一種大容量電纜自動測試儀的設(shè)計和實現(xiàn)_第1頁
免費預(yù)覽已結(jié)束,剩余5頁可下載查看

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、一種大容量電纜自動測試儀的設(shè)計和實現(xiàn)目前,大容量的電纜線束廣泛用于汽車、船舶和航天航空等高端領(lǐng)域,為了保證電纜線 束的平安牢靠用法,必需對線束的配線、阻抗和絕緣性能等舉行嚴(yán)格的檢測。假如采納人工 測量辦法,簡單造成漏檢和誤檢,效率低下,所以,研制一種大容量的電纜線束自動測試系 統(tǒng)的要求顯得尤為迫切。本文將介紹一種大容量的電纜線束自動測試儀,通過本測試儀,用戶可以對大量的電纜 線束舉行自動測量,可檢測到電纜毫歐級的阻值和兆歐級的絕緣阻值,檢測出其可能存在的 配線錯誤、通斷路,絕緣不良等問題。同時,利用上位機的電纜數(shù)據(jù)庫設(shè)計軟件,用戶可以 快速建立起一套電纜線束的設(shè)計、轉(zhuǎn)接、應(yīng)用和測量的整體計劃。

2、2 測試原理解釋電纜測試儀采納單端激勵源輸入測量的辦法。激勵源分為低小測試源,恒定電 流測試源和高電壓弱電流測試源三種。低電壓測試源主要用于測量電纜線束的通斷,短路和 誤配線功能。恒定電流測試源可編程輸出高達(dá)1a 的電流,協(xié)作4 線開爾文測量辦法,可以 測量小于5 毫歐的精密阻值,能檢測出電纜的極小變幻。高電壓測試源可以步進(jìn)輸出高達(dá) 1000vdc 的電壓,最大電流則不到2ma,用于檢測電纜線束可能存在的絕緣、耐壓不足等 問題。電纜的測試工作原理1 所示。開關(guān)k3 閉合,低電壓激勵源加載到接m1 上,接點電壓為vm1。其它全部的測試接點 開關(guān)均打開,測量其它全部接點電壓,假如其它接點處測量到激

3、勵電壓,則表示這些接點和 電纜a 相通。將檢測到電壓的接點開關(guān)閉合(如n1),測量接點電壓,得vn1,則這兩點之 間的電纜阻值為測量出串接在低電壓激勵源回路的精密r1 兩端的電壓vr1,即可求出回路的電流值,代如上式(1)中,圖1 測試原理暗示圖由圖1 可知,逐點舉行全羅列測量,可以找出全部點的銜接關(guān)系和電纜阻值,找到可能 的電纜通斷路,搭接短路和配線錯誤等。檢查次數(shù)為:n= n * ( n-1) / 2;式中n 為檢查 次數(shù),n 為線束的檢測點數(shù)。3 測試儀的硬件組成囫圇系統(tǒng)分為上位機軟件和自動測試儀兩個部分。每臺電纜自動測試儀有512 個測 試點的容量,最多可級聯(lián)7 臺測試儀以擴大測試容量

4、。為了靈便配置,測試儀采納基于形式的機箱插板式結(jié)構(gòu),圖2 為測試儀的硬件結(jié)構(gòu)框圖??刂茰y量板包括cpu 及外圍模塊, 完成和上位機、級聯(lián)機的通信,轉(zhuǎn)接測試指令和舉行指令的分發(fā),同時控制激勵源信號,完 成電纜通斷、精密阻值和絕緣的測量。電纜測量接口板一共有4 塊,每板有128 個測試接點, 通過板上的陣列,將激勵信號送到面板的待測電纜接入點,將電壓測量信號返回到控 制測量板舉行a/d 轉(zhuǎn)換。圖2 測試儀硬件結(jié)構(gòu)暗示圖3.1 微處理器和外圍測試儀的選用 cygnal 公司的模擬和數(shù)字混合信號的單片機c8051f0201,這顆芯 片具有高速51 處理器內(nèi)核,高達(dá)25 運行速度;64k 字節(jié)片上fla

