专利名称：蓄电池对地绝缘检测仪的制作方法
技术领域：
该实用新型用于检测铁路内燃、电力机车、动车组或铁路客车车辆等启动照明用端电压为0～150V蓄电池对地绝缘状态的一种仪器，其测量参数是对地绝缘电阻。
目前，国际、国内传统的蓄电池对地绝缘的检测是采用指针式万用表，通过测量蓄电池端电压，正、负端对地电压，然后利用公式Rx＝［V／(V＋＋V－)－1］ R内，计算出蓄电池的对地绝缘电阻。
式中Rx为蓄电池对地绝缘电阻；V为蓄电池端电压；V＋为蓄电池正端对地电压；V－为蓄电池负端对地电压；R内为万用表的内阻。
这种传统的测量方法主要存在精度低、误差大、测量次数繁多，不能直接显示绝缘值，还必须经人工计算等缺点。
本实用新型的目的是为取代传统繁琐的测量方法，达到快速精确地测量蓄电池的对地绝缘状态。
蓄电池对地绝缘检测仪的技术方案是这样实现的它是由电源电路1、采样保持电路2、综合运算电路3、除法电路4、参数校正电路5、电压测量电路6、数字电压表驱动电路7、液晶显示器8构成(如
图1方框图)。电源电路1将＋15V电源变为＋9V电源，通过电源电路中的电容C4的正端接到数字电压表驱动电路中，作为数字电压表驱动电路7的工作电源。
采样保持电路2它通过开关K1的断开和闭合测量蓄电池不同外接状态下的自然地对负端的电压，并将此电压信号储存起来，送到综合运算电路3中去进行运算，它的输入端为两个表笔A与B，可分别接蓄电池的负端和自然地，它的两个输出端即IC1B和IC1C的输出端分别接综合运算电路3的R7和R10。综合运算电路3接收采样保持电路2送来的电压信号通过运算产生除法电路4所需要的Vx和Vy，经综合运算电路3处理后将Vx和Vy输送到除法电路4中。综合运算电路3中的IC2A和IC2C的输出端分别接除法电路4中的R21和R25。除法电路4接收综合运算电路3产生的Vx和Vy完成Vx÷Vy运算，并将运算结果送到参数校正电路5中，在此电路中有一精密电位器CW1，可通过CW1的调节完成整个电路的调零。除法电路4中的IC3A的输出端和参数校正电路5中的R28相接，将运算结果送入参数校正电路。参数校正电路5接收除法电路4的输出信号，对以前测量的误差进行调整，并通过比例放大去驱动数字电压表驱动电路。参数校正电路5中的IC3C的输出端接有开关K2，并与开关K2静触点2相连，开关K2的动触点1和数字电压表驱动电路的模拟输入端相连，将参数校正好的电压信号送到数字电压表驱动电路7中。电压测量电路6中的IC3D的输出端与参数校正电路中的开关K2的静触点3相连。数字电压表驱动电路7通过参数校正电路中开关K2的动作分别测量绝缘电阻和被测电压值，并驱动液晶显示器8。
蓄电池对地绝缘检测仪的基本检测原理是将该检测仪的检测笔之一接于蓄电池的负端或正端，另一检测笔接于蓄电池载体的自然地上，通过改变绝缘检测仪内部专用精密电阻的阻值得出两个不同的电压值，将两个电压值进行运算(由绝缘检测仪内部电路实现)得出蓄电池对地绝缘电阻，在液晶显示器上直接显示出来，以此来判断蓄电池对地绝缘状态是否良好。
本实用新型取代了传统繁琐的测量方法，具有检测速度快、精确度高等优点，还具有0－－－199V电压测量功能，在绝缘电阻不符合要求时，可通过测量蓄电池正端或负端对地电压的方法，对接地部位进行判断，为蓄电池的对地绝缘检测提供了一种新型绝缘检测仪器。
现利用附图详细描述本实用新型的最佳实施例。
图1为蓄电池对地绝缘检测仪的方框图，图2为蓄电池对地绝缘检测仪的采样保持电路图，图3为蓄电池对地绝缘检测仪的综合运算电路图，
图4为蓄电池对地绝缘检测仪的除法电路图，图5为蓄电池对地绝缘检测仪的参数校正电路图，图6为蓄电池对地绝缘检测仪的电压测量电路图，图7为蓄电池对地绝缘检测仪的电源电路图。
