绝缘电阻测试用检测装置的制作方法

本实用新型涉及绝缘电阻检测的技术领域，尤其涉及一种绝缘电阻测试用检测装置。

背景技术：

在进行CGI物资(例如：空气开关)绝缘电阻测试过程中，目前都是应用绝缘电阻表对单个空气开关进行逐项绝缘电阻测试：首先需要接线让输入端子全部短接、输出端子全部短接，然后断开空气开关，最后分别进行第一测试项(测量输入端子与输出端子之间绝缘性能)、第二测试项(测量输入端子与外壳之间绝缘性能)、第三测试项(测量输出端子与外壳之间绝缘性能)测试，分别如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示。

依照GB/T24343-2009工业机械电气设备中绝缘电阻试验规范，每项绝缘测试时间都不应小于1min，再加上测试过程中需要连接和拆卸大量的短接线，因此人工完成单个被测设备的三项绝缘电阻测试工作最少需要6min，由于CGI物资种类、数目众多，采取目前纯人工的测试手段，耗时会特别漫长，并且时间久了导致人工疲劳会严重影响测试质量，一旦面临任务艰巨、工期紧张的测试工作时，还会影响检测完成时间。

因此，随着绝缘电阻需求增多，尤其是还需要在短时间内完成大量的绝缘电阻的是否合格的判定；本领域技术人员迫切需要一种快速的、高效的测试手段，来完成对大量绝缘电阻的检测。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的绝缘电阻测试效率低的技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够同时、高效完成多个绝缘电阻测试的绝缘电阻测试用检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案包括：

本实用新型一方面提供一种绝缘电阻测试用检测装置，其特征在于，包括：

被检测绝缘电阻安装部，设置成将多个被检测绝缘电阻以并联的方式安装在其内部；

绝缘电阻测试仪，与所述被检测绝缘电阻安装部连接，并且能够同时检测所述被检测绝缘电阻安装部内部并联安装的多个被检测绝缘电阻；

控制器，设置成向所述绝缘电阻测试仪发送启动测试的工作信号，并且接收所述多个被检测绝缘电阻的测试结果；

人机交互单元，设置成能够输入所述启动测试的工作信号，并显示所述绝缘电阻测试仪的测试结果。

本实用新型实施例优选地，所述装置还包括多个位于所述绝缘电阻测试仪和所述被检测绝缘电阻安装部之间的控制开关，所述控制器还能够向所述控制开关发送打开或者关闭的控制信号。

本实用新型实施例进一步优选地，所述控制开关为继电器，并且与所述被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个所述继电器；并且当与每个被检测绝缘电阻连接的当第一继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的当第二继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的当第三继电器导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。

本实用新型实施例进一步优选地，所述控制开关为继电器，并且与所述被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个继电器；当与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第二继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第三继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的第二继电器和第三继电器导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。

本实用新型实施例优选地，所述控制器包括AT89C51单片机，所述AT89C51单片机与所述绝缘电阻测试仪通过串行RS232-C通讯协议交换通讯信号。

本实用新型实施例优选地，所述人机交互单元设置有多个声光报警模块，当所述多个并联的被测绝缘电阻的测试结果中有测试不同的信号时，与测试不通过信号对应的声光报警模块报警和/或亮灯。

本实用新型实施例进一步优选地，所述控制开关为继电器，并且与所述被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个所述继电器；并且当向与每个被检测绝缘电阻连接的当第一继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当向与每个被检测绝缘电阻连接的当第二继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当向与每个被检测绝缘电阻连接的当第三继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。

本实用新型进一步实施例优选地，所述控制开关为继电器，并且与所述被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个继电器；当向与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第二继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当向与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第三继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当向与每个被检测绝缘电阻连接的第二继电器和第三继电器发送导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。

采用本专利申请提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中的一种：

1、通过控制器控制绝缘电阻测试仪，使得多个并联的被测绝缘电阻同时被检测，大大加快测试效率。

2、通过控制器控制继电器的开关，实现对绝缘电阻状态测试的自动切换，避免手动接线浪费过多时间。

3、在测试不通过的时候，采用折半查找算法进行再次测试，相对于逐个测试，能够更快速找到不合格的绝缘电阻。

本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1(a)、图1(b)、图1(c)为现有技术中的绝缘电阻测试连线的示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种绝缘电阻测试用检测装置的结构框图。