5、sh,4k 字節(jié)片上ram(外 部ram 可擴展至64k 字節(jié))。兩個urat 接口,一個spi 接口和一個i2c 接口,一個采樣速度 為100ksps,增益可編程的12 bit 單元(8 路ad 接口)和兩個12 bit 的 單元。 在本設(shè)計中,利用單片機內(nèi)部12 bit 的 a/d 轉(zhuǎn)換電路測量電纜接點的電壓,12 bit 的 dac 電路控制測試激勵源的輸出電壓和電流。i2c 總線銜接的8k 字節(jié)eeprom,主要用來 保存全部繼電器的用法次數(shù),防止繼電器浮現(xiàn)壽命過載。外部擴展的16kb 的sram,用于暫 存測試數(shù)據(jù)。單片機外部擴展的epld,用于地址譯碼,擴展測試控制空間,包括和級聯(lián)

6、機 箱的通信空間,測量接口板的繼電器、模擬復(fù)用器控制空間等。3.1.1. 主測試儀和上位機的通信接口測量過程中,主設(shè)備單片機需要實時向上位機上報大量測量數(shù)據(jù),所以接口形式選用了 通用串行總線接口。接口電路采納 philips 公司徹低兼容usb1.1 規(guī)范的器件 pdiusbd122。pdiusbd12 通過高速通用并行接口與單片機舉行通信,接口模式采納地址 /總線復(fù)用方式,對器件的讀寫就像單片機外擴的一片ram 器件一樣,通過觸發(fā)單片機外 部中斷模式通知主程序處理上位機通信大事。3.1.2. 主測試儀和級聯(lián)測試儀的通信接口多臺測試儀舉行級聯(lián)時,為了提高通信速度,簡化設(shè)計,設(shè)計中利用了單片機

7、c8051 的同步串行外設(shè)接口spi,提供了超過2mbps 的通信速度。主設(shè)備的單片機spi 接口做主片, 從設(shè)備的單片機spi 接口做從片,它們之間的通信總線一共有8 條,采納菊花鏈的方式級聯(lián), 包括串行時鐘線(slk)、主片輸入/從片輸出數(shù)據(jù)線spimiso、主片輸出/從片輸入數(shù)據(jù) 線spimosi、低電平有效的從片挑選線spinss 、一根用于從設(shè)備中斷哀求的spiint 總線和三根選通io 線。三根io 總線用于和從設(shè)備地址譯碼,分時選通最多7 個從設(shè)備的內(nèi) 部片選和中斷哀求線,削減了銜接的總線數(shù)量。當(dāng)從設(shè)備地址未選通時,本機中的miso 信 號線和int 信號線處于高阻狀態(tài)。主設(shè)備和

8、從設(shè)備之間的 spi 接口物理層銜接采納rs422 總線驅(qū)動形式,rs422 接口采 用差分模式,在雙絞線上可傳輸10mbps 的傳輸速率,可以滿足本設(shè)計中spi 接口的需要。3.2 精密恒流激勵源當(dāng)舉行毫歐級的電纜精密測量時,需要一個低漂移的精密恒定大電流源。測試儀提供了 一個可編程的輸出1ma/10ma/100ma/1a 的精密恒流源模塊,可編程精密恒流源的原理電 路3 所示。ref2003是一個雙通道的100ua±0.5%的精密恒流源,流經(jīng)20 歐姆的精密電阻ref1 后產(chǎn)生2mv 的精密電壓,提供應(yīng)儀表pga2043作為精密輸入電壓。pga204 是ti 公司的一款g = 1

9、/10/100/1000 增益可選的儀表放大器,它的輸入偏置電壓最大為50uv,輸 入偏置電流最大為2na,具有很高的共模抑制比(115db,g=1000 時),適合作為測試儀精 密電壓放大電路。圖 3 可編程精密恒流源電路簡圖圖中恒流源尾隨器選用ti 公司的具有極低偏置電流(1pa)的精密opa602。 它的正輸入端和負(fù)輸入端相當(dāng)于“虛斷”,電壓等于pga204 輸出的電壓g(vin+-vin-)+vref ( pga204 的電壓參考輸入)。則流經(jīng)精密電阻ref2 兩端的電流為:i_out=g(vin+-vin-)+vref-vref/ref2= g(vin+-vin-)/ref2 = g

10、*iref*ref1/ ref2= g*100ua *10 = g (ma) ( iref =100ua, ref1/ ref2=10)選用驅(qū)動力強的n 溝道,當(dāng)軟件設(shè)定g=1000 時,恒流源能輸出達(dá)1a 的精密 電流。圖中r1 和c1 的作用是提高運放穩(wěn)定性,降低噪聲影響。3.3 信號調(diào)理和a/d 轉(zhuǎn)換電路2 所示,a/d 轉(zhuǎn)換的測試接點電壓信號經(jīng)由多片16 選一的模擬復(fù)用器mpc506a 挑選,由epld 控制,復(fù)用器輸出經(jīng)背板傳到信號放大調(diào)理電路。當(dāng)采納開爾文四線測量辦法,精密恒定激勵電流為1a 時,若要求本機內(nèi)的測量精度為1 毫歐,則最小辨別電壓為1mv。單片機c8051f 內(nèi)置了一

