專利名稱：低電阻測(cè)量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低電阻測(cè)量儀，屬自動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，它可以排除定向電勢(shì)的干
擾和影響，特別適用于測(cè)量阻值較小的火工品的電阻，也可廣泛應(yīng)用于測(cè)量其它低阻值電 阻。
背景技術(shù)：
單片機(jī)在自動(dòng)測(cè)控領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使自動(dòng)測(cè)控儀器具備了多種智能功能?；鸸て?測(cè)試儀器使用單片機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)換量程等功能。由于火工品電阻值的 測(cè)量是基于歐姆定律，出于安全方面的考慮，在測(cè)量火工品電阻時(shí)，其測(cè)試電流必須嚴(yán)格限 制在一個(gè)很小的數(shù)值范圍(10mA以下)，測(cè)試電路同時(shí)還必須具備相應(yīng)的保護(hù)電路，防止儀 器在故障狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)大電流引起的危險(xiǎn)。
背景技術(shù)：
中，目前火工品電阻的測(cè)量是采用 單向、微小、恒定的直流電流通過被測(cè)電阻(阻值一般小于IOQ)，然后將被測(cè)電阻兩端的 微小電壓進(jìn)行單向放大、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示。這種測(cè)試方法的突出缺點(diǎn)是由于測(cè)試電流 小，在被測(cè)電阻兩端所產(chǎn)生的電壓也十分微小，這樣，諸如異種金屬之間產(chǎn)生的熱電勢(shì)、原 電池電勢(shì)等定向干擾電勢(shì)就會(huì)迭加到被測(cè)電勢(shì)當(dāng)中，從而影響測(cè)試結(jié)果的精度，甚至得到 被測(cè)電阻電阻值為負(fù)數(shù)的錯(cuò)誤結(jié)果。為克服這個(gè)缺陷，我們對(duì)低電阻測(cè)量儀進(jìn)行了研制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠排除定向電勢(shì)干擾的低電阻測(cè)量儀， 它采用單片微型計(jì)算機(jī)做控制核心，通過采用雙向精密直流恒流源和雙向程控增益放大器 來改變測(cè)試電流的方向以及放大器的增益，得到被測(cè)電阻在不同方向測(cè)試電流下的電壓 值。由于固定干擾電勢(shì)的方向不會(huì)隨測(cè)試電流方向的改變而改變，通過計(jì)算被測(cè)電阻上正、 反向測(cè)試電流所產(chǎn)生的電壓之平均值，就可以把定向干擾電勢(shì)自動(dòng)排除，得到正確的測(cè)試 結(jié)果。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是它包括精密雙向直流恒流源、雙向程 控增益放大器、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、鍵盤輸入電路、液晶顯示器、系統(tǒng)電源模塊。
所述的精密雙向直流恒流源中，基準(zhǔn)2. 5V電壓、精密電阻R101、R102、R103及運(yùn)算 放大器UIOI構(gòu)成精密單方向的直流恒流源，接成恒流管形式的場(chǎng)效應(yīng)管Q102、Q103、Q104、 Q105可使測(cè)試電流不會(huì)超過飽和漏電流從而起到故障狀態(tài)時(shí)的限流保護(hù)作用，4個(gè)雙向模 擬開關(guān)U102A、 U102B、 U102C、 U102D和反相開關(guān)U103A可改變測(cè)試電流通過被測(cè)電阻的方 向。 所述的雙向程控增益放大器包括儀表放大器U201、運(yùn)算放大器U202、精密電阻 R203、 R204、 R205、3個(gè)雙向模擬開關(guān)U103B、 U103C、 U103D及構(gòu)成運(yùn)算放大器U202增益的 數(shù)字電平轉(zhuǎn)換電路的電阻R206、 R207、 R208、電平轉(zhuǎn)換開關(guān)管Q201 、 Q202、 Q203，儀表放大器 U201接成單位增益的形式，起到模擬電平轉(zhuǎn)換的作用，被測(cè)電阻兩端的電壓信號(hào)(TEST1、 TEST2端的電壓)從儀表放大器U201的同相端或反相端輸入，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送到運(yùn)算放大器U202，運(yùn)算放大器U202的增益由單片機(jī)控制電路控制，實(shí)現(xiàn)1、10、100三個(gè)固定增益。 所述的AD轉(zhuǎn)換電路使用ICL7135，利用其BUSY正信號(hào)脈沖的寬度與其輸入信號(hào)成
