智能型电缆测试系统电路设计
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随着航空设备自动化程度的不断提高, 也很大程度地影响着设备的正常工作。由于多芯电缆芯数增多,其互联关系也变得更复杂已 , 这就要求电缆测试设备具备更多的测试点数。传统的手动测试方法费时费力,准确性差, 本文提出了一种针对航空多芯电缆故障检测的新方案 。 批量生产的需要 , 经不能满足工程化并阐述了系统构成和测试原理。
导通测试电路
由于导通电阻很小,一般为欧姆级,容易受到外界干扰的影响,惠斯登电桥的两臂同时对电源的微小变化做出反应,将输出信号送入差分放大器,从而消除了共模干扰,可以提高测试的准确性。其原理如图3所示。
在图3中:R1,R2和R3组成基准电路;R4,R5和Rx 串联起来组成主测试回路。当待测电阻Rx 为零时,调整R1使电桥处于平衡状态,即U1=U2,电路输出约为零,同时产生基准比较电压U1。在电路正常工作情况下,Rx 串联进入电路后,电桥的平衡被打破,U2变小,U1和U2经过运放OP497的隔离后送入差分放大器INA145进行放大,放大后的电压信号送入12位精度的MAX197进行采样。
绝缘测试电路
对于绝缘测试电路而言,由于输入测试电压为500~1 000 V,对干扰不太敏感,所以绝缘测试电路采用相对简单的电阻分压法来实现。
在图4中:Rx 为被测两根导线间的绝缘电阻;Kat,Kab 分别是Rx 的输入控制继电器和输出控制继电器,由译码电路选通,二极管D1保护电源;R1,R2和R3组成分压测试电路,R4 为限流电阻,C1 为了滤除杂波的干扰,测试回路的分压值经运放后输入放大电路;MAX6176为高精度低噪声基准电源,经过分压电路和跟随器后为放大电路INA145提供基准比较电压,INA145把放大后的信号送给MAX197进行采样。
继电器译码电路
继电器译码电路的作用是在单片机的控制下将1 536个测试点中的某两个测试点接入相应的测试电路。比如译码电路选中测试点1的输入继电器Kat和测试点2的输出继电器Kab,外部的被测电缆通过这两个测试点接入相应的测试电路,从而实现了导通或者绝缘测试。为了实现这样的功能译码电路可以分为地址锁存电路,输入继电器译码电路和输出继电器译码电路。以输入地址锁存电路为例,其原理如图5,图6所示。
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单片机P0口作为数据总线将地址信号送给锁存器74HC573,同时P2.4,P2.5,P2.6,P2.7驱动HC138译码器形成锁存有效信号,使地址信号锁存在74HC573,由于地址信号为11位,所以需要单机发送两次地址信息。当11位地址准备完毕后,由单片机发送地址有效信号,将地址信号送给译码电路。
输入继电器译码电路和输出继电器译码电路具有相同的电路结构,以输入继电器译码电路为例,可以分为三级译码电路,每一级译码电路由总线隔离芯片74HC245,3~8线译码器74HC138和其他逻辑控制电路组成。第一级译码电路由11位地址信号中AT10,AT09,AT08,AT07组成,负责选择12块单板中的某一块;第二级译码电路由AT06,AT05,AT04,AT03组成,负责选择某块单板中的某一行;第三级译码电路由AT02,AT01,AT00组成,负责选择某块单板中的某一列,这样行列交叉就选中某一个测试点的输入继电器驱动电路,从而将该测试点接入了测试电路。地址信号在单板与单板之间经过74HC245的隔离,防止其驱动能力下降。