图3为本实用新型实施例提供的一种绝缘电阻测试用检测装置的电路图。

图4为本实用新型另一实施例提供的一种绝缘电阻测试用检测装置的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本实用新型，而非对本实用新型的限定性解释；并且只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述：

实施例

如图2所示，本实施例提供一种绝缘电阻测试用检测装置，该装置包括：

被检测绝缘电阻安装部，设置成将多个被检测绝缘电阻110、120、130以并联的方式安装在其内部；优选地，被检测绝缘电阻安装部能够并联的容纳10个被检测绝缘电阻，且被测绝缘电阻为空气开关的绝缘电阻。

绝缘电阻测试仪400，与被检测绝缘电阻安装部连接，并且能够同时检测被检测绝缘电阻安装部内部并联安装的多个被检测绝缘电阻；绝缘电阻测试仪能够对CGI(指未按基本部件设计和制造，影响安全功能的结构、系统、部件或零件)物资进行绝缘电阻测试的设备，例如型号为HIOKI ST5520的绝缘电阻测试仪。

控制器200，设置成向绝缘电阻测试仪400发送启动测试的工作信号，并且接收多个被检测绝缘电阻的测试结果；优选地，控制器200包括作为发送控制指令、接收反馈结果以及进行适当逻辑运算用的单片机，例如采用ATMEL公司生产的AT89C51型号的单片机，该型号为高性价比的CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复檫写的只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器，32个可编程I/O口，2个16位定时/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，兼容MCS-51指令集，支持C语言编程，技术成熟、稳定，且易上手，完全满足轻量级工业控制系统的开发需求；并且考虑HIOKI ST5520的绝缘电阻测试仪支持RS232-C通讯协议，开放了串口远程控制功能，因此使用单片机通过RS232-C通讯协议，实现对绝缘电阻测试仪远程控制。

人机交互单元300，设置成能够输入启动测试的工作信号，并显示绝缘电阻测试仪的测试结果。

本实施例优选地，绝缘电阻测试用检测装置还包括多个位于绝缘电阻测试仪和被检测绝缘电阻安装部之间的控制开关，控制器还能够向控制开关发送打开或者关闭的控制信号。进一步优选地，控制开关为继电器，并且与被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个继电器；并且当与每个被检测绝缘电阻连接的当第一继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的当第一继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的当第一继电器导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。

具体地，如图3、图4所示，本实施例提供的测试装置使用AT89C51单片机系统作为微控制单元，由10个GPIO管脚并行控制10组(每组3个)固态继电器的通断，每组固态继电器(每组3个)的输出端串接一个被测试绝缘电阻形成一路测试通道；并且分成三次，每次都需要一组继电器中的一个打开；优选地，当与每个被检测绝缘电阻连接的当第一继电器(每组中的第一个继电器)导通时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的当第二继电器(每组中的第二个继电器)导通时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的当第三继电器(每组中的第三个继电器)导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能；每次共10路测试通道，10路测试通道采取并联方式与ST5520型绝缘电阻测试仪正负极性接线柱相接，AT89C51通过RS-232C与ST5520实现串行通讯，可以向ST5520发送测试指令并接收测试结果，根据接收到的测试结果采用优化算法自动发送控制指令，一次可快速自动完成10个被测绝缘电阻测试工作。当需要切换不同的状态测试(例如，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能)，例如图4所示，当所有的继电器1导通时，就可以完成10个被测绝缘电阻中绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能是否合格；当所有的继电器2导通时，就可以完成10个被测绝缘电阻中绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能是否合格；当所有的继电器3导通时，就可以完成10个被测绝缘电阻中测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能是否合格；可以实现不同状态检测自动切换，无需手动切换连线。使测试效率得到大幅提高，尤其在进行大批量物资的绝缘电阻测试工作时，优势更为显著。