蓄电池对地绝缘检测仪的采样保持电路，如图2所示，采样部分通过将双刀双掷开关K1置于不同的位置，测量获得在不同的外接电阻情况下，被测蓄电池正端或负端对自然地之间的两个电压值。保持部分将采样获得的两个电压储存起来，以备综合运算所用。电阻R1一端连接测笔A，另一端连接测笔B；电阻R2和双刀双掷开关K1的一个刀臂串联后与R1并联，电阻R2接K1的触点1，电阻R1接K1的触点3，电阻R1和电阻R2的阻值相同，均为精密电阻。实施测量时，通过开关K1的断开和接通在R1两端产生除0V以外的两个不同的电压值V01和V02；电阻R3一端接于测笔B上，另一端接于集成运算放大器IC1A的同相输入端；电阻R4一端接于另一测笔A上，另一端接于IC1A的反相输入端；电阻R5一端接于IC1A的同相输入端，另一端接电源公共端；电阻R6一端接于IC1A的反相输入端，另一端接于IC1A的输出端。电阻R3、R4、R5、R6和IC1A构成差分放大器，实施测量时，在其输出端获得两个不同的对电压V01和V02放大了的适合后期运算的电压值V1和V2。
双刀双掷开关K1的触点11接于IC1A的输出端，其触点12接于集成运算放大器IC1B的同相输入端，触点13接于集成运算放大器IC1C的同相输入端，在正常情况下，双刀双掷开关K1的两个动触点与四个静触点之间必有两个闭合、两个断开。
电解电容C1的正端接于IC1B的同相输入端，另一端接电源公共端，IC1B的反相输入端和输出端短接。电解电容C2的正端接于IC1C的同相输入端，负端接电源公共端，IC1C的反相输入端和输出端短接。
IC1B和C1、IC1C和C2构成两个相互独立的保持电路。通过双刀双掷开关K1两组动静触点的闭合与断开，分别将IC1A输出的电压V1和V2输入到两个保持电路中去对电容C1和C2进行充电，由于C1和C2放电回路的电阻极大，使得在IC1B和IC1C的输出端保持输出两个不同的电压值V1和V2，V1和V2将输入到综合运算电路中进行综合运算。
综合运算电路如图3所示，包括两个相同的反相器电路和两个相同的加法运算电路。反相器电路和加法运算电路构成综合运算电路，对从采样保持电路输出的电压值V1和V2进行综合运算后，产生另外两个不同的电压值Vx和Vy。
综合运算电路中电阻R7一端接于采样保持电路中IC1B的输出端，另一端接于IC1D的反相输入端，电阻R8一端接于IC1D的反相输入端，另一端接于IC1D的输出端，电阻R9一端接于IC1D的同相输入端，另一端接于电源公共端。IC1D和R7、R8、R9共同构成反相器电路。
电阻R10一端接于采样保持电路IC1C的输出端，另一端接于集成运算放大器IC2B的反相输入端，电阻R11一端接于IC2B的反相输入端，另一端接于IC2B的输出端。电阻R12一端接于IC2B的同相输入端，另一端接电源公共端。IC2B和R10、R11、R12共同构成反相器电路。电阻R13一端接采样保持电路IC1C的输出端，另一端和R14、R15相连共接运算放大器IC2A的反相输入端，R14的另一端接IC1D输出端，R15的另一端接于IC2A的输出端，电阻R16一端接于IC2A的同相输入端，另一端接于电源公共端。IC2A和R13、R14、R15、R16共同构成加法运算器电路。
电阻R17的一端接于采样保持电路IC1B的输出端，另一端和R18、R19相连共同接于集成运算放大器IC2C的反相输入端，R18的另一端接于IC2B的输出端，R19的另一端接于IC2C的输出端，R20的一端接IC2C的同相输入端，另一端接电源公共端。IC2C和R17、R18、R19、R20共同构成加法运算器电路。
通过对电压V1和V2的综合运算，在正确选择R7－－R20阻值的情况下，IC2A和IC2C分别输出两个不同的电压信号，其中
Vx＝2V1－V2，Vy＝v2－v1。Vx和Vy将输入到除法电路4中做进一步的处理。
除法运算电路如图4所示，通过乘法器和运算放大器的结合使用完成除法运算。
为保证乘法器的输入端均为正值，用了由IC2D及其外围元件组成的反相器。IC3A和IC4及其外围元件组成除法电路完成Vx÷Vy运算。－Vy Voc K＝－Vx Voc＝Vx÷(K Vy) K－－－乘法器的放大倍数 Voc－－－除法电路的输出电压信号除法运算电路中，电阻R21的一端接综合运算电路IC2C的输出端，R21的另一端和R22的一端相连并同时接到IC2D的反相输入端，R22的另一端接IC2D的输出端，IC2D的同相输入端通过R27接到电源公共端，IC2D的输出端通过电阻R24接到IC3A的反相输入端。电阻R25的一端接于综合运算电路的IC2A的输出端，另一端接乘法器集成块IC4的6脚，IC4的1脚通过电阻R26接运算放大器IC3A的输出端，IC4的7脚、8脚、10脚接于电源公共端，CW1的滑动端接IC4的9脚，非滑动端接在IC4的2脚和5脚，2脚和5脚分别和＋15V、－15V电源相接，IC4的3脚和4脚接在一起并通过电阻R23和运算放大器IC3A的同相输入端相接，除法运算的结果由IC3A的输出端送到参数校正电路进行校正。
