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基于PC104的电缆通断测试仪设计

旺众M网  2022-01-14 15:34:44

0引言

电缆的应用非常广泛,且长时间使用后经常会出现短路或者断路的情况,目前我国许多行业的电缆通断测试仍停留在手工阶段,费时费力,而且容易出现人为失误,即使有配套的通断测试仪,也存在测试精度不高,速度不够快的现象。鉴于此本文设计了一种基于PC104的电缆通断测试仪,新型的通断测试仪采用先进的PC104嵌入式系统作为主控计算机,其意义就在于加快通断测试的速度,减少操作步骤,提高测试的可靠性及精度。

新型测试仪的应用价值是比较明显的,它不仅实现了有效的故障测试,缩短了故障排除的时间,提高了故障判断的准确度,减轻了维护工作人员的工作量,而且相比与同类型的测试仪便携性更好,对于测试条件艰苦的行业,本测试仪相比于现代国内的其他同类测试仪优越性更明显。并且新型的测试仪兼容性好,可以应用于其他行业的电缆维修与测试,所以新型测试仪具有广阔的应用前景。

1实现功能

新型的电缆通断测试仪主要实现以下功能:

1)检测功能,能够对电缆芯线进行通断检测;

2)自检功能,对系统检测采集通道和测量通道进行系统自检,检查设备的工作状态;

3)数据管理功能,具有数据报表自动生成,数据查询、打印、导出、删除、结果判断等功能;

4)USB接口转存功能,能够通过USB接口利用U盘安装程序,转存数据。

2技术指标

1)通断测量通道:256路,可扩展;

2)通断测量范围:测量电压5V,串联可变电阻档:0~5MΩ;测量误差:0.05V;精确度:0.01%;

3)对外接口:外界PS/2键盘、鼠标、一个标准串行接口、一个并行接口、两个USB接口、自带触摸显示屏;

4)输入电源:AC220V(220±10%),输入电源功率:≥300W;

5)工作环境温度:0℃~55℃。

3设备组成及工作原理

该智能测试装置主要由人机接口电路、机箱、电源、液晶屏显示部分、打印机、鼠标和键盘等部件组成。测试仪的系统原理图如图1所示。

用以PC104总线为基础的嵌入式系统作为测试仪的核心控制系统,其中采用研华公司研制的PCM-3380作为CPU板。CPU板用来完成程序的运行控制、地址和数据命令的接收、对数据进行处理并显示等工作。I/O板采用PCM-3724,用来完成数据的输入输出,供电电压为5V。数据输入方面有48个通道,0.8V以下视为逻辑0,2V以上视为逻辑1。数据输出方面有48个通道,0.5V以下视为逻辑0,2V以上视为逻辑1。

数据采集板采用PCM-3718,用来完成采样电压的A/D转换,采集板有8个模拟量输入通道,工作电压为5V。因为测通断的测试电压不需要太高,所以不用考虑采样电压过大的影响。

继电器矩阵起到选通被测支路的作用,该部分主要由PC104总线接口,驱动器,继电器开关组等器件构成,工作电压为12V。它的工作过程是由PC104总线发出地址和控制数据到I/O板,I/O板收到数据后,先识别地址,然后将数据送到对应的地址处,从而起到控制相应的继电器开关动作,选通测量支路的作用。

人机接口单元用来接收键盘,鼠标或者触摸屏的控制命令,完成相应操作,并在触摸屏上显示相应信息。测试仪采用WindowsXP操作系统,可以通过软件设计人机交互界面。

系统工作原理为:CPU板发出控制命令,通过I/O板控制继电器驱动器驱动继电器矩阵中相应的继电器闭合或者断开,从而起到将需要测试的测试芯线接入到测试电路的目的。测试完成后,将测试电压滤波,隔离放大后送入数据采集板进行A/D转换处理,最后将数据送回CPU板进行数据处理,判断并显示。

4硬件设计

4.1通断测试电路设计

通断测试电路采用串联测压原理,具体电路如图2所示。

测试电源采用5V,工频50Hz的交流电源,R1是一个高精度数控可变电阻,变化范围0~5MΩ,U0是采样电压,它经过滤波,隔离放大后送入数据采集模块,Rx是是被测电缆。不同的电缆种类有不同的规范,根据数控电阻R1的阻值,如将R1调至50Ω,则一般测得的电压值在4.2~5V之间可以视此电缆芯线为导通,0~0.8V视为断路。

4.2滤波电路设计

滤波电路用来消除对50Hz工频电压信号的干扰,本测试仪采用的视无源双T型滤波电路,具体电路如图3所示。

图中,R1,R2,R3为可变电阻,通过调节它们的阻值来实现对一定频率电压信号的滤波。


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