正比的特性，通過計(jì)算機(jī)的邊沿觸發(fā)中斷的方式測(cè)量出BUSY信號(hào)的寬度，折算出被測(cè)電壓
信號(hào)的數(shù)值，這樣可以大量節(jié)省計(jì)算機(jī)的端口 ，簡(jiǎn)化硬件電路。所述的單片機(jī)控制電路采用的型號(hào)是PIC18F458-E/F或PIC18F458-I/P。 所述的鍵盤輸入電路采用并入串出集成電路U602(74HC165)和排阻R609，該電路
能把八路開關(guān)量信號(hào)用串行的方式送入單片機(jī)控制電路，可節(jié)約大量單片機(jī)輸入端口 。 所述的液晶顯示器的型號(hào)是0CMJ2X8C，該模塊中含有中文字庫，可以顯示漢字提示。 所述的系統(tǒng)電源模塊提供整個(gè)系統(tǒng)需要的5V數(shù)字電源及士5V模擬電源。
本發(fā)明同背景技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果 1、采用雙向直流小電流替代單向直流小電流進(jìn)行電阻測(cè)量，能有效排除被測(cè)回路 存在的固定方向的干擾電勢(shì)的不利影響，可大幅提高小測(cè)試電流測(cè)量小電阻時(shí)的精度。
2、精密雙向直流恒流源采用的場(chǎng)效應(yīng)管Q102、 Q103、 Q104、 Q105接成恒流管的形 式，使測(cè)試電流不會(huì)超過其飽和漏電流，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí)限流保護(hù)的目的，保證儀器在故障 狀態(tài)時(shí)避免瞬時(shí)大電流引起的危險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明低電阻測(cè)量儀的總體方框圖；
圖2為本發(fā)明低電阻測(cè)量儀的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例作進(jìn)一步描述 如圖1所示，一種低電阻測(cè)量儀，它包括精密雙向直流恒流源1、雙向程控增益放 大器2、AD轉(zhuǎn)換電路3、單片機(jī)控制電路4、鍵盤輸入電路5、液晶顯示器6、系統(tǒng)電源模塊7。 精密雙向直流恒流源1在單片機(jī)控制電路4的控制下產(chǎn)生正、反雙向恒定電流，電流通過 TEST1 、 TEST2端子送往被測(cè)電阻Rx，被測(cè)電阻Rx兩端的電壓信號(hào)經(jīng)過TESTl、 TEST2端子送 往雙向程控增益放大器2，單片機(jī)控制電路4根據(jù)電壓信號(hào)強(qiáng)度的大小自動(dòng)控制雙向程控 增益放大器2的增益，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路3處理后，再由單片機(jī)控制電路4處 理得到數(shù)字化的電阻值，每個(gè)測(cè)試結(jié)果都是對(duì)被測(cè)電阻Rx分別通以正、反方向的測(cè)試電流， 并計(jì)算這兩種結(jié)果的平均值后所得到的。鍵盤輸入電路5用于各種指令、參數(shù)的輸入，液晶 顯示器6用于顯示測(cè)量結(jié)果及各種中文提示信息，系統(tǒng)電源模塊7用于向系統(tǒng)各部分提供 電源供應(yīng)。 測(cè)量時(shí)，精密雙向直流恒流源1在單片機(jī)控制電路4的控制下產(chǎn)生正、反雙向恒 定，單片機(jī)控制電路4給出的電流方向信號(hào)IDD經(jīng)過數(shù)字電平轉(zhuǎn)換電路的R209、 Q204轉(zhuǎn)換 后變成信號(hào)ID。 正向測(cè)試電流產(chǎn)生的過程是當(dāng)ID為低電平時(shí)，U102D、U102C關(guān)斷，同時(shí)U103A也 關(guān)斷，在上拉電阻R104作用下，U102B、U102A控制端為高電平，U102B、 U102A導(dǎo)通，恒流電流經(jīng)由2V5、 RlOl、 U102B、 Q102、 TEST1、 TEST2、 Q104、 U102A、 U101-6，這時(shí)的測(cè)試電流為正 方向。正向電流通過TEST1 、TEST2端子送往被測(cè)電阻Rx，被測(cè)電阻Rx兩端的電壓信號(hào)經(jīng)過 TESTl 、 TEST2端子送往雙向程控增益放大器2。 反向測(cè)試電流產(chǎn)生的過程是當(dāng)信號(hào)ID為高電平時(shí)，U103A導(dǎo)通，U102B、U102A關(guān) 斷，U102D、 U102C導(dǎo)通，恒流電流經(jīng)由2V5、 RlOl、 U102D、 Q103、 TEST2、 TEST1、 Q105、 U102C、 U101-6，這時(shí)的測(cè)試電流為反方向。反向電流通過TEST1、TEST2端子送往被測(cè)電阻R,，被測(cè) 電阻Rx兩端的電壓信號(hào)經(jīng)過TEST1、 TEST2端子送往雙向程控增益放大器2。
