CN105021944B - 一种低电阻连通性测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低电阻连通性测试装置及方法。所述低电阻连通性测试装置包括：信号检测模块，用于将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号并输出；放大电路模块，与信号检测模块相连，用于接收所述采样电压信号，经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，输出放大的采样电压信号；控制电路模块，与放大电路模块相连，用于对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设电压范围内时，输出第一电平。本发明的技术方案可以为纯硬件设计方案，不仅硬件设计难度较低，无软件工作量；而且相比现有的测试仪表具备显著的成本优势，具有低成本、操作简易等优点。

Description

一种低电阻连通性测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电子技术，特别是涉及一种低电阻连通性测试装置及方法。

背景技术

在测试实验中，经常要对被测设备或者被测电路进行连通性检测。其中，有些连通性检测是针对低阻抗的连通设备或电路。低阻抗的连通设备或电路包括：开关和接点断路器阻抗，母线和电缆线接头，焊接接缝的完整，焊缝和保险丝阻抗，金属丝和电缆线阻抗等等。这种针对低阻抗的连通设备或电路的测试通常称为低电阻连通性测试。目前，通常由专门的低电阻测量仪来完成测试。其中，接地电阻测量仪是常见的一种低电阻测量仪，工作原理为由机内DC/AC变换器将直流变为交流的低频恒流，经过辅助接地极C和被测物E组成回路，被测物上产生交流压降，经辅助接地极P送入交流放大器放大，再经过检波送入表头显示。因此，低电阻测量仪并不便宜。

鉴于此，如何设计一种简单且成本低的低电阻连通性测试装置就成了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低电阻连通性测试装置及方法，用于解决现有技术中低电阻连通性测量仪成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种低电阻连通性测试装置，所述低电阻连通性测试装置包括：信号检测模块，用于将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号并输出；放大电路模块，与信号检测模块相连，用于接收所述采样电压信号，经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，输出放大的采样电压信号；控制电路模块，与放大电路模块相连，用于对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设电压范围内时，输出第一电平。

可选地，当所述放大的采样电压信号不在预设的电压范围内时，输出第二电平。

可选地，所述被测电路为低阻电路。

可选地，所述信号检测模块的具体电路实现包括：电压源、与电压源相连的第一电阻、接地的第二电阻、与第二电阻相连的采样电阻，所述第一电阻与采样电阻间接入所述被测低阻电路；采样电阻的两端输出所述采样电压信号；其中，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值的和在5欧姆到15欧姆之间，采样电阻的阻值小于0.1欧姆。

可选地，所述第一电阻的阻值为5欧姆，第二电阻的阻值为5欧姆，采样电阻的阻值为0.01欧姆。

可选地，所述放大电路模块的具体电路实现包括：分别与输入的采用电压信号两端中的一端相连的第三电阻、第四电阻；第三电阻、第四电阻的另一端与第一放大器的输入端相连；第五电阻的一端连接第一放大器的反相输入端，另一端连接第一放大器的输出端；第六电阻的一端连接第一放大器的同相输入端，另一端接地；第一放大器的输出端输出放大的采样电压信号。

可选地，所述第三电阻与第四电阻的阻值相等，所述第五电阻与第六电阻的阻值相等，第五电阻与第三电阻的阻值的比为所述预设比例。

可选地，所述控制电路模块的具体电路实现包括：输入的放大的采样电压信号与第二放大器的反相输入端以及第三放大器的同相输入端相连；第七电阻的一端接电源，第七电阻的另一端与第八电阻以及第二放大器的同相输入端相连；第八电阻的另一端与第九电阻以及第三放大器的反相输入端相连，第九电阻的另一端接地；第二放大器的输出端与第三放大器的输出端相连，作为控制电路模块的输出端。

可选地，所述第七电阻、第八电阻、第九电阻的阻值之比由所述预设电压范围确定。

可选地，所述低电阻连通性测试装置还包括结果显示模块，所述结果显示模块与所述控制电路模块相连，用于接收控制电路模块输出的电平，并根据所接收的电平驱动发光二极管发光，和/或将所接收的电平经过方波发生电路处理产生方波，驱动扬声器发声。

本发明提供一种低电阻连通性测试方法，所述低电阻连通性测试方法包括：将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号；经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，获得放大的采样电压信号；对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设的电压范围内时，输出第一电平。