如图3所示，人机交互单元设置有多个声光报警模块，当多个并联的被测绝缘电阻的测试结果中有测试不同的信号时，与测试不通过信号对应的声光报警模块报警和/或亮灯。更具体地，每完成一组测试(例如10个被测绝缘电阻的最终测试)，都有声光报警，蜂鸣器发声，指示灯点亮，相应通道指示灯点亮表示该通道测试通过，未点亮表示该通道测试不通过；该功能由AT89C51 P0口的0～7管脚以及P2口的6～7管脚分别控制；测试人员通过按键发送硬中断给AT89C51，通知AT89C51进行下一组测试活动。

本实施例优选地，上述控制开关为继电器，并且与被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个继电器；但是作为另一种有选的方案，当与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第二继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第三继电器导通时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当与每个被检测绝缘电阻连接的第二继电器和第三继电器导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。这种情况，类似将图1(a)、图1(b)、图1(c)中的绝缘电阻表替换成“绝缘电阻测试仪”，而绝缘电阻测试仪与被测绝缘电阻(空气开关)组成不同的连接之路中，一端(输入端)支路中连接有第一继电器，另一端(输出端)支路中连接有第二继电器，接地端之路中连接有第三继电器。更进一步优选地，控制器包括AT89C51单片机，AT89C51单片机与绝缘电阻测试仪通过串行RS232-C通讯协议交换通讯信号。

本实施例优选地，控制器设置有定时模块，并且通过定时模块，使得控制器在从发送启动测试的工作信号之后，预定时间之后，才开始接收绝缘电阻测试仪的测试结果。

本实施例优选地，每次测试后，预定时间之后，每个被测绝缘电阻两端不再产生测试电压，与每个被测绝缘电阻对应测试通道的IO管脚写为0，输出变为低电平，并且与继电器的输出端处于高阻状态。

更具体地，采用如图3和图4所示的技术方案，其设计原理为：

1、输出控制过程：使用AT89C51 P1口的0～7管脚，以及P2口的0～1管脚，配置为输出口(内部带上拉电阻)，分别连接固态继电器的输入A，GND连接固态继电器的输入B，固态继电器的输出C接绝缘电阻测试仪的正极性接线柱，固态继电器的输出D接被测绝缘电阻的测试点1，被测绝缘电阻的测试点2接绝缘电阻测试仪的负极性接线柱，这样IO管脚可控制10组固态继电器的通断状态，10组固态继电器连同被测绝缘电阻采取并联方式接入到绝缘电阻测试仪的正负两端。

初始化：每个IO管脚初始化为0，输出低电平，继电器的输出为高阻状态，每个绝缘电阻测试回路处于断开状态；

每次测试前：按测试要求设置对应通道的IO管脚写为1，输出高电平，继电器的输出端接通，此时由于单片机尚未发送测试指令到绝缘电阻测试仪，绝缘电阻测试仪正负两端无测试电压；

每次测试中：对应测试通道的IO管脚写为1，输出保持为高电平，继电器的输出端接通，单片机发送测试指令到绝缘电阻测试仪，绝缘电阻测试仪正负两端产生测试电压，形成测试回路；

每次测试后：测试达到设定时间(1min)后，绝缘电阻测试仪正负两端不再产生测试电压，此时对应测试通道的IO管脚写为0，输出变为低电平，继电器的输出端处于高阻状态。

2、通讯机制：由于HIOKI ST5520型绝缘电阻测试仪支持RS232-C通讯协议，开放了串口远程控制功能，因此使用单片机实现对其远程控制成为可能。

通过使用HIOKI提供的ST5520 Sample Application(ST5520远程控制应用程序，可发送指令并接受反馈)配合串口调试助手工具，经多次试验发现，ST5520远程控制应用程序与ST5520之间以帧为通讯单位，帧的定义采用定长包形式，每帧有8个字节。根据功能分为：发送帧和接收帧，帧格式具体如下：

