CN101706534A - 低电阻测量仪 - Google Patents

Abstract

一种低电阻测量仪，属自动测量技术领域，它可以排除定向电势的干扰，特别适用于测量阻值较小的火工品的电阻，也可广泛应用于测量其它低阻值电阻，其主要技术特征是它包括精密双向直流恒流源1、双向程控增益放大器2、AD转换电路3、单片机控制电路4等，它采用单片微型计算机4做控制核心，通过双向精密直流恒流源1和双向程控增益放大器2来改变电流的方向以及双向程控增益放大器2的增益，得到被测电阻R_X在不同方向测试电流下的电压值，正、反方向两次电压值经单片机控制电路4平均计算后，可自动排除定向电势迭加的干扰，得到被测电阻R_X上的真实电压值，从而计算出其正确的电阻值。它具有检测精度高、测量快捷、使用安全等特点。

Description

低电阻测量仪

技术领域

本发明涉及一种低电阻测量仪，属自动测量技术领域，它可以排除定向电势的干扰和影响，特别适用于测量阻值较小的火工品的电阻，也可广泛应用于测量其它低阻值电阻。

背景技术

单片机在自动测控领域的广泛应用使自动测控仪器具备了多种智能功能。火工品测试仪器使用单片机控制技术，实现了自动调零、自动换量程等功能。由于火工品电阻值的测量是基于欧姆定律，出于安全方面的考虑，在测量火工品电阻时，其测试电流必须严格限制在一个很小的数值范围(10mA以下)，测试电路同时还必须具备相应的保护电路，防止仪器在故障状态时出现瞬时大电流引起的危险。背景技术中，目前火工品电阻的测量是采用单向、微小、恒定的直流电流通过被测电阻(阻值一般小于10Ω)，然后将被测电阻两端的微小电压进行单向放大、AD转换、数据显示。这种测试方法的突出缺点是：由于测试电流小，在被测电阻两端所产生的电压也十分微小，这样，诸如异种金属之间产生的热电势、原电池电势等定向干扰电势就会迭加到被测电势当中，从而影响测试结果的精度，甚至得到被测电阻电阻值为负数的错误结果。为克服这个缺陷，我们对低电阻测量仪进行了研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够排除定向电势干扰的低电阻测量仪，它采用单片微型计算机做控制核心，通过采用双向精密直流恒流源和双向程控增益放大器来改变测试电流的方向以及放大器的增益，得到被测电阻在不同方向测试电流下的电压值。由于固定干扰电势的方向不会随测试电流方向的改变而改变，通过计算被测电阻上正、反向测试电流所产生的电压之平均值，就可以把定向干扰电势自动排除，得到正确的测试结果。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：它包括精密双向直流恒流源、双向程控增益放大器、AD转换电路、单片机控制电路、键盘输入电路、液晶显示器、系统电源模块。

所述的精密双向直流恒流源中，基准2.5V电压、精密电阻R101、R102、R103及运算放大器U101构成精密单方向的直流恒流源，接成恒流管形式的场效应管Q102、Q103、Q104、Q105可使测试电流不会超过饱和漏电流从而起到故障状态时的限流保护作用，4个双向模拟开关U102A、U102B、U102C、U102D和反相开关U103A可改变测试电流通过被测电阻的方向。

所述的双向程控增益放大器包括仪表放大器U201、运算放大器U202、精密电阻R203、R204、R205、3个双向模拟开关U103B、U103C、U103D及构成运算放大器U202增益的数字电平转换电路的电阻R206、R207、R208、电平转换开关管Q201、Q202、Q203，仪表放大器U201接成单位增益的形式，起到模拟电平转换的作用，被测电阻两端的电压信号(TEST1、TEST2端的电压)从仪表放大器U201的同相端或反相端输入，经过电平转换后的信号送到运算放大器U202，运算放大器U202的增益由单片机控制电路控制，实现1、10、100三个固定增益.

所述的AD转换电路使用ICL7135，利用其BUSY正信号脉冲的宽度与其输入信号成正比的特性，通过计算机的边沿触发中断的方式测量出BUSY信号的宽度，折算出被测电压信号的数值，这样可以大量节省计算机的端口，简化硬件电路。

所述的单片机控制电路采用的型号是PIC18F458-E/F或PIC18F458-I/P。

所述的键盘输入电路采用并入串出集成电路U602(74HC165)和排阻R609，该电路能把八路开关量信号用串行的方式送入单片机控制电路，可节约大量单片机输入端口。

