CN102880155A - 一种远程控制电阻的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远程控制电阻的系统，用于实现任意阻值电阻的一次性快速输出，该系统包括：接口电路、控制电路、继电器驱动电路以及电阻网络电路；接口电路、控制电路、继电器驱动电路以及电阻网络电路依次相连；电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，每个电阻均与一个继电器并联连接；接口电路，用于接收期望电阻值信号；控制电路，用于根据期望电阻值信号，生成继电器控制信号；继电器驱动电路，用于根据继电器控制信号，控制继电器开启或闭合；电阻网络电路，用于输出期望电阻值。本发明还公开了一种远程控制电阻的方法。

Description

一种远程控制电阻的系统及方法
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种远程控制电阻的系统及方法。
背景技术
目前，工业领域例如机车车辆领域中所使用的压力传感器、温度传感器大多采用电阻式传感器，传感器的阻值随着压力、温度的变化而变化。与这些传感器相连的控制器或指示器在研发调试或生产测试过程中需要采用档位固定的标准电阻来模拟这些传感器。
在现有技术中，可以采用一些固定阻值的电阻通过并联或者串联来搭建出所需要的阻值；也可以采用滑线电阻器获得所需要的电阻值。但是，采用固定阻值的电阻搭建所需阻值的电阻，需要根据现有的电阻阻值不断的计算以搭建所需电阻，费时费力；临时搭建的电路一般通过零星的焊接或搭接而成，可靠性差；并且一次搭建只能做成一种阻值的电阻，若需要用到另一种阻值的则必须重新搭建，互用性差。采用滑线电阻器获得所需的阻值的方法，每一次滑动后不知道滑线电阻器的阻值是多少，必须人工用万用表进行测量才能确定；不能一次性滑动就实现期望的阻值，必须经过多次滑动、多次测量才能逐渐逼近期望电阻值。因此，现有技术中无法实现任意阻值电阻的一次性快速输出。
另外，电阻器可能所处的环境比较恶劣，如高温、低温、高压、高电磁辐射等。这样不论是临时搭建或滑动滑线电阻器都不方便现场作业。同时，在某些生产测试中需要同时提供多组不同阻值的电阻，且需要重复提供使用，这就需要人工不停的调节阻值或不停的切换连线，工作强度大且容易出错。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种远程控制电阻的系统及方法，解决现有技术中无法实现任意阻值电阻的一次性快速输出的问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
一种远程控制电阻的系统，所述系统包括：
接口电路、控制电路、继电器驱动电路以及电阻网络电路；所述接口电路、所述控制电路、所述继电器驱动电路以及所述电阻网络电路依次相连；所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，每个所述电阻均与一个继电器并联连接；
所述接口电路，用于接收期望电阻值信号；
所述控制电路，用于根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号；
所述继电器驱动电路，用于根据所述继电器控制信号，控制所述继电器开启或闭合；
所述电阻网络电路，用于输出期望电阻值。
相应的，所述系统还包括：上位机，与所述接口电路相连，用于接收期望电阻值，将期望电阻值信号发送至所述接口电路。
相应的，所述系统还包括：电源转换电路，与所述控制电路以及所述继电器驱动电路相连，用于将外部电源转换为供所述控制电路以及所述继电器驱动电路使用的电源。
相应的，所述系统还包括：L ED显示电路，与所述控制电路相连，用于显示所述控制电路状态、所述接口电路状态以及所述电源转换电路状态。
相应的，所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，所述若干个电阻为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；
所述4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、3＊i、4＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数。
相应的，所述控制电路具体用于：根据所述期望电阻值信号，进行4321编码解析，生成继电器控制信号；所述4321编码是十进制数的每一位由一个四位二进制数组成。
相应的，所述控制电路为现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理器DSP、ARM处理器、POWERPC处理器以及单片机中的任意一种。
一种远程控制电阻的方法，所述方法包括：
接收期望电阻值信号；
根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号；
将所述继电器控制信号发送至电阻网络电路，所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，每个所述电阻均与一个继电器并联连接；
根据所述继电器控制信号，控制所述继电器开启或闭合；
