高精度鉗形漏電流（liú）表係統的設（shè）計（jì）與實現
0 引言
隨著航（háng）空設備自動化程（chéng）度的不斷提高，多芯電纜越來越多地得到了應（yīng）用，電（diàn）纜的性能也很大程度地影響著設備的正常（cháng）工作。由於多芯電纜芯（xīn）數增多，其互聯關係也變得更複雜，這就要求電纜測試設備具備更多的測試點數（shù）。傳統的手（shǒu）動測試方法（fǎ）費時費力，準確性（xìng）差，已經不能（néng）滿足工程化，批量生產的（de）需要。本文提出了一種針對航空多芯電纜故障（zhàng）檢測的新（xīn）方案，並闡述了係統構成（chéng）和測試原理（lǐ）。
1 測試係統構成
電纜測試係統（tǒng）主要由工控機係統（tǒng），單片機係統和（hé）繼電（diàn）器陣列三部分構成。其中工控機負責（zé）人機交互和數據處理，單片機係統控製硬件電路完成相應動（dòng）作（zuò），繼電（diàn）器陣列負責響應譯碼電路的請求將外部電纜接（jiē）入（rù）測（cè）試係統。單片機和工控機通過USB進（jìn）行通信。
其中：硬（yìng）件電路係統（tǒng）選用AT80C52單片機作為控製（zhì）核心，高精度（dù）鉗形漏電流表係統的（de）設計與實現，主要包括導通測試電路，絕緣測（cè）試電路，譯（yì）碼（mǎ）電路，繼電器陣列，A/D采樣電路，高產生電路和USB通信電路等;單（dān）片機軟件則能夠依據接收到的命令控製硬件（jiàn）設（shè）備完成各（gè）個電纜的性（xìng）能測試。
工控機選用研華的IPC-610工業控製計算機作為（wéi）終端，負責人機交互和（hé）數據交換。電纜測試係統的軟（ruǎn）件主（zhǔ）要由人機界麵和數據處理部分構成，人機界麵將操（cāo）作者輸入的信息轉化成（chéng）相應的命令，控（kòng）製（zhì）單片機進行不同的操作;數據處理（lǐ）部分對測試數據進行比對和修（xiū）正後，建立測試（shì）數據及其端口信息的數據庫，*終（zhōng）生成被測設備端口的導通和絕緣關係（xì），並提供顯示和（hé）打印等功能。
繼（jì）電器陣列由3168個繼（jì）電器實現了1536個測試點之（zhī）間的導通/絕緣測試和（hé）繼電器組（zǔ）之間的隔（gé）離。1 536個測試點分布在12塊單板上麵，每（měi）塊單板上麵有128個測試點，單（dān）板內又分（fèn）為16行，每行8列，即12×16×8=1 536。每一個測試點由兩個繼電器控製，分別是輸入繼電器(Kat)和輸出繼電器(Kab)。每塊單板對應外部的一個128芯的航空插頭（tóu），負責和被測產（chǎn）品的連接。
2 測試係統的原理
電纜測試係統（tǒng）硬件部分以單片機為控製（zhì）核心（xīn），高精度鉗形漏電流表係統的設計與實現，主要分為導通測試電路，絕緣測試電路和繼電器譯碼電路三大（dà）部分，各部分工作（zuò）原理如下所述。
2.1 導（dǎo）通測（cè）試部（bù）分
由於導通電（diàn）阻（zǔ）很小，一般為歐（ōu）姆級，容易受到外界幹擾的影響（xiǎng），惠斯登電橋的兩臂同時對電源的微小變化做出反應，將輸出信號送入差分放大器，從（cóng）而消（xiāo）除了共模幹擾，可以提高測試的準確性。