所述的液晶显示器的型号是OCMJ2X8C，该模块中含有中文字库，可以显示汉字提示。

所述的系统电源模块提供整个系统需要的5V数字电源及±5V模拟电源。

本发明同背景技术相比所产生的有益效果

1、采用双向直流小电流替代单向直流小电流进行电阻测量，能有效排除被测回路存在的固定方向的干扰电势的不利影响，可大幅提高小测试电流测量小电阻时的精度。

2、精密双向直流恒流源采用的场效应管Q102、Q103、Q104、Q105接成恒流管的形式，使测试电流不会超过其饱和漏电流，实现故障状态时限流保护的目的，保证仪器在故障状态时避免瞬时大电流引起的危险。

附图说明

图1为本发明低电阻测量仪的总体方框图；

图2为本发明低电阻测量仪的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步描述：

如图1所示，一种低电阻测量仪，它包括精密双向直流恒流源1、双向程控增益放大器2、AD转换电路3、单片机控制电路4、键盘输入电路5、液晶显示器6、系统电源模块7。精密双向直流恒流源1在单片机控制电路4的控制下产生正、反双向恒定电流，电流通过TEST1、TEST2端子送往被测电阻R_x，被测电阻R_x两端的电压信号经过TEST1、TEST2端子送往双向程控增益放大器2，单片机控制电路4根据电压信号强度的大小自动控制双向程控增益放大器2的增益，放大后的电压信号经AD转换电路3处理后，再由单片机控制电路4处理得到数字化的电阻值，每个测试结果都是对被测电阻R_x分别通以正、反方向的测试电流，并计算这两种结果的平均值后所得到的。键盘输入电路5用于各种指令、参数的输入，液晶显示器6用于显示测量结果及各种中文提示信息，系统电源模块7用于向系统各部分提供电源供应。

测量时，精密双向直流恒流源1在单片机控制电路4的控制下产生正、反双向恒定，单片机控制电路4给出的电流方向信号IDD经过数字电平转换电路的R209、Q204转换后变成信号ID。

正向测试电流产生的过程是：当ID为低电平时，U102D、U102C关断，同时U103A也关断，在上拉电阻R104作用下，U102B、U102A控制端为高电平，U102B、U102A导通，恒流电流经由2V5、R101、U102B、Q102、TEST1、TEST2、Q104、U102A、U101-6，这时的测试电流为正方向.正向电流通过TEST1、TEST2端子送往被测电阻R_x，被测电阻R_x两端的电压信号经过TEST1、TEST2端子送往双向程控增益放大器2。

反向测试电流产生的过程是：当信号ID为高电平时，U103A导通，U102B、U102A关断，U102D、U102C导通，恒流电流经由2V5、R101、U102D、Q103、TEST2、TEST1、Q105、U102C、U101-6，这时的测试电流为反方向。反向电流通过TEST1、TEST2端子送往被测电阻R_x，被测电阻R_x两端的电压信号经过TEST1、TEST2端子送往双向程控增益放大器2。

精密双向直流恒流源1的场效应管Q102、Q103、Q104、Q105接成恒流管的形式，它可使测试电流不会超过饱和漏电流，从而起到故障状态时的限流保护作用。因为定向干扰电势的方向不随测试电流方向的改变而改变，所以，定向干扰电势对测试结果的影响表现在：对正向测试结果增加或减少、对反向测试结果减少或增加同一个固定干扰值，正、反两次电压值经单片机控制电路4平均计算后，就可以排除定向电势迭加的干扰，得到被测电阻R_x上的真实电压值，从而计算得到正确的电阻值。

Claims (5)

1.一种低电阻测量仪，它包括精密双向直流恒流源(1)、双向程控增益放大器(2)、AD转换电路(3)、单片机控制电路(4)、键盘输入电路(5)、液晶显示器(6)、系统电源模块(7)，其特征在于：所述的精密双向直流恒流源(1)包括运算放大器U101、双向模拟开关U102A、U102B、U102C、U102D、反相开关U103A、场效应管Q102、Q103、Q104、Q105、精密电阻R101、R102、R103；所述的双向程控增益放大器(2)包括仪表放大器U201、运算放大器U202、双向模拟开关U103B、U103C、U103D、精密电阻R203、R204、R205、电阻R206、R207、R208以及电平转换开关管Q201、Q202、Q203。

2.根据权利要求1所述的低电阻测量仪，其特征在于所述的单片机控制电路(4)的单片机型号是PIC18F458-E/F或PIC18F458-I/P。

3.根据权利要求1所述的低电阻测量仪，其特征在于所述的AD转换电路(3)的芯片型号是ICL7135。

4.根据权利要求1所述的低电阻测量仪，其特征在于所述的键盘输入电路(5)由集成电路U602(74HC165)、排阻R609构成8个开关输入电路。

5.根据权利要求1所述的低电阻测量仪，其特征在于所述的液晶显示(6)的模块型号是OCMJ2X8C。