机CPU控制电路(7)第15、16、17脚与IC303输入控制脚相接，IC303输出脚分别控制晶体管T306-T311导通，T306-T311分别对应控制继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12，继电器K21、K22、K31、K32、K11、K12开关触点分别将标准精密电阻R21、R22、R31、R32、R11、R12接到检测线圈(10)，从而构成标准测自检试环；钳头检测电路(3)由电压环线圈TV(8)、电流环线圈TI(9)、检测线圈(10)组成，其中电压环线圈TV(8)接激励源电压电路(5)输出的振荡信号，检测线圈(10)串接接地体回路电阻RL，电流环线圈TI(9)输出信号到电流电路(4)。
2.根据权利要求1所述的钳形接地电阻仪电路，其特征在于激励源电压电路(5)的输出振荡信号由单片计算机CPU控制电路(7)的输出脚控制。
3.根据权利要求1所述的钳形接地电阻仪电路，其特征在于电流电路(4)输出的信号传送到单片计算机CPU控制电路(7)的输出脚。
4.根据权利要求1所述的钳形接地电阻仪电路，其特征在于单片计算机CPU控制电路(7)控制电流电路(4)的运算放大增益。
专利摘要本实用新型公开了一种钳形接地电阻仪电路，包括电源电路、电流电路，激励源电压电路、钳口张开信号抗干扰电路、单片计算机CPU控制电路，其特征在于还具有开机自检电路、钳头检测电路，其中开机自检电路由选码器IC303及外围接口电路构成标准电阻参数测试环；钳头检测电路由电压环线圈TV、电流环线圈TI、检测线圈组成，本实用新型具有电路设计简单、成本低、测量线性度好、测量精度高的优点。
文档编号G01R27/20GK2896293SQ20062005898
公开日2007年5月2日 申请日期2006年5月16日 优先权日2006年5月16日
发明者符美安 申请人:符美安, 栾浩东