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首页新闻资讯 >> 一种基于C8051F的大容量电缆线束自动测试仪

摘要:介绍了一种基于C8051F的大容量电缆线束自动测试仪的硬件和软件的设计和实现。该测试仪不仅可以测量电缆线束的毫欧级电阻和绝缘性能,而且可给电缆的设计、生产和检测提供一个一体化的管理手段。文章重点介绍了测试仪的硬件结构、关键电路以及软件的功能结构等。

1 引言

目前,大容量的电缆线束广泛用于汽车、船舶和航天航空等高端领域,为了保证电缆线 束的安全可靠使用,必须对线束的配线、阻抗和绝缘性能等进行严格的检测。如果采用人工 测量方法,容易造成漏检和误检,效率低下,所以,研制一种大容量的电缆线束自动测试系 统的要求显得尤为迫切。

本文将介绍一种大容量的电缆线束自动测试仪,通过本测试仪,用户可以对大量的电缆 线束进行自动测量,可检测到电缆毫欧级的阻值和兆欧级的绝缘阻值,检测出其可能存在的 配线错误、通断路,绝缘不良等问题。同时,利用上位机的电缆数据库设计软件,用户可以 迅速建立起一套电缆线束的设计、转接、应用和测量的整体方案。

2 测试原理说明

电缆测试仪采用单端激励源输入测量的方法。激励源分为低电压小电流测试源,恒定电 流测试源和高电压弱电流测试源三种。低电压测试源主要用于测量电缆线束的通断,短路和 误配线功能。恒定电流测试源可编程输出高达1A 的电流,配合4 线开尔文测量方法,可以 测量小于5 毫欧的精密阻值,能检测出电缆的微小变化。高电压测试源可以步进输出高达 1000VDC 的电压,最大电流则不到2mA,用于检测电缆线束可能存在的绝缘、耐压不足等 问题。

电缆的测试工作原理如图1 所示。

开关K3 闭合,低电压激励源加载到接M1 上,接点电压为VM1。其它所有的测试接点 开关均打开,测量其它所有接点电压,如果其它接点处测量到激励电压,则表示这些接点和 电缆A 相通。将检测到电压的接点开关闭合(如N1),测量接点电压,得VN1,则这两点之 间的电缆阻值为

 

测量出串接在低电压激励源回路的精密电阻R1 两端的电压VR1,即可求出回路的电流值,代如上式(1)中,

 

由图1 可知,逐点进行全排列测量,可以找出所有点的连接关系和电缆阻值,找到可能 的电缆通断路,搭接短路和配线错误等。检查次数为:N= [ n * ( n-1) ] / 2;式中N 为检查 次数,n 为线束的检测点数。

3 测试仪的硬件组成

整个系统分为上位机软件和自动测试仪两个部分。每台电缆自动测试仪有512 个测 试点的容量,最多可级联7 台测试仪以扩大测试容量。为了灵活配置,测试仪采用基于总线 形式的机箱插板式结构,图2 为测试仪的硬件结构框图。控制测量板包括CPU 及外围模块, 完成和上位机、级联机的通信,转接测试命令和进行命令的分发,同时控制激励源信号,完 成电缆通断、精密阻值和绝缘的测量。电缆测量接口板一共有4 块,每板有128 个测试接点, 通过板上的继电器阵列,将激励信号送到面板的待测电缆接入点,将电压测量信号返回到控 制测量板进行A/D 转换。

 

 

3.1 微处理器和外围电路

测试仪的单片机选用 Cygnal 公司的模拟和数字混合信号的单片机C8051F020[1],这颗芯 片具有高速51 处理器内核,高达25MIPS 运行速度;64K 字节片上FLASH,4K 字节片上RAM(外 部RAM 可扩展至64K 字节)。两个URAT 接口,一个SPI 接口和一个I2C 接口,一个采样速度 为100KSPS,增益可编程的12 Bit ADC 单元(8 路AD 接口)和两个12 Bit 的 DAC 单元。 在本设计中,利用单片机内部12 Bit 的 A/D 转换电路测量电缆接点的电压,12 Bit 的 DAC 电路控制测试激励源的输出电压和电流。I2C 总线连接的8K 字节EEPROM,主要用来 保存所有继电器的使用次数,防止继电器出现寿命过载。外部扩展的16KB 的SRAM,用于暂 存测试数据。单片机外部扩展的EPLD,用于地址译码,扩展测试控制空间,包括和级联机 箱的通信空间,测量接口板的继电器、模拟复用器控制空间等。

3.1.1. 主测试仪和上位机的通信接口

测量过程中,主设备单片机需要实时向上位机上报大量测量数据,所以接口形式选用了 通用串行总线接口USB。接口电路采用 PHILIPS 公司完全兼容USB1.1 规范的器件 PDIUSBD12[2]。PDIUSBD12 通过高速通用并行接口与单片机进行通信,接口模式采用地址 /总线复用方式,对器件的读写就像单片机外扩的一片RAM 器件一样,通过触发单片机外 部中断模式通知主程序处理上位机通信事件。

[录入:admin] [日期:10-06-24]

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