泄漏电流安全性能测试设计

摘要随着当代科学技术的迅速发展，各种电器、电子设备全面进入社会生活各个领域，成为社会文明进步的重要标志。在我国，人民生活水平不断提高，对家用电器的需求量越来越大。各类电器、电子设备在全国城乡和到迅速普及，给生产带来极大方便。但各类电器、电子设备的广泛使用，由此带来的人身事故也大为增加。给生命财产带来危害，触电伤亡和电气火灾是常见例子。因此，电器、电子设备的使用安全性这一重要问题，成为决定产品质量的各要素中跃居首要地位，安全标准成为最重要的技术标准之一。电气安全性能试验仪器技术指标完全取决于安全标准的要求和规定，测试对象除各类电子产品外，遍及一切电网供电或由指定的额定交直流供电的低压电器设备，这是电气安全性能试验仪器区别于其他各类电子测量仪器的特点。因此，仪器的发展依赖于安全标准的发展。本测试装置结构合理，工作可靠，性能稳定。本测试装置特别加强了计算机的抗干扰措施，并且设置了自诊断、自恢复功能。因此排除了在线测试的严重现场干扰，能确保测试装置可靠连续工作。在工控、家电、仪器仪表、机电控制单元等领域，单片机已成为电子系统智能化的最好工具。十余年来，我国已培养出一大批单片机技术骨干队伍，全国工科大专校已普遍开设了单片机相关的专业课程。单片机技术已逐渐成为电类专业学生的基本技能要求，并表现在相应的课程设计、毕业设计、科学研究、各类电子技术竞赛中。由于该装置是应用于工厂生产流水线和试验室使用，因此，对其测量精度及整机性能有很高的要求，为了确保研制工作的有序进行，我们在确定以单片机应用系统作为开发的核心的前提下，首先应做好对有关国家国家标准的研读、理解和可行性调研。因为我做的是泄漏电流测试，所以我做的测试应符合GB4706.1家用和类似用途电器的安全通用要求系列中的要求。关键词：泄漏电流抗干扰单片机国家标准ABSTRACTAlongwithcontemporarysciencetechnicalquickdevelopment,variouselectricappliances,theelectronicsequipmentsentersthesocialactivitieseachrealmcompletely,becomingtheimportantmarkingthatthesocialcivilizationprogress.Attheourcountry,thepeopleliveleveltoraisecontinuously,ismoreandmorebigtothedemandofthehomeappliances.Eachkindofelectricappliances,theelectronicsequipmentsisinthenationalcitycountryandarrivetomakewidelyavailablequickly,bringproductionbiggestconvenient.Therefore,theusagesafetyoftheelectricappliances,theelectronicsequipmentsthisimportantproblem,becomejumpingtostandfirsttheimportantpositionineachmainfactorthatdecidestheproductquality,thesafestandardbecomesoneofthemostimportanttechniquestandards.Thehomeappliancesproductsafetystandard,isforthesakeofassuranceHumanbodysafetyandusagetheenvironmentbefreefromanyendangerbutestablishment,beingadomesticexpenseselectricitythemachineproductatdesign,manufacturinghavetoactaccordingtoperformanceofstandarddocument,strictperformancevariousprovisionwithinstandard,homeappliancesofsafetyhavedependableassurance.Controlinthework,appliance,instrumentappearance,themachineelectricitycontrolunitetc.realm,singleslicethemachinehavebecometheelectronicssystemintelligencetoturnofbesttool.Formorethantenyears,theourcountryhasalreadydeveloppedonelargequantitysingleslicethemachinetechniqueframeworktroops,thenationalengineeringuniversityschooliswidespreadtohavealreadysetupasinglesliceaprofessionalcoursewithrelatedmachine.Singleslicethemachinetechniquehasalreadybecomethebasictechnicalabilityrequestthatgivesorgetanelectricshockatypeofprofessionalstudentgradually,andexpressincorrespondofthecoursedesign,graduationdesign,scienceresearch,eachkindofelectronicstechniquecontest.Electricitythesafefunctionexperimenttherequestandprovisionthattheinstrumenttechniqueindexsignisdecidedbythesafetystandardcompletely,thetestobjectinadditiontoeachkindofelectronicsproduct,spreadoverthewholechargedbarbedwirenetpowersuppliesorfromappointedofthesumcertainlyhandsoverthelow-pressureelectricappliancesequipmentsofthedirectcurrentpowersupply,thisiselectricitythesafefunctionexperimenttheinstrumentdistinguishalleachkindofelectronicsestomeasureinstrumentofcharacteristics.Therefore,thedevelopmentoftheinstrumentdependonstandardinthesafetyofdevelopment.Theorigintestsdevicethestructurereasonable,workdependable,functionstable,supportconvenience.Thistestequipedtostrengthentheanti-interferencemeasureofthecalculatorspecially,andestablishfromthediagnosis,fromrecoverfunction.Thereforeexpeledanon-linetestcompletelyofseriousthespotinterference,caninsuretesttoequipcredibilityaconsecutionawork.Becausethatdeviceappliestoproducetheflowingwaterlineandlaboratoryusageinthefactory,therefore,astoitsmeasuretheaccuracyandthewholemachinefunctioncontainveryhighrequest,forinsuringtodeveloptoworkofhaveaprefacetocarryon,weatcertainthesinglesliceisapplybymachinethesystemBethepremiseofthecoreofthedevelopmentunder,shouldworkwellstandardtotheconcerningthenationnationfirstofstudy,thecomprehensionandthepossibilityinvestigation.TheWhatIdoinsulateselectricresistanceandleakselectriccurrent,thesoIdoofthetestshouldmatchthetheGB4706.1domesticexpensesthewiththethesafeandtheingeneraltheuserequesttheofthethesimilarusetheelectricappliancestherequestintheseries.InthediagrampaperinthisdesignallofmeamtoadoptthissoftwareofPROTEL,forthissystemIalsowanttodoasimpleelucidation,althoughIalsolearnedthissystembefore,mainlyisdrewelectriccircuitdiagramandedittedthesparepartsdatabaseandbornnetworkformdocument.TheusageofthisdesignPROTELthissoftwareletsmegetagainagoodpromote.Keyword：LeaktheelectricInterferencerejectionOnlyflatmachineNationalstandard目录摘要ABSTRACT第1章概述.11.1主要性能指标.21.2使用条件.2第2章电性能测试装置图.3第3章测试电路的设计及工作原理.53.1国家标准GB4706.1有关泄漏电流的测试要求.53.2比例运算放大器.73.3精密整流放大电路.73.4泄漏电流测量电路的设计.83.5泄漏电流的计算和检定.93.6单片机及接口电路.103.6.1单片机的接口电路.103.6.2单片机的组成.103.7A/D转换电路.13第4章抗干扰设计.154.1干扰的产生.154.2干扰的抑制.164.3该装置的抗干扰措施.17第5章小结.19第6章致谢.19参考文献.20附录.21第0页第1章概述电气安全性能试验仪器技术指标完全取决于安全标准的要求和规定，测试对象除各类电子产品外，遍及一切电网供电或由指定的额定交直流供电的低压电器设备，这是电气安全性能试验仪器区别其他各类电子测量仪器的特点。因此，仪器的发展依赖于安全标准的发展。电性能测试装置是用于流水线上快速测试电冰箱、空调器、电风扇、洗衣机等家用电器而设计的测试装置。它可以部分取代进口的在线测试设备（如意大利梅诺尼公司生产的测试台）。该装置是由计算机控制的，智能化的综合测试仪器。该装置能根据打入键盘的指令，自动快速切换好符合有关国家标准规定的测试线路并对被测电器的各项电性能指标进行测试，测试结果由计算机处理，判别被测电器合格与否，并由数字显示，亦可将数据打印出来。在测试过程中伴有音响提示操作者，并可根据用户要求，配备通讯输出口可直接和主机通讯联网。（RS-485C通讯口）。因为RS-485的远距离、多节点（128个）以及传输线成本低的特性，使得EIARS-485已成为工业应用中数据传输的首选标准。本测试装置结构合理，工作可靠，性能稳定，维护方便。本测试装置特别加强了计算机的抗干扰措施，并且设置了自诊断、自恢复功能。因此完全排除了在线测试的严重现场干扰，能确保测试装置可靠连续工作。电气安全性能试验仪器的发展是贯彻国际国内安全标准的必然结果。自IEC65号公告电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求于1952年首次颁布并经五版、七次修订以来，全球范围内已形成IEC安全标准和美国UL安全标准两大体系。我国自70年代末期开始制订各类安全标准。