所述电阻网络电路输出期望电阻值。
相应的，所述方法还包括：
接收期望电阻值信号后，进行中断并判断所述期望电阻值信号是否有效，如果是，则根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号；如果否，则退出中断，并重新接收所述期望电阻值信号。
相应的，所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，所述若干个电阻为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；所述4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、3＊i、4＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数；
根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号，包括：
根据所述期望电阻值信号，进行4321编码解析，生成继电器控制信号；所述4321编码是十进制数的每一位由一个四位二进制数组成。
由此可见，本发明具有如下有益效果：
本发明可以根据接收到的期望电阻值进行解析，生成继电器控制信号，控制继电器的开启或闭合，以使继电器对应的电阻接入或切除，使电阻网络电路能够输出期望的电阻值，在这个过程中不再需要人工进行电路的搭接或调整，从而实现快速、准确提供任意阻值的电阻的功能。同时，本发明可以实现远程控制，通过上位机输入期望电阻值，由电阻网络电路输出所需要的电阻，避免了操作人员在环境比较恶劣的现场工作。
附图说明
图1为本发明远程控制电阻系统的结构示意图；
图2为本发明远程控制电阻系统中电阻网络电路的结构示意图；
图3为本发明远程控制电阻系统的一种具体结构示意图；
图4为本发明远程控制电阻方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。
本发明一种远程控制电阻的系统，是针对现有技术中无法实现任意阻值电阻的一次性快速输出的问题，提出了一种电阻网络电路结构，包括串联连接的若干个电阻，每个电阻均与一个继电器并联连接，通过控制电路解析接收到的期望电阻值信号，控制电阻网络电路中的继电器接通或闭合，使继电器对应的电阻接入或切除，最终使电阻网络电路输出期望的电阻值。
基于上述思想，参见图1所示，本发明一种远程控制电阻的系统包括：
接口电路1、控制电路2、继电器驱动电路3以及电阻网络电路4；接口电路1、控制电路2、继电器驱动电路3以及电阻网络电路4依次相连；
参见图2所示，电阻网络电路4包括串联连接的若干个电阻，每个电阻均与一个继电器并联连接。
接口电路1，用于接收期望电阻值信号；
控制电路2，用于根据期望电阻值信号，生成继电器控制信号；
继电器驱动电路3，用于根据继电器控制信号，控制继电器开启或闭合；
电阻网络电路4，用于输出期望电阻值。
参见图3所示，本发明一种远程控制电阻的系统还可以包括：
上位机5，与接口电路1相连，用于接收期望电阻值，将期望电阻值信号发送至接口电路。
电源转换电路6，与控制电路2以及继电器驱动电路3相连，用于将外部电源转换为供控制电路以及继电器驱动电路使用的电源。
LED显示电路7，与控制电路相连，用于显示控制电路状态、接口电路状态以及电源转换电路状态。
在上述实施例中，上位机可以是个人计算机或工业控制计算机，上位机可以通过网线与接口电路相连。
接口电路根据通信类型可以为以太网接口电路，以太网接口电路为以太通信提供了物理层接口，实现上位机与控制电路之间的通信。
控制电路可以对接收到的期望电阻值信号进行解析，生成继电器控制信号，通过输入输出I/O接口控制电阻网络电路中的继电器的开启或闭合。另外，控制电路还可以驱动L ED显示电路，使L ED显示电路显示控制电路状态、接口电路状态以及电源转换电路状态等信息。控制电路可以为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)、ARM(Advanced RISC Machines)处理器、POWERPC处理器以及单片机中的任意一种，可以优选FPGA芯片作为控制电路。
由于控制电路的输入输出I/O接口带负载能力很弱，不能实际驱动继电器，因此需要继电器驱动电路控制继电器的开启或闭合，由继电器驱动电路驱动电阻网络电路中的继电器，以使电阻网络电路中的电阻接入或断开。
电阻网络电路中通过继电器开启或闭合的状态来选择是否保留与该继电器连接的电阻，最终接入的电阻串联形成期望电阻值。电阻网络电路中的电阻可以选用精密电阻。在系统中也可以有多个电阻网络电路，每一个电阻网络电路输出一路电阻，可以实现多路任意阻值电阻的输出。
电源转换电路可以将外部输入的5V电源转换为3.3V或1.2V供控制电路以及继电器驱动电路使用。
LED显示电路可以显示控制电路状态、接口电路状态以及电源转换电路状态等信息。
本系统的工作原理是：
由上位机接收用户输入的期望电阻值，将该期望电阻值信号发送至接口电路，接口电路接收该期望电阻值信号后发送至控制电路，控制电路对期望电阻值信号进行解析，生成继电器控制信号，电器驱动电路，根据继电器控制信号，驱动继电器开启或闭合，与开启的继电器连接的电阻串联连接组成期望电阻值的电阻输出。
