CN104407655B - 一种调节电阻值的程控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调节电阻值的程控方法，通过程控调节电阻值电路系统，驱动步进电阻逐级串联到基本电阻上，实现电阻值的逐步累加，输出期望的电阻值，本发明具有步进电阻值精密，输出电阻值精确、稳定，输出速率可调，设计简单可靠等特点，可应用于计算机控制、测试等技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种调节电阻值的控制方法，特别是一种调节电阻值的程控方法。
背景技术
在一种温控组合测试台的研制过程中，需要通过电阻值的变化模拟实际系统中温度传感器“铜热电阻”的阻值变化,“铜热电阻”对应于17摄氏度到23摄氏度的阻值变化范围为107.28Ω到109.84Ω，因此需要找到一种能够缓慢调节电阻值在107.28Ω到109.84Ω范围内变化的方法，满足测试台研制技术要求。实现这一要求可以尝试：手动调节精密变阻器或使用电机代替人工驱动精密变阻器，采用人工机械调节，不能实现计算机自动化测试，采用电机驱动，虽可实现自动化测试，但设计复杂、可靠性差。
发明内容
本发明目的在于提供一种调节电阻值的程控方法，解决电阻值精密、稳定调节只能通过手动或电机驱动等机械调节的方式，不能通过单片机程控调节输出的问题。
一种调节电阻值的程控方法的具体步骤为：
第一步搭建程控调节电阻值的电路系统
程控调节电阻值的电路系统，包括：输出电阻生成电路、电磁继电器驱动电路、单片机系统及供电电源电路。所述输出电阻生成电路，包括：电磁继电器阵列、基本电阻Ra、调节电阻Rb及若干步进电阻R1～Rn。电磁继电器阵列由多级电磁继电器K1～Km构成，奇数级电磁继电器使用一路常闭触点，所有常闭触点的一端连接在一起形成公共端，偶数级电磁继电器使用一路常开触点。基本电阻Ra的一端与输出电阻生成电路双端输出口的一端连接，基本电阻Ra的另一端与第一级电磁继电器K1常闭触点的非公共端引脚及第二级电磁继电器K2常开触点的一个引脚连接。调节电阻Rb与基本电阻Ra并联用以消除连接线路电阻对输出电阻的影响。除最后一个步进电阻外，每个步进电阻的一端与其上一级电磁继电器常开触点的一个引脚连接，每个步进电阻的另一端与其下一级电磁继电器常闭触点的非公共端引脚及其下二级电磁继电器常开触点的一个引脚连接，最后一个步进电阻一端与其上一级电磁继电器常开触点的一个引脚连接，最后一个步进电阻的另一端与所有奇数级电磁继电器常闭触点的公共端连接。奇数级电磁继电器常闭触点的公共端与输出电阻生成电路的双端输出口的另一端连接。电磁继电器驱动电路采用驱动电路芯片ULN2003AN，驱动电路芯片ULN2003AN的1～7引脚为输入端，10～16引脚为输出端，8引脚接电磁继电器供电电源的负极，9引脚接电磁继电器供电电源的正极U。单片机系统根据实际应用及单片机选型来确定。供电电源电路根据单片机、电磁继电器的型号来确定，需有两个电源模块，一个为单片机供电电源模块，输出电压满足单片机系统电路用电要求，另一个为电磁继电器供电电源模块，输出电压满足电磁继电器的工作电压，输出功率能够驱动多级电磁继电器阵列。
单片机系统的I/O口与驱动电路芯片ULN2003AN的输入口连接，驱动电路芯片ULN2003AN的输出口与每一级电磁继电器线圈的负极接线端连接，每一级电磁继电器线圈的正极接线端与电磁继电器供电电源模块的正极连接。供电电源电路为单片机系统、电磁继电器驱动电路及电磁继电器供电。
第二步单片机系统I/O口各引脚按时序输出高电平
