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變壓器繞組直流電阻測試儀的硬件設(shè)計
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本裝置以80C196單片機為核心組成單片機控制單元,通過數(shù)據(jù)存儲器和I/O口擴展,完成測試與控制功能。電源部分是通過一個開關(guān)電源產(chǎn)生單片機工作電源+5V和±1 2 V,其中,繼電器工作電源+12V由變壓器降壓,整流橋整流產(chǎn)生。鍵盤只有四個按鍵,通過按鍵來實現(xiàn)功能選擇,完成測試、存儲和打印功能,測試結(jié)果通過LCD顯示輸出。單片機控制單元主要由80C196單片機為核心,外部擴展程序存儲器EPROM27128,數(shù)據(jù)存儲器RAM6264和E2PROM2864,譯碼電路由兩片74LS138實現(xiàn)。地址鎖存由74LS373完成,I/O口擴展由一片8255實現(xiàn),實現(xiàn)對打印機的控制,輸出繼電器的控制,鍵盤的輸入和液晶顯示的控制。恒流源電路主要由恒流源的采樣電路、比較電路等,將交流電通過整流橋?qū)⒔涣麟娮優(yōu)橹绷麟?經(jīng)電流調(diào)整和電流反饋,后實現(xiàn)0.1A～10A范圍的穩(wěn)流輸出。測量回路主要由恒流源輸出穩(wěn)定電流直接通過電力變壓器繞組,不接入標(biāo)準(zhǔn)電阻(將串入電阻用繼電器短接),測量充電電流,當(dāng)充電電流達到設(shè)定值時將繼電器斷開,將電阻串入測量回路中。為了保證單片機供電穩(wěn)定性,繼電器控制電源單獨供電。由于繞組電感的存在,殘余電流對使用者和測試設(shè)備將構(gòu)成威脅,因此必須有電流放電回路,電流放電回路由放電電阻和一個反向二管構(gòu)成,充電時二管關(guān)斷,電源對繞組充電,斷電時二管導(dǎo)通,繞組通過二管和放電電阻放電。測量結(jié)束時,將繼電器K1斷開,因變壓器繞組具有大電感,電流不能立即降為零,這樣就會產(chǎn)生很大的電勢,因此必須加有放電回路,在本放電回路中,當(dāng)繼電器K1斷開后,二管D1導(dǎo)通,繞組中電流通過放電電阻R4和二管形成回路,完成放電過程。放電電阻的選擇要適當(dāng),放電電阻越大。電阻上消耗的功率越,放電時間越短,放電回路兩端的電壓越高。因此放電電阻的選擇既要控制放電電壓值是安全的,又要使放電時間盡可能短。信號采集是針對80C196單片機而言的,為實現(xiàn)測量結(jié)果的顯示及保護等功能,必須有采樣計算電路,一方面可利用80C196單片機8路10位A/D轉(zhuǎn)換器以及CPU的計算處理功能,另一方面可以使用單獨的A/D轉(zhuǎn)換器件,故選取了AD1674,但是,進入A/D轉(zhuǎn)換器和單片機的信號必須是經(jīng)過調(diào)理的信號,它要求符合以下條件:(1)信號幅值不能超過±5V;(2)進入AD1674和單片機輸入口的信號是電壓信號;(3)輸入信號不能干擾系統(tǒng)的正常工作。因此,對于進入AD1674和單片機的信號必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚怼＿@個過程需要將進入AD1674和單片機的電流信號要轉(zhuǎn)換成電壓信號,此過程可利用電阻實現(xiàn);對于高壓、交變信號要轉(zhuǎn)換成低壓才能進入單片機。在該設(shè)計中,采用直流采樣。被測變壓器繞組兩端的電壓通過濾波、放大和緩沖等環(huán)節(jié)送入AD1674的采集端口,濾波采用R、C濾波,緩沖采用電壓跟隨器。轉(zhuǎn)換電路是使用AD1674通過外部適當(dāng)連線可以實現(xiàn)單性輸入,也可以實現(xiàn)雙型輸入。輸入信號均以模擬的AGND為基準(zhǔn),模擬輸入信號的一端必須與AG相連,并且接點盡量靠近AGND引腳,接線應(yīng)短,片內(nèi)1 0 V基準(zhǔn)電壓輸出引腳REFOUT也是以AGND為基準(zhǔn),通常數(shù)字地DGND與AGND連在一起。所有電位器(調(diào)增益和調(diào)零點用)均應(yīng)采用低溫度系數(shù)電位器。例如金屬模陶瓷電位器。目前,為單片機應(yīng)用系統(tǒng)配置的微型打印機中,比較流行的選用TP?P系列的點陣微型打印機。這種打印機整機體積小,重量輕,功能完善,操作簡單,連接方便。故選用該系列中的一種面板式超小型點陣通用打印機TPP-A40P。
2、結(jié)語測試儀設(shè)計完成后,經(jīng)過計算機仿真,通過對仿真數(shù)據(jù)結(jié)果的計算,可以有效的減少直流電阻的測量時間,并且可保證較高的準(zhǔn)確性,驗證了設(shè)計的合理性和可行性。在今后的學(xué)習(xí)和研究中,工作的重點是更有效的減少測量時間,以應(yīng)對變壓器不斷增長的容量對繞組測量的影響。