测试系统的事情2

发表于 10/11/2013 11:28:10 AM 阅读（2412）

接前面的叙述，接下来的测试问题比较多，细分的时候有以下的几个。

第一类：电压采集的问题

1）共模电压的问题

在开始设计的时候，我只想着测量高压电池的总电压和低压电池的电压，采用电阻分压之后直接采集小电压即可。然后由于同事在AV900上面，用了电阻分压传递给测试通道采集各个电池模块的电压，负责电池的同事就也要我这里干……

悲剧的地方在于，你需要仔细阅读NI USB-621x Specifications的P10页，6211是个低成本的采集卡

USB-6210/6211/6212 Rated Voltage Channel-to-earth ground..................11 V,Measurement Category I

Caution Do not use for measurements within Categories II, III, or IV.
USB-6215/6216/6218 Rated Voltage Channel-to-earth ground Continuous..................................≤60 VDC,Measurement Category I

这里的定义是Maximum working voltage refers to the signal voltage plus the common-mode voltage，计入共模电压的情况下，这样的测试连接是非常危险的。还好没把测试板卡给搞坏了。

2）接地电阻的问题

这是需要仔细阅读其用户手册P60页，2005年在NI实习的时候曾经搞得很清楚的，又栽倒沟里去了。

这个问题，其实在用差分运放、仪表运放等等用差分通道采集的其实需要给输入通道以偏置电流。阅读相关的文件可以得到更详细的解释。用100K左右的电阻即可解决问题。

第二类：继电器驱动的问题

1）驱动电流的问题

我采用的ULN2003驱动一般的小型继电器应该是可以的，

Peak collector current 500 mA
Output clamp current, IOK 500 mA

但是就地取材的EV200系列的电流需求，对ULN2003来说又有些苛刻了

Coil Operating Voltage (valid over temperature range)
Voltage (will operate) 9-36VDC
Pickup (close) Voltage Max. 9VDC
Hold Voltage (Min.) 7.5VDC
Dropout (open) Voltage (Min.) 6VDC
Inrush Current (Max.) 3.8A
Holding Current (Avg.) 0.13A@12V
Inrush Time (Max.) 130ms
并联两路输出以后，勉强可用，但是比较容易坏。

2）接地的问题

继电器的线圈段，我是采用的12V电池的电源和地。而ULN2003是将输入的地线和12V的地线连在了一起。

这个问题就是将被测系统的地线和测试系统的地线合在了一起，而USB6211的内部地线连接可见P31页。

Analog Input Ground —These terminals are the reference point for single -ended AI measurements in RSE mode and the
bias current return point for differential measurements. All three ground references—AI GND, AO GND, and D GND—are
connected on the device.

这个问题也就成了干扰直接路径。

3）线圈浪涌

由于ULN2003的输出端只有个二极管做保护，开关几次后，一个ULN2003就被打坏了。EV200的驱动电路还是需要专门的驱动芯片+TVS来进行保护，这个玩意本来就是按照车载设计的。

第三类电流采集的问题

1）电源供电

我开始的想法，是使用USB6211的5V给所有传感器供电，不过实际的情况是电流传感器的电流需求IC Current consumption@ VC = 5V 19 mA

随着要求的增加，后面一共连接了7个电流传感器，也就是达到了140mA的耗电水平。
USB6211Power Requirements

Input voltage on USB-621x
USB port..........................................4.5 to 5.25 V in configured state
Maximum inrush current .................500 mA
No load typical current ....................320 mA at 4.5 V Maximum load
Typical current ............................400 mA at 4.5 V

所以在尝试以后，多增加了一个线性电源给传感器供电。

2）信号采集

这个系列的传感器其实输出电压与电流非常敏感的，以200A的为例，200A变化0.625V

VOUT Analog Output voltage @ IP VOE ± (0.625. IP/ IPN) V
VREF Reference voltage 1) Ouput voltage 2.5 ± 0.025 V

我一开始的配置是采用AI0采集Vout，AI1采集VREF，相减得到电流对应电压，在实际的过程中，0电流的时候，两个数值存在较大差异。

3）量程配置

就像上面看到的那样，如果你需要做一些高精度的电流分析，霍尔传感器是靠不住的。分流器+温度补偿可能要靠谱的多，系统的来看，两者结合使用是较好的方案。

第四类问题

1）系统干扰

由于DC-DC带有纹波干扰，所以在以下的状态下，我的测量系统的干扰在有无DC-DC工作的时候，增大了好几倍。