单片机系统的I/O口各引脚按照时序依次输出高电平，通过电磁继电器驱动电路驱动电磁继电器阵列中的电磁继电器K1～Km按照先偶数级后奇数级，K2→K1→K4→K3→K6→K5→K8→K7→K10→K9→K12→K11→…→Km→Km-1的顺序交替动作，偶数级电磁继电器的常开触点吸合，奇数级电磁继电器的常闭触点断开，步进电阻依次与基本电阻Ra串联，步进电阻值依次叠加到基本电阻值之上，实现输出电阻值的程控调节。进行逆向控制，电磁继电器阵列中的电磁继电器K1～Km按照先奇数级后偶数级，Km-1→Km→…→K11→K12→K9→K10→K7→K8→K5→K6→K3→K4→K1→K2的顺序依次动作，步进电阻依次断开，输出电阻值反向调节。控制选用单片机系统的I/O口各引脚输出高电平的间隔时间，调节输出电阻的变化速率，通过改变步进电阻R1～Rn的电阻值，调节输出电阻的调节精细度。为防止输出电阻出现瞬时开路现象，确保电磁继电器阵列的动作间隔时间大于电磁继电器的动作时间。
第三步对程控调节电阻值的电路系统进行系统调试
加电运行程控调节电阻值的电路系统，监测电磁继电器阵列中各级电磁继电器的动作时序，测量输出电阻生成电路双端输出口输出电阻值的变化情况，使输出电阻值满足需求。
至此实现电阻值的程控调节。
本方法实现了电阻值的程控稳定调节输出，输出速率、输出精度可根据需要进行调节，设计简单、可靠，成本低廉。
附图说明
图1一种调节电阻值的程控方法程控调节电阻值的电路系统中的输出电阻生成电路图；
图2一种调节电阻值的程控方法程控调节电阻值的电路系统中的电磁继电器驱动电路的基本电路图。
具体实施方式
一种调节电阻值的程控方法的具体步骤为：
第一步搭建程控调节电阻值的电路系统
基本电阻Ra的电阻值为107Ω，调节电阻Rb的电阻值为20kΩ，步进电阻R1～R7的规格牌号为RYG2-1W-0.2Ω-D，电磁继电器K1～K14选取超小型控制电磁继电器JRC-10MA/027-01P(供电电压为27V)。
设输出电阻值为Ro，可变电阻值为Rx,步进电阻值为R，Rx＝nR(n＝1～7)，线路电阻值为Rs，Ro＝Ra×Rb/(Ra+Rb)+Rx+Rs＝(106.43+Rx+Rs)Ω。可以根据实际电路中的线路电阻值Rs，选取调节电阻Rb的值，以调节输出电阻值Ro的精度，本电路中选取Rb的电阻值为10kΩ，输出电阻值Ro的变化范围为107Ω～108.4Ω。若需增大Ro的变化范围，只需增加步进数n的最大值，并相应修正调节电阻Rb的值，若需提高Ro的调节精细度，只需减小步进电阻值R的阻值。
第二步单片机系统I/O口各引脚按时序输出高电平
为防止电阻程控调节过程中Ro出现瞬间开路现象，需严格控制电磁继电器阵列的动作时序及延时时间，电磁继电器阵列依次导通的控制时序为K2→K1→K4→K3→K6→K5→K8→K7→K10→K9→K12→K11→K14→K13，关断的控制时序与导通相反，每一步的延时时间需远大于电磁继电器的动作时间，本电路中选取延时时间为20ms，电磁继电器的动作时间为4ms。
电磁继电器驱动电路的基本电路中N1为驱动电路芯片ULN2003AN，实现单片机驱动信号的放大，当输入引脚接单片机高电平输出时，对应的输出引脚拉低到27V电源“地”，驱动相应的电磁继电器导通，每个芯片可驱动7个继电器，为提高电路可靠性，仅设计驱动4个。选取四组基本电路构成电磁继电器驱动电路驱动14个继电器，以第一组基本电路为例，控制单片机P0.0、P0.1、P0.2、P0.3引脚依次输出高电平，输出时序为P0.1→P0.0→P0.3→P0.2，驱动电磁继电器K1～K4按照K2→K1→K4→K3的时序动作，输出延时时间设定为20ms，在保证大于电磁继电器动作时间的前提下，调整延时时间，可以调整输出电阻值变化的速率。
第三步对程控调节电阻值的电路系统进行系统调试
对搭建的电路系统进行加电调试，控制电磁继电器阵列K1～K14，按照所述时序依次动作，测量输出端1、2间输出电阻值是否在107Ω～108.4Ω之间变化。若输出电阻最小值小于107Ω，则适量增大调节电阻Rb的值，大于107Ω，则适量减小调节电阻Rb的值。若输出电阻最大值小于108.4Ω，则适量增大步进电阻值R，大于108.4Ω，则适量减小步进电阻值R。通过调试使输出电阻值的调节范围、调节精度、调节速率满足使用要求。