精密雙向直流恒流源1的場(chǎng)效應(yīng)管Q102、Q103、Q104、Q105接成恒流管的形式，它 可使測(cè)試電流不會(huì)超過飽和漏電流，從而起到故障狀態(tài)時(shí)的限流保護(hù)作用。因?yàn)槎ㄏ蚋蓴_ 電勢(shì)的方向不隨測(cè)試電流方向的改變而改變，所以，定向干擾電勢(shì)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響表現(xiàn) 在對(duì)正向測(cè)試結(jié)果增加或減少、對(duì)反向測(cè)試結(jié)果減少或增加同一個(gè)固定干擾值，正、反兩 次電壓值經(jīng)單片機(jī)控制電路4平均計(jì)算后，就可以排除定向電勢(shì)迭加的干擾，得到被測(cè)電 阻Rx上的真實(shí)電壓值，從而計(jì)算得到正確的電阻值。
權(quán)利要求
一種低電阻測(cè)量儀，它包括精密雙向直流恒流源(1)、雙向程控增益放大器(2)、AD轉(zhuǎn)換電路(3)、單片機(jī)控制電路(4)、鍵盤輸入電路(5)、液晶顯示器(6)、系統(tǒng)電源模塊(7)，其特征在于所述的精密雙向直流恒流源(1)包括運(yùn)算放大器U101、雙向模擬開關(guān)U102A、U102B、U102C、U102D、反相開關(guān)U103A、場(chǎng)效應(yīng)管Q102、Q103、Q104、Q105、精密電阻R101、R102、R103；所述的雙向程控增益放大器(2)包括儀表放大器U201、運(yùn)算放大器U202、雙向模擬開關(guān)U103B、U103C、U103D、精密電阻R203、R204、R205、電阻R206、R207、R208以及電平轉(zhuǎn)換開關(guān)管Q201、Q202、Q203。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電阻測(cè)量儀，其特征在于所述的單片機(jī)控制電路(4)的單 片機(jī)型號(hào)是PIC18F458-E/F或PIC18F458-I/P。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻測(cè)量儀，其特征在于所述的AD轉(zhuǎn)換電路(3)的芯片型 號(hào)是ICL7135。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電阻測(cè)量儀，其特征在于所述的鍵盤輸入電路(5)由集成 電路U602(74HC165)、排阻R609構(gòu)成8個(gè)開關(guān)輸入電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電阻測(cè)量儀，其特征在于所述的液晶顯示(6)的模塊型號(hào) 是0CMJ2X8C。
全文摘要
一種低電阻測(cè)量儀，屬自動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，它可以排除定向電勢(shì)的干擾，特別適用于測(cè)量阻值較小的火工品的電阻，也可廣泛應(yīng)用于測(cè)量其它低阻值電阻，其主要技術(shù)特征是它包括精密雙向直流恒流源1、雙向程控增益放大器2、AD轉(zhuǎn)換電路3、單片機(jī)控制電路4等，它采用單片微型計(jì)算機(jī)4做控制核心，通過雙向精密直流恒流源1和雙向程控增益放大器2來改變電流的方向以及雙向程控增益放大器2的增益，得到被測(cè)電阻RX在不同方向測(cè)試電流下的電壓值，正、反方向兩次電壓值經(jīng)單片機(jī)控制電路4平均計(jì)算后，可自動(dòng)排除定向電勢(shì)迭加的干擾，得到被測(cè)電阻RX上的真實(shí)電壓值，從而計(jì)算出其正確的電阻值。它具有檢測(cè)精度高、測(cè)量快捷、使用安全等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R15/00GK101706534SQ20091022705
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者尹屹, 尹波, 張奇峰, 彭育林 申請(qǐng)人:江南機(jī)器(集團(tuán))有限公司