80年代迅速形成了采用或等效采用IEC安全标准的国家标准体系。电气安全性能试验在电子测量仪器、广播收音机、电视机、各种音频、视频设备及家电产品、低压电器等电子、电器产品设计、制造、检验、定型、质量认证、创优及进出口等各项工作中，首先成为必须、大量、经常进行的重要项目，随之产生的专用测试仪器的需求，使得电气安全性能试验仪器具有深厚的发展基础和广阔的市场前景。第1页1.1主要技术性能本测试装置所提供的测试线路符合GB4706.192和GB4706.1-98及GB4706.1-2005家用和类似用途电器的安全通用要求，GB4706.24706.1686，GB595686家用和类似用途电器的安全特殊要求及各家用电器的国家标准。本测试装置能测试下列电性能指标及范围：2）泄漏电流：50500uA精度2%(FS)5005000uA精度2%以上测试结果显示位数为四位十进制，数字直接显示。外形：立柜式长宽高5804001200mm重量：约118Kg1.2使用条件环境温度：535相对湿度：80%供电电源：单相220V50HZ无严重震动，周围无强电磁场干扰。周围空气中不应含有足以引起腐蚀的气体及有害物质。使用时间：连续工作。自然通风良好，散热孔板不被遮蔽。第2页第2章电性能测试装置图电性能测试装置基本方框图如下2-1：图2-1键盘音响、显示、打印、通讯51系列单片机A/D转换测试电路控制电路接口电路第3页电性能测试装置电气原理图如下2-2：图2-2680公公J4J11CNCA11公公公公Z1Z2+24A/D01公公公T1OUTCAANZ0PC1LH器器器器CA1KM2102CA1KM2KM21CN1CNX01(0V)X06(232V)101AN第4页第3章各测试电路的设计及工作原理3.1国家标准GB4706.1有关泄漏电流的测试要求如下：1)在工作温度下，器具的泄漏电流不应过大，而且它的电气强度应是虚构的。2)电热器具以1.15倍的额定输入电压工作。电动器具和联合型器具以1.06倍的额定电压供电。按制造厂说明书也适用于单相电源的三相器具，可按带有三个并联电路的单相器具进行试验。保护阻抗和无线电干扰滤波器在进行该试验前断开。3)泄漏电流通过用附录G所描述电路制出的装置进行测量，测量在电源的任一极和连接金属箔的易触及金属不见之间进行。被连接的金属箔面积不超过20cm10cm，它与绝缘材料的易触及表面相接触。将选择开关分别拨到1、2的每一个位置来测量泄漏电流。泄漏电流应不超过下述值：对0类、0类和类器具0.5mA对类便携式器具0.75mA对类驻立式电动器具3.5mA对类驻立式电热器具0.75mA或0.75mA/千瓦(器具额定输入功率),两者中选较大值最大为5mA对类器具0.25mA对联合型器具,其总泄漏电流可在对电热器具或电动器具规定的限值内,二者中取最大的,但不能将二个限值相加。如果器具装有电容器,并带有一个单极开关,则应在此开关处于断开位置的情况下重复测试。如果器具装有一个在试验期间动作的热控制器,则要在控制器断开电路之前的瞬间测量泄漏电流。注:开关处于断开位置来进行试验,是为了验证连接在一个单极开关后面的电容器不产生过高的泄漏电流。推荐器具通过一个隔离变压器供电,否则器具应与地绝缘。在被测表面上,金属箔要有尽可能大的面积,但不超过规定的尺寸,如果金属箔面积小于被测表面,则将其位移测量到该表面的所有部分,器具的散热不应受此金属箔的影响。家用电器的泄漏电流是家用电器在外加电压作用下，流经绝缘部分的电流，上述测量的摇表，实际上测量的是泄漏电流，只不过以电阻形式表现出来。摇表的额定电压，如500V摇表，是指摇表空转时的端电压为500V，在测量过程中，摇表的输出电压随被测绝缘电阻不同变化很大，远低于其额定电压。因此，不能发现绝缘物硬伤、脆裂和高电阻接地等缺陷。家用电器泄漏电流测第5页试要采用专用泄漏电流仪，如用NL454型泄漏电流仪测试电冰箱的泄漏电流。对于各类家用电器，国家标准都规定了泄漏电流不应超过的上限值，产品出厂前都要进行测试。测试时施加电压为家用电器额定电压106倍，在电压施加5s内进行测量，施加试验电压的部位是家用电器带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔离的壳体之间，以及带电部件和用加强绝缘与带电部件隔离的壳体之间。如果带电部件和金属壳或金属盖之间距离小于GB470611998家用和类似用途电器的安全通用要求第291条所规定的适当间隙时，施加试验电压的部位是用绝缘材料做衬里的金属壳或金属盖与贴在衬里内表面的金属箔之间。1982年10月IEC3351第三次修正时才确定泄漏电流测试线路，并被我国国家标准采纳。安全标准规定电热器具要测热和潮湿状态下泄漏电流，电动器具要测工作温度状态下泄漏电流。附录G1一个测量泄漏电流的适合电路在图G1中给出。该电路由一个带锗二极管的整流器D和一个动线圈仪表M、用来调节电路特性的一些电阻R和电容C、以及一个用来调节仪表的电流范围的“先通后断”的开关S组成。此测量电路具有1750250的总电阻，并且用一个电容器并联，以使得电路的时间常数为225s15s。整个仪表的最敏感范围不超过1.0mA,较高的测量范围可通过仪表线圈并联无感电阻Rs获得，并同时调节串联电阻Rv使电路的总电阻R1+Rr+RV保持在规定值。其基本校验点在50HZ或60HZ频率的正弦波下，为0.25mA、0.5mA、0.75mA。注：1)电路可以有过电流保护，但所选用的方法不能影响电路的特性。2)整流器设置在0.5mA,通过跨越该整流器测得的电压降计算出电阻Rm，然后，调节电阻Rv，以给出对每个范围的电路总电阻。3)由于锗二极管比其他类型的二极管具有更低的电压降，所以使用锗二极管以造成一个更为线性的刻度，必须选择二极管的额定值以适合这个仪器所要求的最大范围，然后，由于适合于较高电流的二极管具有一个高的压降，所以这个范围不准超过25mA。4)建议开关的设置，要使得它能自动地转回到给出最高电流范围的位置上，以防止仪器的非故意损坏。5)可通过选择具有优先选用值的一些电容，并且使用串联/并联排列来构成该电容器。第6页123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Jun-2005SheetofFile:D:DZBackupofSheet3.DDBDrawnBy:DDDDMCRmRvR1SRs图G13.2