高壓漆膜連續(xù)性測試儀

1、高壓漆膜連續(xù)性測試儀     廣州番禺職業(yè)技術學院軟件學院 摘要：本文介紹了漆包線生產過程中重要的檢測設備高壓漆膜連續(xù)性測試儀的系統(tǒng)要求與設計，并根據國家標準的有關規(guī)定著重討論了該儀器的測量方法、抗干擾與高壓穩(wěn)定性問題。 關鍵詞：漆包線 儀器 抗干擾 1前言 漆包線是很多機電產品的原材料，其質量的好壞直接關系到眾多機電產品的安全性和可靠性。因此漆包線的生產執(zhí)行嚴格的質量監(jiān)測，其中漆膜的絕緣性是眾多檢測項目中最重要的一項，因為它直接關系到電子產品的安全問題。對此國家制定了強制執(zhí)行的國家標準，本測試儀就是針對這一需求設計的，它能對生產出來的漆包線進行漆膜耐壓

2、測試，出現問題及時報警，及時處理，保證產品質量的穩(wěn)定。 2系統(tǒng)簡介 本儀器CPU使用Atmel公司的51系列89C51，按照國家制定的標準，漆膜上應該加八種不同的電壓進行測試，當漏電流達到一定的閾值以后，漆膜認為被擊穿，在線速18米/分鐘的情況下，擊穿的持續(xù)時間每超過5ms被記為一個缺陷點。此儀器的主要功能就記下缺陷點的個數。有關國標的規(guī)定見下表：(表1) 檢測范圍：0.05mm以上，1.6mm及以下的漆包圓線 試樣電壓（誤差±5%）和相對應的缺陷檢測電路的缺陷電流值(±10%): 試驗電壓(V) 350 500 750 1000 1500 2000 2500 3000 電

3、流閥值(A) 5 6 7 8 10 12 14 16 任一試驗電壓下，穩(wěn)態(tài)短路電流(A)：25±5 當試樣裸露時，缺陷計數頻率(次/min)：500±50 任何試驗電壓因50M缺陷電阻引起的電壓降<75% 儀器還要有檢查裸線(沒有上漆的銅線)功能，當發(fā)現為裸線時，缺陷計數為每分鐘500次。 儀器的面板示意圖如圖1所示： 圖1 導線輪1與導輪2是等電位的，它們與高壓輪之間加有測試電壓，其最高電壓可達3000伏。當設定好電壓之后，漆包線就從這四個導輪上通過進行檢測。 3問題分析 本系統(tǒng)的設計主要需要解決三個問題： 根據國家標準的要求進行漆膜的連續(xù)性測試，能夠濾去干擾脈沖與

4、針孔缺陷點。 抗干擾問題，因為工作場合是在漆包線生產線上，存在著各種各樣的不確定因素和干擾，當漆膜在3000V的電壓作用下被擊穿后會發(fā)放出電火花，這是一個很強的干擾而且存在于儀器的內部，離線路板很近，同時線路板與其他部分又有很長的連接線，所以儀器內部也存在著很強干擾，使用微處理器進行控制時很容易出現死機和復位。事實上在測試此儀器時曾經造成一臺相距1.5米遠的正在運行win2000的計算機死機。因此可靠性便是此儀器成敗的關鍵因素。 高壓的穩(wěn)定性，為了保證達到穩(wěn)態(tài)短路電流為25uA，高壓的輸出阻抗很高(一百多兆歐)高壓部分通常情況下的工作電流不過十幾個微安，這樣只要高壓部分有幾個微安漏電流就可以使

5、電壓下降幾百伏。而且如何不受天氣濕度的影響也是一個必須要考慮的問題。 4系統(tǒng)設計 41 硬件設計 基本硬件設計：高壓采用集成高壓模塊，它輸入12V，輸出250V-3500V，控制電壓是0-5V。根據標準的要求，需要設置8個不同的電壓檔，使用8個不同的精密可調電阻預先設置到相應的控制電壓，然后再由CPU控制八選1開關CD4051選擇不同的控制電壓從而達到設定不同電壓目的。電壓調節(jié)如圖2所示 缺陷點的檢測：根據國家標準，不同的電壓檔位其漏電流的閾值也不一樣，首先使用一精密電阻將漏電流轉換成電壓信號，然后采用前面的方法使用八選一開關根據不同的檔位選擇事先通過精密電阻調好的閾值電壓，再通過一個比較器進

6、行比較，當發(fā)生缺陷時，輸出高電平控制定時器開始計數，沒有發(fā)生缺陷時為低電平，定時器停止，時間常數復位。如圖3所示。 抗干擾措施：系統(tǒng)的抗干擾設計是需要從設計一開始就全面考慮的，首先使用專業(yè)電源，在交流進線加高頻扼流圈，再使用線性穩(wěn)壓塊作二次穩(wěn)壓，而且使用雙電源進行隔離。 圖2 圖3 因為引線比較長，所以所有的輸入輸出通道(包括鍵盤與顯示在內)都進行光電隔離，最好使用LED顯示，因為其電流大，抗干擾能力較強。在電路設計上使用看門狗電路提供可靠的復位，每個IC的電源入口處都使用高頻濾波電容。高壓擊穿時的漏電流是PCB板上的主要干擾源，在布線時將它遠離CPU，并且放在板的邊緣，使用大面積的地線，相互