，R2和R3組成基準（zhǔn）電路;R4，R5和Rx串聯起來組成主測試回（huí）路。當待測（cè）電阻Rx為零時，調整R1使電橋處於（yú）平衡狀態，即U1=U2，電（diàn）路輸（shū）出約為零，同時產生基準比較電壓U1。在電路（lù）正常工（gōng）作情況下，Rx串聯進入電路後，電橋的平衡被打破，U2變小，U1和U2經過運放OP497的隔離後（hòu）送入差分放大器INA145進行放（fàng）大，放大後的電壓信（xìn）號（hào）送入12位精度的MAX197進行采樣。
2.2 絕緣測試部分（fèn）
對於絕緣測試電路而言，由於輸入測試電壓為500～1 000 V，對（duì）幹擾不太敏感，所以絕緣測試電路采用相對（duì）簡單的（de）電阻分壓法來實現（xiàn），原理如（rú）圖（tú）4所（suǒ）示。
在圖4中：Rx為被測（cè）兩根導線間的絕緣電阻;Kat，Kab分別（bié）是Rx的輸（shū）入控製繼電器和輸出控製繼電器（qì），由譯碼電路（lù）選（xuǎn）通，二極管D1保護電源;R1，R2和R3組成分壓測試（shì）電路，R4為（wéi）限（xiàn）流電阻，C1為了濾除雜波的幹擾，測試回路的分壓值經運放後輸入放大電路;MAX6176為高精度（dù）低噪聲基準電源，經過分壓電路和跟隨器後為放（fàng）大電（diàn）路INA145提供基準比較電壓，INA145把放大後（hòu）的信號送給MAX197進行采樣。
2.3 繼電器譯碼電路
繼電器譯碼電路的作用是在單片機的控製下將1 536個測試點中的某兩（liǎng）個測試點接入相應（yīng）的測試電路。比如譯碼（mǎ）電路選中測試點1的輸入繼電器Kat和測試點2的輸出繼電器Kab，外部的被測電纜通過（guò）這兩個測試點接入相應的測試電路，高精度鉗形漏電流表係統（tǒng）的設計與實現，從而實現了導通或者（zhě）絕緣（yuán）測試。為了實（shí）現這樣的功能譯碼電路可以分為地址鎖存電路，輸入繼電器譯碼電路和輸（shū）出繼電器譯碼電路。以輸入地址鎖存電路為例，
單片機P0口作為數據總線將地址信號送給鎖存器74HC573，同時P2.4，P2.5，P2.6，P2.7驅動（dòng）HC138譯碼器形成鎖存有效信號，使地址信號鎖存在74HC573，由於（yú）地（dì）址信號為11位，所以需（xū）要單機發送兩次地址信息（xī）。
當11位地址（zhǐ）準備完畢後，由單片（piàn）機發（fā）送地址（zhǐ）有效信號，將地址信號送給譯碼（mǎ）電路。譯（yì）碼電（diàn）路（lù）原理（lǐ）如圖7所示。
輸入繼電器譯碼電路和輸出繼電器譯碼電路具有相同的電路結構，以輸入繼電器譯碼電路為例，可以分為（wéi）三級譯碼電路，每**譯碼電路由總線隔（gé）離芯（xīn）片 74HC245，3～8線譯碼器74HC138和其他邏輯（jí）控製電路組成。第**譯碼電路由11位地址信（xìn）號中的AT10，AT09，AT08，AT07組（zǔ）成，負（fù）責選擇12塊單板中的某一塊;**級譯碼電路由AT06，AT05，AT04，AT03組成，負責選擇某塊單板中的某一行;第三級譯碼電路由
AT02，AT01，AT00組成，負責選擇（zé）某塊單板中的某一列，這樣行列交（jiāo）叉就選中某一個測試點的輸（shū）入繼電（diàn）器驅動電路，從而將該測試（shì）點接入了測試電路。地址（zhǐ）信號在單板與單板之間經過74HC245的隔離，防止其驅動能力下降。輸出繼電器的選擇過程完全一（yī）樣，不再贅述。