高阻测量电路—兆欧表.doc

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） PAGE PAGE 5 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 第一章 高阻测量电路——兆欧表设计方案论证 1.1高阻测量电路——兆欧表的应用意义 兆欧表俗称摇表，是电工常用的一种测量仪表。兆欧表主要用来检查电气设备、家用电器或电气线路对地及相间的绝缘电阻，以保证这些设备、电器和线路工作在正常状态，避免发生触电伤亡及设备损坏等事故。它们往往被用于例行维护程序中来指示电机在数月或数年内绝缘电阻的变化。绝缘电阻发生大的变化，就可能预示着潜在的故障。兆欧表大多采用手摇发电机供电，故又称为摇表。它的刻度是以兆欧(MΩ)为单位的。 1.2高阻测量电路——兆欧表的设计要求及技术指标 （一）设计参数： （1）量程为1～1000MΩ。 （2）测量阻值分三档在表头显示，即1～10MΩ、10～100MΩ、100～1000MΩ （二）设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 1.3设计方案论证 1.高阻测量电路 要测量高阻物体的阻值，需要有稳定的直流高压，故首先将直流低电压升高为直流高压，同时采取稳压措施。根据直流变压和开关稳压电源的原理，可先将直流电压变为方波信号，再通过脉冲变压器升压，然后经过整流、滤波，可获得直流高压。为了稳压，可对输出电压采样，利用采样信号去控制方波的占空比，从而实现稳定输出电压。 2.直流稳压电源 由于本实验要求直流低压，因此我们在直流稳压电源部分选择直流反馈稳压电源，整个电路包括：电源变压器（将220V电压降到我们需要的电压）、整流电路（通常用单相桥式整流电路）、滤波电路（采用无源元件R、L、C）。但鉴于实际应用时方便性要求，实际可用电池来充当直流稳压电源。 1.4总体设计方案框图及分析 1．兆欧表设计方案框图 (如图1--1所示) 直流稳压电路升压电路 直流稳压电路 升压电路 滤波电路 兆欧表头 采样电路 R 方波产生电路 1.1兆欧表框图 2．设计分析 要测量高阻物体的阻值，需要有稳定的直流高压，故首先将直流低电压升压为1000V的直流高压，同时采取稳压措施。根据直流电压和开关稳压电源的原理，可先将直流电压变为方波信号，再通过脉冲变压器升压，然后经过整流，滤波，可获得直流高压。为了稳压，可对输出电压采样，利用采样信号去控制方波的占空比，从而实现未定输出电压。 有了直流高压后，将被测电阻与微安表串于输出回路中，则有相应的电流流过表头，采用切换开关切换表头不同的并联电阻，使表头满刻度值分别校正为1000μA、100μA和10μA，即可得到三档不同量程。 第二章 高阻测量电路——兆欧表各单元电路设计 2.1 直流稳压电源的设计 1）直流稳压电源结构图如图2.1所示。 电源电压器 电源电压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 2.1直流稳压电源结构图 2）整流电路 整流电路的任务是将交流电变换成直流电，完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键。在小功率（1kw以下）整流电路中，常见的有单向半波、全波、桥式和倍压整流电路。 3）滤波电路 滤波电路是用于滤去整流输出电压中的文波，一般由电抗元件构成，如在负载电阻两端并联电容器C，或在整流电路输出端于负载间串联电感器L以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。滤波主要用于滤去整流输出电压中的波形，中心元件为电容，电容越大，负载电阻越大，时间常数越大，滤波后输出电压越平常，其平均值越大。 4）稳压电路 与输出端并联一个稳压二极管以稳定输出电压，如图1.4所示。图中的V1是整流滤波电路的输出电压，T为调整管，A为比较放大电路，基准电压由稳压管Dz与限流电阻R串联构成的，R1、R2与Rp组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。 2.2串联反馈式稳压电路一般结构 这种稳压电路的主要回路是起调整作用的BJT、T与负载串联，故称为串联式稳压电路。输出电压的变化量由反馈网络取样经比较放大电路（A）放大后去控制调整管T的c-e级间的电压降，从而稳定输出电压Vo的目的。 Rp动端在最上端时，输出电压最小。这种稳压电路的主要回路是起调整作用的B