CN104237644B - 一种单双联电位器多功能测试电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单双联电位器多功能测试电路，包括A联电路和与A联电路结构相同的B联电路，A联电路包括INA128放大器一、二及运算放大器OP2227、量程切换开关S1~S5、六个模拟开关S6~S11，恒流源、噪声测量电路和双联同步特性测量电路；放大器一的反相、同相输入端各接地、接基准电压，输出端与S1~S5一端连接，S1~S5另一端分别连接OP2227的同相输入端及S6、S7的一端；OP2227的反相输入端连接其输出端，其输出端连接放大器一的输出基准端；S6、S7另一端各接电位器的第二、第一管脚。本发明能同时测量总阻、前后零位电阻、动噪音、静态接触电阻、同步特性，优化工艺，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电子测量技术领域，更具体地说，涉及一种高速、单双联电位器多功能测试电路。
背景技术
电位器在生产生活中扮演非常重要的角色:单联电位器在控制、调节和人机交互方面有着非常广泛的应用；双联电位器是实现双联同步调节和控制的重要电子元件。每个电位器出厂前都必须测量十几种参数。因此，快速、高效地测量这些参数能极大的提高生产效率，并确保产品的质量。
基于电位器应用的广泛性，其生产量很大。据了解，在江浙沿海一带有着非常多的电位器生产企业，而电位器技术需检测的参数很多，有总电阻，前零位电阻，后零位电阻，静态接触电阻，动态接触电阻，动噪声，同步特性。每一个电位器的这些参数都必须在出厂前进行测量、筛选后才能合格。传统的仪器一般只能测量单一参数，例如总阻仪只能用于测试电位器的总电阻值，噪声仪只能用于测试电位器的滑动噪声。一个电位器的检测要经过十多道工序，非常繁琐，工作效率低下，浪费大量的人力、物力。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种单双联电位器多功能测试电路，本测试电路能同时测量总阻，前零位电阻，后零位电阻，动噪音，静态接触电阻，同步特性这六个参数，大大优化了电位器生产测试工艺，极大的降低了测试成本，提高了生产效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种单双联电位器多功能测试电路，包括A联电路和B联电路；所述A联电路包括INA128放大器一、INA128放大器二、运算放大器OP2227、量程切换开关S1~S5、六个模拟开关S6~S11，恒流源、噪声测量电路和双联同步特性测量电路；
所述INA128放大器一的反相输入端接地，同相输入端接基准电压，其输出端与量程切换开关S1~S5的一端电连接；而量程切换开关S1~S5的另一端分别与运算放大器OP2227的同相输入端、模拟开关S6、S7的一端相电连接；所述运算放大器OP2227的反相输入端与其输出端相连，同时其输出端与INA128放大器一的输出基准端相连；
所述模拟开关S6的另一端连接电位器的滑动端即第二管脚，所述模拟开关S7的另一端与电位器的第一管脚相连；
所述电位器的滑动端通过模拟开关S8连接恒流源；电位器的第一管脚通过模拟开关S11连接一电源，电位器的第三管脚接地；
所述INA128放大器二的同相输入端与电位器的滑动端相连，其反相输入端分别通过S9与电位器的第三管脚相连、通过S10与电位器的第一管脚相连，INA128放大器二的输出端与双联同步特性测量电路输入端相连；
所述噪声测量电路的输入端与电位器的滑动端形成电连接；
所述B联电路与A联电路的电路结构相同；
所述量程切换开关S1~S5包括相互并联的5个开关，且每个开关线路上分别串联有电阻。
本发明的结构特点在于：
1、 本发明采用电压法与恒流法来判断和测量电位器前后零位，简化了电路结构；
2、 本发明通过电路结构的优化设计，其能在电位器旋钮转动一个周期内测量总阻，前零位电阻，后零位电阻，动噪音，静态接触电阻，同步特性这六个参数，能在电位器转动一个半周期内测试滑动接触电阻。本发明能直接取代电位器生产过程中的多种单一或综合测试仪器，大大优化了电位器生产测试工艺，极大的降低了测试成本，提高生产效率。
3、 本发明电路结构简单、实用，能在最少的模拟开关数量下实现七种参数的测量。
附图说明
图1为本发明的A联电路结构原理图。
图2为本发明的B联电路结构原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：本发明涉及一种单双联电位器多功能测试电路，包括相同电路结构的A联电路和B联电路；所述A联电路用于单联电位器或双联电位器的第一联测量；B联电路用于双联电位器第二联测量，在用于单联电位器测量时，其管脚悬空。
如图1所示：A联电路包括INA128放大器一、INA128放大器二、运算放大器OP2227、量程切换开关S1~S5、六个模拟开关S6~S11，恒流源、噪声测量电路和双联同步特性测量电路；
INA128放大器一的反相输入端接地，同相输入端接基准电压，其为设定的电压值，INA128放大器的输出端与量程切换开关S1~S5的一端电连接；而量程切换开关S1~S5的另一端分别与运算放大器OP2227的同相输入端、模拟开关S6、S7的一端相电连接；所述运算放大器OP2227的反相输入端与其输出端相连，同时其输出端与INA128放大器一的输出基准端相连；其中量程切换开关S1~S5中包括5个开关相互并联，其每个开关线路上分别串联有电阻；
