Данный мегаомметр предназначен для измерения сопротивления изоляции электроприборов и электродвигателей напряжением до 500 вольт, может применяться в качестве замены устаревшему стрелочному мегаомметру.
Измерение сопротивления выполнено методом измерения отношения напряжений, описанном в книге Т.С. Рахтора «Цифровые измерения. Методы и схемотехника».
Принцип реализации метода приведён на рисунке 1. Рис. 1
Измерив напряжение на образцовом сопротивлении R, мы можем вычислить ток в цепи R, Rx. Зная ток через сопротивление Rx и измерив падение напряжения на нём, мы можем вычислить значение сопротивления Rx. Подставив в формулу 1.2 значение тока из формулы 1.1 получим: В данной конструкции принцип измерения несколько иной, так как напряжение источника питания равно 500 В. Дифференциальный усилитель на такое напряжение найти проблематично, поэтому было решено измерять напряжение батареи и падение напряжения на сопротивлении Rx. Из разности этих напряжений мы можем получить напряжение на образцовом сопротивлении R и вычислить ток в цепи Rx, R. Далее всё происходит как описано выше.
Данное решение позволяет с наименьшими затратами добиться приемлемой точности измерения. Основная нагрузка ложиться на микроконтроллер, который измеряет напряжения и делает необходимые вычисления.
Упрощённая схема измерения приведена на рисунке 2. Рис. 2
Мегомметр имеет следующие технические характеристики:
- напряжение питания – 9 В;
- напряжение измерения – 500 В;
- пределы измерения – 10 кОм ÷ 20 МОм;
- ток потребления в режиме измерения – 120 mA.
Устройство прибора ясно из принципиальной схемы, изображённой на рисунке 3.
Рис. 3
Прибор состоит из нескольких функциональных узлов:
- преобразователя напряжения 9→18 В (IC1);
- преобразователя напряжения 18→500 В (IC3);
- стабилизатора напряжения 5В (VR1);
- узла измерения, вычисления и индикации (IC2).
Так как делители напряжения R7/R10 и R5/R6 вносят погрешность в процесс измерения, предусмотрена программная коррекция этих погрешностей.
Питание прибора производится от 6 батареек типа АА, общим напряжением 9 В. Результаты измерений выводятся на ЖКИ дисплей 16х1. Кроме того на дисплее имеется индикатор состояния батарей питания.
Порядок пользования прибором очень прост. Выключателем S2 включаем прибор, убеждаемся в его работоспособности и определяем состояние батарей питания по индикатору, подключаем шнуры к измеряемой цепи и нажатием кнопки S1 подаём измерительное напряжение в цепь. На дисплее отобразится величина сопротивления измеряемой цепи. При коротком замыкании цепи высветится «Rx= 00,00». При обрыве в измеряемой цепи высветится «Нет Rx».
Программа микроконтроллера написана на языке «BASCOM-AVR». Прибор выполнен на двух печатных платах. Плата измерительной части и преобразователя 9 – 18 вольт. Трансформатор высоковольтного преобразователя выполнен на кольцевом магнитопроводе и рассчитан по программе: «Программа расчёта трансформатора ИБП v1.03», которая свободно распространяется в сети. Частота преобразования около 40 кГц.
Индикатор применён 16х1 на основе контроллера HD44780 или его аналоге, конкретно WH1601A.
Наладка прибора сводится к установке частоты и скважности импульсов (R11, R12) задающего генератора высоковольтного преобразователя, добиваясь наименьшего потребляемого тока в режиме измерения.
Все резисторы мощностью 0,125 или SMD 1206, конденсаторы на напряжение 25 вольт, кроме С11. Диод D4 и конденсатор С11 должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 1000 вольт. Резисторы R5 и R7 составлены из двух по 10 МОм.
В заключении хочу сказать, что прибор исправно работает в течении года. При ежедневной проверке изоляции одного – двух электродвигателей батареек хватает на 4 – 5 месяцев. Схема и чертёж печатной платы находятся в архиве "Бобёр2", прошивка микроконтроллера в файле "bober 2.hex"
|
