一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置与方法。该装置包括采样电阻、限流电阻、各包含多个单刀单掷开关的第一开关矩阵和第二开关矩阵、高压激励源、电压采样单元、控制单元。利用该装置对导电滑环进行测试时，首先通过每一抽头相对其它所有抽头短接点的绝缘电阻测试，初步缩小缺陷位置的范围；再利用二分法原理快速定位存在缺陷的抽头组合。本发明专利技术能够有效减少单个导电滑环测试所需时间，提升产品检测效率。产品检测效率。产品检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置与方法


[0001]本专利技术属于测试仪器领域，特别涉及一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置与方法。

技术介绍

[0002]导电滑环是一种电器产品，用于相对转动结构的电气连接，以解决需要无限制旋转时的导线缠绕问题。导电滑环的种类很多，包括过孔导电滑环、帽式导电滑环、微型导电滑环、以太网导电滑环、直插式导电滑环等，在安防、电力、仪器等多个领域行业有广泛应用。
[0003]导电滑环器件上一般会在圆柱形绝缘材料上安装几个到几十个滑环，滑环之间的绝缘强度对其耐压性能有重要影响。滑环短路和滑环材料缺陷，如灌胶时出现裂纹、孔洞等，都有可能导致导电滑环器件的绝缘性能下降。为了检测导电滑环产品的绝缘电阻或耐压能力，传统上使用绝缘电阻测试仪或绝缘耐压测试仪对各环之间的绝缘阻抗进行测试。测试时，测试仪连接被被测试的两个滑环抽头，根据该产品的耐压指标要求，在两环之间施加电压。在此情况下测量两环之间的绝缘电阻，该绝缘电阻值应大于规定值(如10MΩ)。对于有多个滑环的器件，每两个滑环之间的绝缘电阻均应符合要求。
[0004]随着技术的发展，目前导电滑环器件的环数可以几十达到上百个。然而，环数的增长导致需要检测的抽头组合数呈指数级增长。例如，10环的导电滑环仅需测试组绝缘电阻值，而100环的导电滑环则需要测试组绝缘电阻值。测试量的急剧增长导致导电滑环的测试效率降低，最终影响生产效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中不能快速且高效地获取所有导电滑环抽头间绝缘电阻的数值问题，提供了一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置与方法。
[0006]本专利技术所涉及的装置包括与滑环抽头数N数量相等的采样电阻和限流电阻、N个单刀双掷开关的第一开关矩阵、两个N选1开关的第二开关矩阵、高压激励源、电压采样单元和控制单元。
[0007]每个限流电阻的一端与一个滑环抽头相连接，另一端则与采样电阻串联后，连接至第一开关矩阵中一个单刀双掷开关的不动端；
[0008]第一开关矩阵中所有单刀双掷开关的第一动端短接至一点并与高压激励源的第一输出端相连接；第一开关矩阵中所有单刀双掷开关的第二动端短接至另一点并与高压激励源的第二输出端相连接；
[0009]第一个N选1开关的N个动端分别连接采样电阻的一端，第二个N选1开关的N个动端分别连接采样电阻的另一端；第一个N选1开关的不动端、第二个N选1开关的不动端与电压采样单元连接；
[0010]控制单元通过数字控制总线分别与第一开关矩阵的控制端、第二开关矩阵的控制
端以及电压采样单元的控制端相连。
[0011]优选的，所述的第一开关矩阵中的单刀双掷开关为SPDT型继电器或模拟开关。
[0012]优选的，所述的第二开关矩阵中的N选1开关为MUX型模拟开关或多个继电器的组合。
[0013]优选的，所述的高压激励源为高压包，高压激励源的参考电位与采样单元的参考电位相连。
[0014]优选的，所述的数字控制总线中包含隔离器
[0015]本专利技术所涉及的方法包括以下步骤：
[0016]步骤1：设定滑环任意两抽头间绝缘阻抗合格阈值R
th
。
[0017]步骤2：在滑环所有抽头与采样电阻串联的支路中，取未测过的一个采样电阻抽头作为独立抽头，并将剩余支路的采样电阻抽头短接至一点。
[0018]步骤3：测量独立抽头与短接点之间的并联绝缘电阻，检查所测得绝缘电阻值是否大于R
th
/(N
‑
1)，是则转向步骤2；否则继续下一步。
[0019]步骤4：测量被并联各支路的绝缘电阻，其中低于R
th
的测量结果所对应支路为故障支路。
[0020]步骤5：如全部支路都作为独立端测试过，则结束；否则跳转会步骤2。
[0021]优选的，步骤2具体为：通过控制单元发送控制信号，驱动第一开关矩阵中与采样电阻抽头相连的开关不动端与第一动端导通，同时将剩余开关的不动端与第二动端导通。
[0022]优选的，步骤3中测量独立抽头与短接点之间的并联绝缘电阻具体是：控制单元发送控制信号，驱动第二开关矩阵中的两路N选1开关均选通独立抽头对应采样电阻两端所连接的开关动端；通过电压采样单元对采样电阻两端电压进行采样，控制器读取采样数据并按照下式计算绝缘电阻数值：