这样，本发明一种远程控制电阻的系统可以根据接收到的期望电阻值进行解析，生成继电器控制信号，控制继电器的开启或闭合，以使继电器对应的电阻接入或切除，使电阻网络电路能够输出期望的电阻值，在这个过程中不再需要人工进行电路的搭接或调整，从而实现快速、准确提供任意阻值的电阻的功能。同时，本发明可以实现远程控制，通过上位机输入期望电阻值，由电阻网络电路输出所需要的电阻，避免了操作人员在环境比较恶劣的现场工作。
在本发明中电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，可以采用4321编码的方式对电阻进行选择，即若干个电阻为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、3＊i、4＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数。所输出电阻的阻值范围可以为0Ω至(10n-1)Ω。
在具体实施中，参见图2所示，电阻网络电路可以采用16个电阻(R0、R1、…、R15)串联连接，每个电阻上并联一个继电器(K0、K1、…、K15)。电阻网络电路所输出电阻阻值范围可以为0Ω-9999Ω，电阻阻值符合如下规则：按照十进制数每一位数由四个二进制数组成；每四个二进制数对应的电阻值遵从4321的编码规则。4321编码规则是四个二进制数由低到高分别为基数的1倍、2倍、3倍、4倍。基数则与十进制数的位数对应，例如：十进制数的个位对应基数为1；十进制数的十位对应基数为10；十进制数的百位对应基数为100，以此类推。因此，16个电阻的阻值分别为1Ω、2Ω、3Ω、4Ω、10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、100Ω、200Ω、300Ω、400Ω、1000Ω、2000Ω、3000Ω、4000Ω。为进一步说明，仅以十进制数的一位来分析其和4321编码的对应关系，参见表1所示，在4321编码的可以表示左边为高位、右边为低位，“1”为继电器闭合状态、“0”为继电器断开状态。
表1十进制数与4321编码的对应关系
Figure BDA00002273748000071
Figure BDA00002273748000081
K0-K15是和电阻R0～R15一一对应的继电器开关，当继电器开关闭合时，对应的电阻被切除；当继电器开关断开时，对应的电阻被选中。例如：当K0～K15全部闭合时，所有电阻被切除，输出的电阻值为0Ω；当K0～K15全部断开时，所有电阻被选中，输出的电阻值为16个电阻值之和。
因此，控制电路可以具体用于：根据期望电阻值信号，进行4321编码解析，生成继电器控制信号；所述4321编码是十进制数的每一位由一个四位二进制数组成。
具体的，例如，期望电阻值为9630Ω，那么经控制电路进行4321编码解析后，千位上的数值“9”对应的四个二进制数为“0001”；百位上的数值“6”对应的四个二进制数为“1000”；十位上的数值“3”对应的四个二进制数为“1100”；个位上的数值“0”对应的四个二进制数为“1111”。那么9630对应的二进制数为“0001，1000，1100，1111”，即闭合K12、K11、K7、K6、K3、K2、K1、K0，将对应的电阻切除出电路，剩下的电阻串联形成最终的电阻值为9630Ω。
另外，电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，还可以采用8421编码的方式对电阻进行选择，即若干个电阻为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、4＊i、8＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数。但是，采用8421编码的方式对电阻进行选择比采用4321编码的方式对电阻进行选择，在继电器的动作次数上要增加50％，因此，采用4321编码的方式对电阻进行选择是优选的实施方式。
相应的，本发明还提供一种远程控制电阻的方法，参见图4所示，该方法包括：
步骤101：接收期望电阻值信号；
步骤102：根据期望电阻值信号，生成继电器控制信号；
步骤103：将继电器控制信号发送至电阻网络电路，电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，每个电阻均与一个继电器并联连接；
步骤104：根据继电器控制信号，控制继电器开启或闭合；
步骤105：电阻网络电路输出期望电阻值。
该方法还可以包括：接收期望电阻值信号后，进行中断并判断期望电阻值信号是否有效，如果是，则根据期望电阻值信号，生成继电器控制信号；如果否，则退出中断，并重新接收期望电阻值信号。
其中，电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，若干个电阻可以为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、3＊i、4＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数；在这种情况下，可以根据期望电阻值信号，进行4321编码解析，生成继电器控制信号；4321编码是十进制数的每一位由一个四位二进制数组成。
