变压器绕组直流电阻测试仪的硬件设计

、系统结构本装置以80C196单片机为核心组成单片机控制单元,通过数据存储器和I/O口扩展,完成测试与控制功能。电源部分是通过一个开关电源产生单片机工作电源+5V和±1 2 V,其中,继电器工作电源+12V由变压器降压,整流桥整流产生。键盘只有四个按键,通过按键来实现功能选择,完成测试、存储和打印功能,测试结果通过LCD显示输出。单片机控制单元主要由80C196单片机为核心,外部扩展程序存储器EPROM27128,数据存储器RAM6264和E2PROM2864,译码电路由两片74LS138实现。地址锁存由74LS373完成,I/O口扩展由一片8255实现,实现对打印机的控制,输出继电器的控制,键盘的输入和液晶显示的控制。恒流源电路主要由恒流源的采样电路、比较电路等,将交流电通过整流桥将交流电变为直流电,经电流调整和电流反馈,后实现0.1A～10A范围的稳流输出。测量回路主要由恒流源输出稳定电流直接通过电力变压器绕组,不接入标准电阻(将串入电阻用继电器短接),测量充电电流,当充电电流达到设定值时将继电器断开,将电阻串入测量回路中。为了保证单片机供电稳定性,继电器控制电源单独供电。由于绕组电感的存在,残余电流对使用者和测试设备将构成威胁,因此必须有电流放电回路,电流放电回路由放电电阻和一个反向二管构成,充电时二管关断,电源对绕组充电,断电时二管导通,绕组通过二管和放电电阻放电。测量结束时,将继电器K1断开,因变压器绕组具有大电感,电流不能立即降为零,这样就会产生很大的电势,因此必须加有放电回路,在本放电回路中,当继电器K1断开后,二管D1导通,绕组中电流通过放电电阻R4和二管形成回路,完成放电过程。放电电阻的选择要适当,放电电阻越大。电阻上消耗的功率越,放电时间越短,放电回路两端的电压越高。因此放电电阻的选择既要控制放电电压值是安全的,又要使放电时间尽可能短。信号采集是针对80C196单片机而言的,为实现测量结果的显示及保护等功能,必须有采样计算电路,一方面可利用80C196单片机8路10位A/D转换器以及CPU的计算处理功能,另一方面可以使用单独的A/D转换器件,故选取了AD1674,但是,进入A/D转换器和单片机的信号必须是经过调理的信号,它要求符合以下条件:(1)信号幅值不能超过±5V;(2)进入AD1674和单片机输入口的信号是电压信号;(3)输入信号不能干扰系统的正常工作。因此,对于进入AD1674和单片机的信号必须经过适当的处理。这个过程需要将进入AD1674和单片机的电流信号要转换成电压信号,此过程可利用电阻实现;对于高压、交变信号要转换成低压才能进入单片机。在该设计中,采用直流采样。被测变压器绕组两端的电压通过滤波、放大和缓冲等环节送入AD1674的采集端口,滤波采用R、C滤波,缓冲采用电压跟随器。转换电路是使用AD1674通过外部适当连线可以实现单性输入,也可以实现双型输入。输入信号均以模拟的AGND为基准,模拟输入信号的一端必须与AG相连,并且接点尽量靠近AGND引脚,接线应短,片内1 0 V基准电压输出引脚REFOUT也是以AGND为基准,通常数字地DGND与AGND连在一起。所有电位器(调增益和调零点用)均应采用低温度系数电位器。例如金属模陶瓷电位器。目前,为单片机应用系统配置的微型打印机中,比较流行的选用TP?P系列的点阵微型打印机。这种打印机整机体积小,重量轻,功能完善,操作简单,连接方便。故选用该系列中的一种面板式超小型点阵通用打印机TPP-A40P。
2、结语测试仪设计完成后,经过计算机仿真,通过对仿真数据结果的计算,可以有效的减少直流电阻的测量时间,并且可保证较高的准确性,验证了设计的合理性和可行性。在今后的学习和研究中,工作的重点是更有效的减少测量时间,以应对变压器不断增长的容量对绕组测量的影响。