参数校正电路如图5所示，通过运算放大器IC3B和IC3C及其外围元件对前面整套参数的误差进行比例调节，以适应数字电压表驱动电路的输入工况。
由除法电路输出的Voc电压信号通过电阻R28输送到参数校正电路，R28的一端接除法运算电路IC3A的输出端，另一端和精密可调电位器CW2的滑动端及一非滑动端相连接共同接到IC3B的反相输入端，CW2的另一非滑动端接到IC3B的输出端，IC3B的同相输入端通过电阻R29接电源公共端，IC3B输出端通过R30接到IC3C的反相输入端，R32并联接于IC3C的反相输入端和输出端之间，IC3C的同相输入端经R31接电源公共端，IC3C的输出端与开关K2的静触点2相接，开关K2的动触点1和数字电压表驱动电路模拟输入端相接(数字电压表驱动电路为标准电路，图中未画出)，将校正好的信号送到数字电压表驱动电路。
电压测量电路如图6所示，参数校正电路中开关K2的静触点3接于电压测量电路IC3D的输出端，如将开关K2的动触点1接通开关K2的静触点3，便将电压测量电路接通数字电压表驱动电路的模拟输入端。精密可调电位器CW3的一非滑动端和测压孔(＋)相接，CW3的另一非滑动端和测压孔(－)相连，并接电源公共端，CW3的滑动端经R33接运算放大器IC3D的同相输入端，电阻R34并联接于IC3D的反相输入端和输出端，IC3D的输出端接参数校正电路中开关K2的静触点3，开关K2的1、3触点接通后通过数字电压表驱动电路驱动液晶显示器显示所测电压值的大小，测电压时可用测量绝缘时所用的表笔，只要更换测孔就可以了。
蓄电池对地绝缘检测仪是由电源电路1将＋15V电源变为＋9V电源，通过电源电路中的电容C4的正端接到数字电压表驱动电路中，作为数字电压表驱动电路7的工作电源。
采样保持电路它的输入端为两个表笔A与B，可分别接蓄电池的负端和自然地。通过开关K1的断开和闭合测量蓄电池不同外接电阻状态下的自然地对负端的电压产生出两个不同的电压值V1和V2，并将此电压信号储存起来，送到综合运算电路中去进行运算。综合运算电路通过对电压V1和V2的综合运算，在正确选择R7～R20阻值的情况下，IC2A和IC2C分别输出两个不同的电压信号Vx和Vy，Vx和Vy将输入到除法电路中做进一步的处理。除法电路接收综合运算电路产生的Vx和Vy完成Vx÷Vy的运算，将运算结果送到参数校正电路，参数校正电路接收除法电路的输出信号，对以前测量的误差进行调整，并通过比例放大，去驱动数字电压表驱动电路，数字电压表驱动电路通过开关K2的动触点1和静触点2接通，测量蓄电池对地绝缘电阻值，并驱动液晶显示器进行显示。
电压测量电路测量电压时，须将参数校正电路中的开关K2打到测压位，这时开关K2的动触点1接通开关K2的静触点3。精密可调电位器CW3的一非滑动端和测压孔(＋)相接，CW3的另一非滑动端和测压孔(－)相连，并接电源公共端，CW3的滑动端经R33接运算放大器IC3D的同相输入端，电阻R34并联接于IC3D的反相输入端和输出端，IC3D的输出端和参数校正电路开关K2的静触点3相接，接通数字电压表驱动电路的模拟输入端通过数字电压表驱动电路驱动液晶显示器显示所测电压值的大小，测电压时可用测量绝缘时所用的表笔，只要更换测孔就可以了。
权利要求1.一种用于检测铁路内燃、电力机车或铁路客车车辆蓄电池对地绝缘状态的蓄电池对地绝缘检测仪，其特征在于它是由电源电路1、采样保持电路2、综合运算电路3、除法电路4、参数校正电路5、电压测量电路6、数字电压表驱动电路7、液晶显示器8连接构成。采样保持电路2的输入端为两个测笔A和B，它的两个输出端即IC1∶B和IC1∶C的输出端分别接综合运算电路3中的R7和R10。综合运算电路3的两个输出端即IC2∶C和IC2∶A的输出端分别接除法电路4的R21和R25。除法电路4中的IC3∶A的输出端接参数校正电路5的开关K2静触点2，电压测量电路6中的IC3∶D的输出端接参数校正电路5中的开关K2静触点3。