在上述实施例中，可以通过上位机输入期望电阻值，通过接口电路接收期望电阻值信号，并发送至控制电路；控制电路接收期望电阻值信号后，进行中断并判断期望电阻值信号是否有效，如果是，则根据期望电阻值信号，则进行相应的4321编码解析，生成继电器控制信号；如果否，则退出中断，并重新接收期望电阻值信号；继电器驱动电路根据继电器控制信号，控制继电器开启或闭合；最终电阻网络电路输出期望电阻值。
这样，本发明一种远程控制电阻的方法可以根据接收到的期望电阻值进行解析，生成继电器控制信号，控制继电器的开启或闭合，以使继电器对应的电阻接入或切除，使电阻网络电路能够输出期望的电阻值，在这个过程中不再需要人工进行电路的搭接或调整，从而实现快速、准确提供任意阻值的电阻的功能。同时，本发明可以实现远程控制，通过上位机输入期望电阻值，由电阻网络电路输出所需要的电阻，避免了操作人员在环境比较恶劣的现场工作。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种远程控制电阻的系统，其特征在于，所述系统包括：
接口电路、控制电路、继电器驱动电路以及电阻网络电路；所述接口电路、所述控制电路、所述继电器驱动电路以及所述电阻网络电路依次相连；所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，每个所述电阻均与一个继电器并联连接；
所述接口电路，用于接收期望电阻值信号；
所述控制电路，用于根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号；
所述继电器驱动电路，用于根据所述继电器控制信号，控制所述继电器开启或闭合；
所述电阻网络电路，用于输出期望电阻值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
上位机，与所述接口电路相连，用于接收期望电阻值，将期望电阻值信号发送至所述接口电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
电源转换电路，与所述控制电路以及所述继电器驱动电路相连，用于将外部电源转换为供所述控制电路以及所述继电器驱动电路使用的电源。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
LED显示电路，与所述控制电路相连，用于显示所述控制电路状态、所述接口电路状态以及所述电源转换电路状态。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，所述若干个电阻为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；
所述4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、3＊i、4＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制电路具体用于：根据所述期望电阻值信号，进行4321编码解析，生成继电器控制信号；所述4321编码是十进制数的每一位由一个四位二进制数组成。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制电路为现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理器DSP、ARM处理器、POWERPC处理器以及单片机中的任意一种。
8.一种远程控制电阻的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收期望电阻值信号；
根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号；
将所述继电器控制信号发送至电阻网络电路，所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，每个所述电阻均与一个继电器并联连接；
根据所述继电器控制信号，控制所述继电器开启或闭合；
所述电阻网络电路输出期望电阻值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收期望电阻值信号后，进行中断并判断所述期望电阻值信号是否有效，如果是，则根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号；如果否，则退出中断，并重新接收所述期望电阻值信号。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
所述电阻网络电路包括串联连接的若干个电阻，所述若干个电阻为4＊n个电阻，n为大于或等于1的正整数；所述4＊n个电阻的阻值分别为i、2＊i、3＊i、4＊i，其中，i＝10m-1，m为1≤m≤n范围内的全部正整数；
根据所述期望电阻值信号，生成继电器控制信号，包括：
根据所述期望电阻值信号，进行4321编码解析，生成继电器控制信号；所述4321编码是十进制数的每一位由一个四位二进制数组成。
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