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;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。[next]
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,zui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。
4.3继电器矩阵电路设计
继电器分为行控制和列控制,其工作原理为:继电器线圈的正极采用三极管放大器进行电流输入驱动,当其逻辑输入电压为5v时,输入电流为0.5ma时,则集电极的电流为β×0.5ma,其中β为三极管的放大倍数,选取适当β的三极管,可使其zui大输出电流为1a左右,可知列驱动电路中的继电器能够达到工作要求,其输出的电流也为1a左右,因而满足列驱动的电流要求,实现了推电流的功能。继电器线圈的负极采用uln2004来吸收通过继电器线圈负端的电流,uln2004的输入端接5v的逻辑信号电压时,其要求输入电压为0.35~0.50ma,而对其输出端,实际上它是作电流输入用途,当供电电压为12v时,其工作电流在350~500ma之间。当输入端无电压输入时,输出端和地之间处于开路状态,所以电流不能通过,此电路也就不能实现导通电流的作用,而当输入端加载5v的信号电压时,只需要0.5ma的电流,就可以使输出端和地之间导通,从而使电流可以顺利地通过实现“拉”电流的功能。只有当继电器的行列驱动都工作的时候,继电器矩阵中的继电器才会工作,对应测试电缆的通路才会接通。继电器工作原理如图4所示。
5、电缆通断测试仪系统软件
5.1软件组成
cpu主控制器软件平台选用windowsxp操作系统,编程语言采用objectpascal语言,软件开发环境选用delphi7.0。
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系统软件主要有显示界面管理模块、用户接口管理模块、数据文件管理模块、测试项目管理模块四大功能模块组成。测试系统软件组成如图5所示。
5.2测试软件主程序设计
本文设计的电缆通断测试软件系统,一个重要的特点在于它的通用性和可扩展性,它能根据需要自动加入不同型号电缆的测试程序。其实现过程为:将需要的测试程序加入到主引导程序的搜索路径下,供主引导程序检索;在测试进行前,先选择所测的电缆型号,由程序加载需要的相应测试程序;运行测试程序,进行通断测试。测试主程序如图6所示。
图6是测试过程的软件流程图
6、试验数据验证
利用该测试仪对某型号导弹的地面电缆进行测试。该电缆内有5根芯线,首先分别检测每根芯线是否导通,再检测芯线与芯线之间是否短路,根据数据采集板a/d转换的范围将数控电阻至50ω,测试结果如表1所示。
表1是将测得数据以电压的方式显示,同时也可以将测得值以电阻的方式显示。
7、结束语
该测试仪是基于pc104总线的嵌入式控制器系统,具有开放性、模块化、易扩展等特点。软件方面可以根据用户的不同需求进行测试流程、测试任务的现场动态配置。试验数据表明该测试仪可以方便、快捷、准确的完成电缆的通断测试,可以大大降低工作人员的工作量,提高测试效率。该测试仪使用简单,便于携带,维护方便且通用性较好,具有广阔的市场前景。