1)、帧格式：起始字节+帧命令+帧内容+校验。

2)、起始字节：0XFF。

3)、帧命令：该帧的功能(1个字节)。

4)、帧内容：帧的内容(3个字节)。

5)、校验：起始字节、总字节数、帧命令、帧内容所有字节的校验和。

6)、其他相关：

波特率：9600bps；

字节格式：1起始位+8数据位+无校验位+1结束位；

逻辑电平：RS232-C。

因此，可根据ST5520的通讯帧格式，设计专门用于AT89C51串行通讯发送与接收的函数或子程序，用来解析通讯数据并组包通讯数据，向ST5520发送控制指令，比如发送测试开始指令、设置比较器的上下限值(用于结果判定)等，并可以接收ST5520的测试结果输出，比如测试结果数值、判定结果(PASS\U.FAIL\L.FAIL)等。

测试过程中，还使用到AT89C51的定时器，用以计时不到1min，略小于ST5520的测试时间，在小于1min的时间内，AT89C51处于延时等待的时间，AT89C51与ST5520之间不进行通讯，直到ST5520一个测试过程即将结束，这种设计可有效降低通讯处理过程对单片机系统内存负荷产生的压力。

3、控制逻辑：在进行嵌入式软件设计中，应采用优化算法，以实现最佳、最快的测试策略。

a)、第一次测试，采用10路被测绝缘电阻并联同时测量，输出结果大于等于单个被测绝缘电阻的绝缘电阻的1/10时(以此类推，实际测试时应设定容限，通过设置ST5520比较器的上下限值来实现)，即可判断绝缘电阻合格，绝大多数CGI物资在第一次测试即能完成测试。

b)、第二次测试，针对第一次测试反馈失败(不合格)的情况，此时采取折半查找算法分成第一阶段和第二阶段测试，第一阶段为前5路被测绝缘电阻并联同时测量，第二阶段为后5路被测绝缘电阻并联同时测量，其中还隐含了“非此即彼”的冗余度，应滤除这种冗余，举例：已知第一次测试10路并联测试不通过，开启第二次测试，发现前5路并联测试通过，那么后5路并联测试则无需再测试，不用测试即可判定后5路并联测试不通过，直接开启第三次测试；

c)、第三次测试，针对第二次测试反馈FAIL的情况，此时又分成第一阶段和第二阶段测试，第一阶段为5路通道中的前3路被测绝缘电阻并联同时测量，第二阶段为后5路通道中的后2路被测绝缘电阻并联同时测量，滤除“非此即彼”的冗余度；

d)、继续开启第四次、第五次等测试，直至获得所有通道的测试状态。

实际测试中，达到三次以上测试次数的情形十分罕见，但为了达到最高的测试覆盖率，必须进行上述设计，并且实际上不会影响到测试效率，因为出现多次的测试未通过，即宣告该批GCI物资的检验不通过。

需要说明的是，本实施例优选地提供了型号为HIOKI ST5520的绝缘电阻测试仪；本领域技术人员想到，还可以设置多个绝缘电阻测试仪同时测试多组被测绝缘电阻；这些都属于本申请的保护范围。

本实施例优选地，控制开关为继电器，与被检测绝缘电阻安装部中每个被检测绝缘电阻连接有三个继电器；当向与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第二继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输入端子与输出端子之间绝缘性能；当向与每个被检测绝缘电阻连接的第一继电器和第三继电器发送导通信号时，测试绝缘电阻输入端子与外壳之间绝缘性能；当向与每个被检测绝缘电阻连接的第二继电器和第三继电器发送导通时，测试绝缘电阻输出端子与外壳之间绝缘性能。

采用本专利申请提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中的一种：

1、通过控制器控制绝缘电阻测试仪，使得多个并联的被测绝缘电阻同时被检测，大大加快测试效率。

2、通过控制器控制继电器的开关，实现对绝缘电阻状态测试的自动切换，避免手动接线浪费过多时间。

3、在测试不通过的时候，采用折半查找算法进行再次测试，相对于逐个测试，能够更快速找到不合格的绝缘电阻。

4、每次测试后，预定时间之后，每个被测绝缘电阻两端不再产生测试电压，即控制器在预定时间段内处于延时等待的状态，不与被测绝缘电阻进行通讯，直到预定时间达到(被测绝缘电阻测试过程即将结束)；这样能够有效降低通讯处理过程对控制器对应控制系统内存负荷产生的压力。

最后需要说明的是，上述说明仅是本实用新型的最佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本实用新型技术方案保护的范围。