智能型電纜測試系統的設計與實現

2 測試系統的原理
電纜測試系統硬件部分以單片機為控制核心，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部分，各部分工作原理如下所述。
2．1 導通測試部分
由于導通電阻很小，一般為歐姆級，容易受到外界干擾的影響，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，從而消除了共模干擾，可以提高測試的準確性。其原理如圖3所示。

在圖3中：R1，R2和R3組成基準電路；R4，R5和Rx串聯起來組成主測試回路。當待測電阻Rx為零時，調整R1使電橋處于平衡狀態，即U1=U2，電路輸出約為零，同時產生基準比較電壓U1。在電路正常工作情況下，Rx串聯進入電路后，電橋的平衡被打破，U2變小，U1和U2經過運放OP497的隔離后送入差分放大器INA145進行放大，放大后的電壓信號送入12位精度的MAX197進行采樣。
2．2 絕緣測試部分
對于絕緣測試電路而言，由于輸入測試電壓為500～1 000 V，對干擾不太敏感，所以絕緣測試電路采用相對簡單的電阻分壓法來實現，原理如圖4所示。

在圖4中：Rx為被測兩根導線間的絕緣電阻；Kat，Kab分別是Rx的輸入控制繼電器和輸出控制繼電器，由譯碼電路選通，二極管D1保護電源；R1，R2和R3組成分壓測試電路，R4為限流電阻，C1為了濾除雜波的干擾，測試回路的分壓值經運放后輸入放大電路；MAX6176為高精度低噪聲基準電源，經過分壓電路和跟隨器后為放大電路INA145提供基準比較電壓，INA145把放大后的信號送給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制下將1 536個測試點中的某兩個測試點接入相應的測試電路。比如譯碼電路選中測試點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這兩個測試點接入相應的測試電路，從而實現了導通或者絕緣測試。為了實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出繼電器譯碼電路。以輸入地址鎖存電路為例，其原理如圖5，圖6所示。