模拟开关S6的另一端连接电位器的滑动端即第二管脚，所述模拟开关S7的另一端与电位器的第一管脚相连；所述电位器的滑动端通过模拟开关S8连接5mA的恒流源；电位器的第一管脚通过模拟开关S11连接一10V电源，电位器的第三管脚接地；
INA128放大器二的同相输入端与电位器的滑动端相连，其反相输入端分别通过S9与电位器的第三管脚相连、通过S10与电位器的第一管脚相连，INA128放大器二的输出端与双联同步特性测量电路输入端相连；
本实施例中噪声测量电路的输入端与电位器的滑动端形成电连接。
如图2所示：B联电路包括放大器INA128三和放大器INA128四，低噪声运放OP2227二，量程切换开关S12~S16，六个极低内阻SPST模拟开关S12-S22，恒流源、噪声测量电路和双联同步特性测量电路；其电路结构与A联电路相同。
本实施例中，电阻R1~R10为恒流电阻。
本发明的工作原理，以及一次性测量单/双联电位器的七个参数的过程如下，以A联电路为例：
1.总阻
切断S6,S8,S10,S11,接通S7,S9；S1~S5为量程切换开关，根据不同的电位器阻值闭合不同的开关，即使能由放大器INA128一和运算放大器op2227构成的精密恒流源并且选择对应的电流I大小（I=基准电压/恒流电阻）。此时电流I施加在电位器每一联的一和三管脚，运算放大器op2227的输出端V为电阻上的压降。根据欧姆定律很容易就可以计算出总阻阻值。使用高精度ADC采集电压V不仅可以实现每一联总阻的测量，而且还可以判断电位器是否插入到测量插座。
2．静态接触电阻
如图所示：将电位器中心抽头起始位置放置在总行程40%~60%处，断开S7，接通S6。此时电流I通过电位器的中心抽头流入并且通过三管脚接地。断开S9，接通S10，此时放大器INA128二输出为电位器每联二管脚和一管脚之间的电压差（静态电阻压降）。经过AD转换后很容易就可求出静态接触电阻值。
3．前零位
当总阻和静态接触电阻测量完毕后，断开S10,接通S11,S9，将10V电压施加在电位器一管脚和三管脚两端。接通S9，断开S10，当电位器转轴被旋转至接近三脚时，放大器INA128二输出电压会近似接近于零。通过高精度AD检测确认电位器中心抽头已处于前零位位置时（电压法判断前零位），切断S11并且接通S8，使5mA电流从中心抽头输入。残余电阻压降将会从放大器INA128二输出。
4. 动噪声
当电位器中心抽头从前零位往后零位移动时，S11闭合，噪声从中心抽头输出，通过噪声测量电路放大，整流等信号调理之后被AD采集，记录最大值。
5. 同步
当电位器中心抽头从前零位往后零位移动时，S21闭合，利用双联同步特性测量电路中高精度AD采集两联电压值，以第一联为基准联取对数然后相减即可得同步系数（具体计算方法详见GB/T 15298-94）。
6. 后零位
当同步参数测量完毕后，接通S11,S10,S9，此时等效电位器三管脚接地，然后再接通S8，使5mA电流从中心抽头输入，从三管脚输出接地。残余电阻压降将会从放大器INA128二输出。采用高精度AD采集后便可计算出后零位。
7. 动态接触电阻
当后零位测试完毕后切断S6,S8,S10, S11,接通S6和对应的量程切换开关；此时电流I通过电位器的中心抽头流入并且通过三管脚接地。此时放大器INA128二输出为电位器每联二管脚和一管脚之间的电压差。控制器可以一边用高精度AD采集一边转动电位器至前零位。AD所采集到的最大值便是动态接触电阻。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (1)
1.一种单双联电位器多功能测试电路，其特征在于：包括A联电路和B联电路；所述A联电路包括INA128放大器一、INA128放大器二、运算放大器OP2227、量程切换开关S1~S5、六个模拟开关S6~S11，恒流源、噪声测量电路和双联同步特性测量电路；所述INA128放大器一的反相输入端接地，同相输入端接基准电压，其输出端与量程切换开关S1~S5的一端电连接；而量程切换开关S1~S5的另一端分别与运算放大器OP2227的同相输入端、模拟开关S6、S7的一端相电连接；所述运算放大器OP2227的反相输入端与其输出端相连，同时其输出端与INA128放大器一的输出基准端相连；所述模拟开关S6的另一端连接电位器的滑动端即第二管脚，所述模拟开关S7的另一端与电位器的第一管脚相连；所述电位器的滑动端通过模拟开关S8连接恒流源；电位器的第一管脚通过模拟开关S11连接一电源，电位器的第三管脚接地；所述INA128放大器二的同相输入端与电位器的滑动端相连，其反相输入端分别通过S9与电位器的第三管脚相连、通过S10与电位器的第一管脚相连，INA128放大器二的输出端与双联同步特性测量电路输入端相连；所述噪声测量电路的输入端与电位器的滑动端形成电连接；所述B联电路与A联电路的电路结构相同；所述量程切换开关S1~S5包括相互并联的5个开关，且每个开关线路上分别串联有电阻。
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