7、隔離的電源走線不交叉，CPU等敏感器件使用屏蔽罩進行保護等。 高壓處理：采用專用的高壓電源模塊其輸出電壓可以從250V到3500V，從電源模塊輸出的穩(wěn)定電壓通過一組繼電器后再接到高壓輪上，根據其短路電流25uA的要求，每個繼電器都接有一些電阻，根據不同的電壓檔位進行切換。雖然電壓模塊的輸出比較穩(wěn)定，但是當它通過繼電器的高值電阻之后，又加上工作電流很小，所以繼電器只要有一點的漏電都會造成很大的電壓降，導致在高壓輪與導線輪之間的電壓達不到標準。繼電器的觸點耐壓必須為1500V，線圈與觸點間的耐壓必須為3000V，我們選擇使用玻璃介質的干簧繼電器，每兩個為1組，串聯使用以增加觸點之間的耐壓值。高壓還

8、受天氣的影響，當濕度高時，繼電器表面存在著很微小的漏電流，也造成高壓下降不穩(wěn)，因此必須采用很好的防潮措施，我們先將整個繼電器組件進行了干燥防潮處理，然后再密封到一個盒子里面，盒內放上干燥劑，同時將外面的接線部分都涂上漆，經過處理之后，能夠保證高壓輸出基本上不受天氣變化的影響。同時注意在測量時必須使用高壓靜電表。 4.1 軟件設計 使用C51開發(fā)，程序開始之后首先進行按鍵處理，按照所設定的功能控制外部設備，然后再進行顯示處理。根據測試的要求，為了準確地測量缺陷數，使用了定時器0的模式1，16位定時器，時間常數為5ms，通過門限信號GATE來控制定時器的開啟，當發(fā)生缺陷時GATE為高啟動定時器，5

9、ms后定時器溢出引發(fā)定時器中斷，在定時器中斷例程中記一個缺陷點并將時間常數重新設定為5ms，再測試下一個缺陷點。沒有缺陷時GATE為低，定時器不工作。有關程序如下： TMOD = 0x29; /* 設置定時器工作模式,定時器0為16位定時器，門限信號起作用 */ TH0 = 0xee; /* 設定定時器0的時間常數為0xee00，在晶振11.0592M下為5ms */ TL0 = 0x00; EA=1; /* 全局中斷允許 */ ET0=1; /* 定時器0中斷允許 */ TR0=1; /* 開定時器0 */ Timer0()interrupt 1 using 3 /* 定時器0中斷例程 */

10、 TR0=0; LeakCount+; /* 缺陷計數 */ TH0 = 0xee; /* 重新設置時間常數 */ TL0 = 0x00; TR0=1; 在實驗室工作正常，但在工廠實地測試時發(fā)現缺陷計數不準，表現為自動地亂計數，經分析是干擾造成的，當出現一系列的高電平干擾時，因為主程序還在處理其他的事情，不能及時地對時間器的時間常數進行復位，這樣雖然每一個干擾的持續(xù)時間少于5ms，不能被算作一個缺陷點，但是其累加起來就很容易超過5ms，從而進行了錯誤的記數。要解決這個問題，應該能及時地對定時器進行復位，濾去那些高電平的干擾，于是加上了對INT0的中斷處理，將定時器時間常數的復位在INT0的中斷

11、中進行處理，這樣才能保證實時性。當出現干擾序列時，高電平期間雖然能夠啟動定時器工作，但一般來說其持續(xù)時間少于5ms，一個干擾并不會錯誤地記數，在接下來出現的低電平的下降沿時，馬上激發(fā)一個中斷(INT0)，在這個中斷中，將時間器復位，這樣就避免了累加造成的誤差，同時還能夠濾去擊穿時間小于5ms的針孔缺陷點。增加以下代碼： EX0=1;/* 允許外部中斷0 */ IT0=1;/* 下降沿觸發(fā) */ exint0() interrupt 0 using 3 /* 外部中斷0對定時器0的時間常數復位 */ TR0=0; TH0 = 0xee; TL0 = 0x00; TR0=1; 由此可見當時CPU的

12、設計人員將定時器的此功能與INT0中斷聯系起來是有著重要作用的，在設計系統(tǒng)時應該充分利用這一特性。 5總結 通過綜合考慮并解決了系統(tǒng)的測量方法，抗干擾與高壓的穩(wěn)定性問題，該儀器運行一年多來，性能穩(wěn)定可靠，對于保證漆包線產品質量起到了重要的作用。 參考文獻： GB 4074.20 漆包線試驗方法 漆膜連續(xù)性試驗 機械部上海電纜研究所 Instrument of Lacquer Membrane Continueance Under High Voltage DongWenJun WangRenHuang Automation school of GuangDong University of Technology Abstract: The article discusses the demand and design about the important instrument of Lacquer Membrane Continueance Under High Voltage. It is the problems are discussed fully that is measure method, ant