11、個12bits 的a/d 轉(zhuǎn)換器,輸入量程參考電壓vref 為2.5v,a/d 測量辨別率為0.61mv。 考慮到噪聲和干擾對測試精度的影響,在a/d 轉(zhuǎn)換器之前加一個可編程增益儀表放大 器pga204,當(dāng)儀表放大器的增益為100 時,1mv 的讀數(shù)為1mv*100*211 /2.5v 81lsb, 充分滿足了測量精度的需要。4 測試儀單片機軟件解釋 主設(shè)備單片機完成和上位機、從設(shè)備的通信,激勵源的輸出控制,本端設(shè)備測試端口的 電壓測量等。和上位機通信的usb 接口pdiusbd12 的固件程序設(shè)計成中斷驅(qū)動,占用單 片機的外部中斷1,通過設(shè)置中斷大事標(biāo)記、交互數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和單片機通信4。當(dāng)單片

12、機處 理前臺任務(wù)時usb 的傳輸可在后臺舉行,這不僅保證了傳輸速度,而且軟件結(jié)構(gòu)清楚,便 于編程和調(diào)試。 在設(shè)計中用法了控制傳輸、中斷傳輸和批量傳輸三種模式??刂苽鬏斨兄挥脕韨鬟f建立 控制信息,固定用法端點0;中斷傳輸用法端點1,用來傳送指令的傳遞和應(yīng)答;批量傳輸 用法端點2,主要用來實現(xiàn)測試儀的測量數(shù)據(jù)上報。主測試儀單片機程序由三部分組成: 初始化操作,包括單片機內(nèi)部(定時器、中斷,端口等)和外圍電路的初始化、讀取本端和 級聯(lián)設(shè)備的狀態(tài)信息; usb 固件程序,用于響應(yīng)pdiusbd12 發(fā)出的中斷哀求。usb 中斷優(yōu)先級設(shè)為最高,上位機發(fā)指令包給pdiusbd12,它接到指令后就給單片機發(fā)

13、中斷。 中斷程序中,單片機首先讀取pdiusbd12 的中斷寄存器,推斷指令包類型,然后設(shè)定相應(yīng) 的大事標(biāo)記并將指令數(shù)據(jù)從pdiusbd12 的內(nèi)部緩沖區(qū)移到交互的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),通知主程序 已經(jīng)預(yù)備好 主循環(huán)程序,按照usb 中斷大事標(biāo)記,讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的上位機指令,根 據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作。單片機處理上位機命令,向從測試儀分發(fā)測試指令,控制本設(shè)備測 試激勵源,測量本設(shè)備待測電纜端點的電壓,計算電纜的阻值,測量結(jié)果存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 在上位機發(fā)送in 令牌中斷之后,固件將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送出去。5 上位機軟件解釋上位機軟件采納 vc 編寫,底層對usb 設(shè)備和硬件的驅(qū)動通過調(diào)用api 函數(shù)實現(xiàn),操 作

14、界面提供的主要功能有五個(4):.管理功能,如測試儀操作權(quán)限的管理,銜接 和測試數(shù)據(jù)的報表查詢,打印等。. 電纜的銜接關(guān)系數(shù)據(jù)庫生成和輸入。銜接關(guān)系可以采 用access 報表輸入或cad 用戶繪圖形式生成。數(shù)據(jù)庫不僅包括線纜、接插件的銜接、轉(zhuǎn) 接關(guān)系,而且包括它們狀態(tài)和電氣屬性等。.轉(zhuǎn)接面板的設(shè)計。普通狀況下,用戶的電纜 插頭和測試儀的面板插頭并不兼容,需要生產(chǎn)轉(zhuǎn)接的面板和電纜,轉(zhuǎn)接面板和電纜的生成, 用戶插頭和測試儀插頭的對應(yīng)關(guān)系也需要形成數(shù)據(jù)表形式,便于電纜測量人員用法。.測 試流程的設(shè)定。包括用戶定義功能和流程參數(shù)的設(shè)定,如測量范圍、測量次數(shù)、電纜測試阻 值門限值設(shè)定等。自學(xué)習(xí)測試是指測試儀通

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評論

0/150

提交評論