[0023][0024]式中，Uo是高压激励源的输出电压值，Ups是采样电阻两端电压，Rps是采样电阻值。
[0025]优选的，步骤4中测量被并联各支路的绝缘电阻具体是：控制单元发送控制信号，驱动第二开关矩阵中的两路N选1开关均选通被测支路采样电阻两端所连接的开关动端；通过电压采样单元对采样电阻两端电压进行采样，控制器读取采样数据并按照下式计算绝缘电阻数值：
[0026][0027]式中，Uo是电压激励源的输出电压值，Ubs是当前支路采样电阻两端电压，Rbs是当前支路采样电阻值。
[0028]本专利技术的有益效果：本专利技术首先通过每一抽头相对其它所有抽头短接点的绝缘电阻测试，初步缩小缺陷位置的范围；再利用二分法原理快速定位存在缺陷的抽头组合。据此本专利技术能够有效减少单个导电滑环测试所需时间，提升产品检测效率。
附图说明
[0029]图1为导电滑环绝缘电阻快速测量装置原理图。
[0030]图2为导电滑环绝缘电阻快速测量方法流程图。
具体实施方式
[0031]为便于理解本专利技术实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本专利技术，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本专利技术。
[0032]如图1所示，在该实施例中，导电滑环绝缘电阻快速测量装置所应用产品线为6抽头导电滑环，测试电压为250V，导电滑环任意两抽头间的绝缘电阻不得低于10MΩ。
[0033]本实施例的装置中，采样电阻和限流电阻的阻值比例由测试电压和电压采样单元的输入范围决定，当高压激励源为250V、电压采样单元输入范围为
±
5V时，采样电阻与限流电阻的比例不应超过1:49，以此保证电压采样单元的输入信号不超过量限。同时考虑输入信号的有效分辨率要尽可能高，因此确定采样电阻和限流电阻值分别为300Ω和15kΩ。
[0034]第一开关矩阵包含6个单刀双掷开关，开关选型均为耐压300V以上的单刀双掷干簧高压继电器。第二开关矩阵包含两个耐压300V以上的6选1高压MUX型模拟开关。
[0035]每个限流电阻的一端分别与一个滑环抽头相连接，限流电阻的另一端则与采样电阻串联后，再分别连接第一开关矩阵中各个单刀双掷继电器的不动端；第一开关矩阵中所有单刀双掷继电器的第一动端短接至一点并与高压包的第一输出端相连接；第一开关矩阵中所有单刀双掷继电器的第二动端短接至一点并与高压包的第二输出端相连接；第二开关矩阵中两个6选1模拟开关的不动端分别与电压采样单元的两个输入端相连接，其中一个开关的6个动端分别连接采样电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置，包括与滑环抽头数N数量相等的采样电阻和限流电阻、N个单刀双掷开关的第一开关矩阵、两个N选1开关的第二开关矩阵、高压激励源、电压采样单元和控制单元，其特征在于：每个限流电阻的一端与一个滑环抽头相连接，另一端则与采样电阻串联后，连接至第一开关矩阵中一个单刀双掷开关的不动端；第一开关矩阵中所有单刀双掷开关的第一动端短接至一点并与高压激励源的第一输出端相连接；第一开关矩阵中所有单刀双掷开关的第二动端短接至另一点并与高压激励源的第二输出端相连接；第一个N选1开关的N个动端分别连接采样电阻的一端，第二个N选1开关的N个动端分别连接采样电阻的另一端；第一个N选1开关的不动端、第二个N选1开关的不动端与电压采样单元连接；控制单元通过数字控制总线分别与第一开关矩阵的控制端、第二开关矩阵的控制端以及电压采样单元的控制端相连。2.根据权利要求1所述的一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置，其特征在于，所述的第一开关矩阵中的单刀双掷开关为SPDT型继电器或模拟开关。3.根据权利要求1所述的一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置，其特征在于，所述的第二开关矩阵中的N选1开关为MUX型模拟开关或多个继电器的组合。4.根据权利要求1所述的一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置，其特征在于，所述的高压激励源为高压包，高压激励源的参考电位与采样单元的参考电位相连。5.根据权利要求1所述的一种导电滑环绝缘电阻快速测量装置，其特征在于，所述的数字控制总线中包含隔离器。6.一种导电滑环绝缘电阻快速测量方法，采用权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于：所述方法包含如下步骤：步骤1：设定滑环任意两抽头间绝缘阻抗合格阈值R
th
；步骤2：在滑环所有抽头与采样电...

【专利技术属性】
技术研发人员：眭涛涛，杨轩舻，
申请(专利权)人：杭州量越科技有限公司，
类型：发明
国别省市：