2.根据权利要求1所述的蓄电池对地绝缘检测仪，其特征在于采样保持电路中电阻R1一端连接测笔A，另一端连接于另一测笔B上；电阻R2和双刀双掷开关K1的一个刀臂串联后与R1并联，电阻R2接K1的触点1，电阻R1接K1的触点3，电阻R1和电阻R2的阻值相同。电阻R3一端接于一个测笔B上，另一端接于集成运算放大器IC1A的同相输入端，电阻R4一端接于另一测笔A上，另一端接于IC1A的反相输入端，电阻R5一端接于IC1A的同相输入端，另一端接电源公共端；电阻R6一端接于IC1A的反相输入端，另一端接于IC1A的输出端。双刀双掷开关K1的触点11接于IC1A的输出端，其触点12接于集成运算放大器IC1B的同相输入端，触点13接于集成运算放大器IC1C的同相输入端。电解电容C1的正端接于IC1B的同相输入端，另一端接电源公共端；电容C2的正端接IC1C的同相输入端，另一端接电源公共端。IC1B的反相输入端和输出端短接，IC1C的反相输入端和输出端短接。
3.根据权利要求1所述的蓄电池对地绝缘检测仪，其特征在于综合运算电路中电阻R7一端接于采样保持电路中IC1B的输出端，另一端接于IC1D的反向输入端；电阻R8一端接于IC1D的反向输入端，另一端接IC1D的输出端；电阻R9一端接于IC1D的同相输入端，另一端接于电源公共端；电阻R10一端接于采样保持电路IC1C的输出端，另一端接于IC2B的反相输入端；电阻R11一端接于IC2B的反相输入端，另一端接于IC2B的输出端；电阻R12一端接于IC2B的同相输入端，另一端接电源公共端；电阻R13一端接采样保持电路IC1C的输出端，另一端和R14、R15相连共同接于IC2A的反相输入端，R14的另一端接IC1D的输出端，R15的另一端接于IC2A的输出端；电阻R16一端接于IC2A的同相输入端，另一端接电源公共端；电阻R17的一端接于采样保持电路IC1B的输出端，另一端和R18、R19相连共同接于IC2C的反相输入端；R18的另一端接IC2B的输出端，R19的另一端接于IC2C的输出端；R20的一端接IC2C的同相输入端，另一端接电源公共端。
4.根据权利要求1所述的蓄电池对地绝缘检测仪，其特征在于除法运算电路中电阻R21的一端接综合运算电路IC2C的输出端，R21另一端和R22的一端相连并同时接到IC2D的反相输入端；R22的另一端接IC2D的输出端，IC2D的同相输入端通过R27接到电源公共端，IC2D的输出端通过电阻R24接到IC3A的反相输入端；电阻R25的一端接综合运算电路IC2A的输出端，另一端接乘法器集成块IC4的6脚，IC4的1脚通过电阻R26接运算放大器IC3A的输出端，IC4的7脚、8脚、10脚接于电源公共端，CW1的滑动端接IC4的9脚，两非滑动端接在IC4的2脚和5脚，2脚、5脚分别和＋15V、－15V电源相接，IC4的3脚和4脚接在一起并通过电阻R23和运算放大器IC3A的同相输入端相接。
5.根据权利要求1所述的蓄电池对地绝缘检测仪，其特征在于参数校正电路R28的一端接除法运算电路IC3A的输出端，另一端和精密可调电位器CW2的滑动端及一非滑动端相连接，共同接到IC3B的反相输入端，CW2的另一非滑动端接到IC3B的输出端，IC3B的同相输入端通过电阻R29接电源公共端，IC3B输出端通过R30接到IC3C的反相输入端，R32并联接于IC3C的反相输入端和输出端，IC3C的同相输入端经R31接电源公共端，IC3C的输出端与开关K2的静触点2相接，开关K2的动触点1和数字电压表驱动电路模拟输入端相接开关K2的静触点3接于电压测量电路IC3D的输出端。
专利摘要蓄电池对地绝缘检测仪用于检测蓄电池对地绝缘状态的一种仪器。它是由电源电路、采样保持电路、综合运算电路、除法电路、参数校正电路、电压测量电路、数字电压表驱动电路和液晶显示器连接构成。采样保持电路的输入端为两个表笔A与B，通过开关K1置于不同的位置测量蓄电池不同外接电阻状态下的自然地对负端的电压。主要优点是取代了传统繁琐的测量方法，达到快速精确地测量蓄电池(组)的对地绝缘状态。
文档编号G01R27/02GK2188213SQ9424018
公开日1995年1月25日 申请日期1994年4月13日 优先权日1994年4月13日
发明者王新春, 刘杰民, 王建彪 申请人:王新春, 刘杰民