至此实现电阻值的程控调节。
Claims (1)
1.一种调节电阻值的程控方法，其特征在于具体步骤为：
第一步搭建程控调节电阻值的电路系统
程控调节电阻值的电路系统，包括：输出电阻生成电路、电磁继电器驱动电路、单片机系统及供电电源电路；所述输出电阻生成电路，包括：电磁继电器阵列、基本电阻Ra、调节电阻Rb及若干步进电阻R1～Rn；电磁继电器阵列由多级电磁继电器K1～Km构成，奇数级电磁继电器使用一路常闭触点，所有常闭触点的一端连接在一起形成公共端，偶数级电磁继电器使用一路常开触点；基本电阻Ra的一端与输出电阻生成电路双端输出口的一端连接，基本电阻Ra的另一端与第一级电磁继电器K1常闭触点的非公共端引脚及第二级电磁继电器K2常开触点的引脚2连接；调节电阻Rb与基本电阻Ra并联用以消除连接线路电阻对输出电阻的影响；除最后一个步进电阻外，每个步进电阻的一端与其上一级电磁继电器常开触点的引脚5连接，每个步进电阻的另一端与其下一级电磁继电器常闭触点的非公共端引脚及其下二级电磁继电器常开触点的引脚2连接，最后一个步进电阻一端与其上一级电磁继电器常开触点的引脚5连接，最后一个步进电阻的另一端与所有奇数级电磁继电器常闭触点的公共端连接；奇数级电磁继电器常闭触点的公共端与输出电阻生成电路的双端输出口的另一端连接；电磁继电器驱动电路采用驱动电路芯片ULN2003AN，驱动电路芯片ULN2003AN的1～7引脚为输入端，10～16引脚为输出端，8引脚接电磁继电器供电电源的负极，9引脚接电磁继电器供电电源的正极U；单片机系统根据实际应用及单片机选型来确定；供电电源电路根据单片机、电磁继电器的型号来确定，需有两个电源模块，一个为单片机供电电源模块，输出电压满足单片机系统电路用电要求，另一个为电磁继电器供电电源模块，输出电压满足电磁继电器的工作电压，输出功率能够驱动多级电磁继电器阵列；
单片机系统的I/O口与驱动电路芯片ULN2003AN的输入口连接，驱动电路芯片ULN2003AN的输出口与每一级电磁继电器线圈的负极接线端连接，每一级电磁继电器线圈的正极接线端与电磁继电器供电电源模块的正极连接；供电电源电路为单片机系统、电磁继电器驱动电路及电磁继电器供电；
第二步单片机系统I/O口各引脚按时序输出高电平
单片机系统的I/O口各引脚按照时序依次输出高电平，通过电磁继电器驱动电路驱动电磁继电器阵列中的电磁继电器K1～Km按照先偶数级后奇数级，K2→K1→K4→K3→K6→K5→K8→K7→K10→K9→K12→K11→…→Km→Km-1的顺序交替动作，偶数级电磁继电器的常开触点吸合，奇数级电磁继电器的常闭触点断开，步进电阻依次与基本电阻Ra串联，步进电阻值依次叠加到基本电阻值之上，实现输出电阻值的程控调节；进行逆向控制，电磁继电器阵列中的电磁继电器K1～Km按照先奇数级后偶数级，Km-1→Km→…→K11→K12→K9→K10→K7→K8→K5→K6→K3→K4→K1→K2的顺序依次动作，步进电阻依次断开，输出电阻值反向调节；控制选用单片机系统的I/O口各引脚输出高电平的间隔时间，调节输出电阻的变化速率，通过改变步进电阻R1～Rn的电阻值，调节输出电阻的调节精细度；为防止输出电阻出现瞬时开路现象，确保电磁继电器阵列的动作间隔时间大于电磁继电器的动作时间；
第三步对程控调节电阻值的电路系统进行系统调试
加电运行程控调节电阻值的电路系统，监测电磁继电器阵列中各级电磁继电器的动作时序，测量输出电阻生成电路双端输出口输出电阻值的变化情况，使输出电阻值满足需求；
至此实现电阻值的程控调节。
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