可选地，所述被测电路为低阻电路。

所述低电阻连通性测试方法还包括：根据第一电平驱动发光二极管发光，和/或将第一电平经过方波发生电路处理产生方波，驱动扬声器发声。

如上所述，本发明的一种低电阻连通性测试装置及方法，具有以下有益效果：能够根据被测电路是否为低阻电路，通过发光或声音告警指示测试结果，用户可以根据声光指示判断被测设备中的被测电路的连通性情况。本发明的技术方案可以为纯硬件设计方案，不仅硬件设计难度较低，无软件工作量；而且相比现有的测试仪表具备显著的成本优势，具有低成本、操作简易等优点。

附图说明

图1显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的模块示意图。

图2显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的模块示意图。

图3显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的信号检测模块的电路示意图。

图4显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的放大电路模块的电路示意图。

图5显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的控制电路模块的电路示意图。

图6显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的结果显示模块的电路示意图。

图7显示为本发明的低电阻连通性测试装置的一实施例的总体电路示意图。

图8显示为本发明的低电阻连通性测试方法的一实施例的流程示意图。

元件标号说明

1 低电阻连通性测试装置

11 信号检测模块

12 放大电路模块

13 控制电路模块

14 结果显示模块

S1～S3 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种低电阻连通性测试装置。在一个实施例中，如图1所示，所述低电阻连通性测试装置1包括信号检测模块11、放大电路模块12以及控制电路模块13。其中：

信号检测模块11用于将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号并输出。具体地，所述被测电路为低阻电路。信号检测模块11用于将被测低阻电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号并输出。在一个实施例中，如图3所示，所述信号检测模块11的具体电路实现包括：电压源、与电压源相连的第一电阻(R1)、接地的第二电阻(R1)、与第二电阻(R2)相连的采样电阻，所述第一电阻(R1)与采样电阻(Rx)间接入所述被测低阻电路；采样电阻(Rx)的两端输出所述采样电压信号；其中，所述第一电阻(R1)的阻值与所述第二电阻(R2)的阻值的和在5欧姆到15欧姆之间，采样电阻(Rx)的阻值小于0.1欧姆。在一个实施例中，信号检测模块11用于检测串联电路上采样电阻Rx的电压降，并作为后级放大电路的输入信号。信号检测模块11主要由串联电阻分压电路构成。电压源VDD、电阻R1、R2、Rx构成了一个串联电路，其中Rx为阻值0.01欧姆的精密检测电阻。当A、B端子连通时，将有电流经过电阻Rx，在Rx上会产生一定的压降。当A、B端接入不同阻抗的设备时，对应的Rx两端会有不同的压降，Rx上的电压信号被采样后送入后级放大电路处理。电路参数设计：所述第一电阻的阻值为5欧姆，第二电阻的阻值为5欧姆，采样电阻的阻值为0.01欧姆，那么：当A、B端子直接短接时，Rab＝0Ω，Rx上的电压Urx＝[5/(5+5+0.01)]*0.01≈0.005V；当A、B端子间阻抗Rab＝10Ω，Rx上的电压Urx＝[5/(5+5+10+0.01)]*0.01≈0.0025V。

放大电路模块12与信号检测模块11相连，用于接收所述采样电压信号，经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，输出放大的采样电压信号。具体地，放大电路模块12主要由差分放大电路构成，对输入的微弱信号进行放大。通过差分放大电路将前级电路输出的微弱电压放大至可以处理的电平范围。在一个实施例中，如图4所示，所述放大电路模块12的具体电路实现包括：分别与输入的采用电压信号两端中的一端相连的第三电阻(R3)、第四电阻(R4)；第三电阻(R3)、第四电阻(R4)的另一端分别与第一放大器(U1)的两个输入端相连；第五电阻(R5)的一端连接第一放大器(U1)的反相输入端，另一端连接第一放大器(U1)的输出端；第六电阻(R6)的一端连接第一放大器(U1)的同相输入端，另一端接地；第一放大器的输出端输出放大的采样电压信号。所述放大器包括运算放大器。所述第三电阻(R3)与第四电阻(R4)的阻值相等，所述第五电阻(R5)与第六电阻(R6)的阻值相等，第五电阻(R5)与第三电阻(R3)的阻值的比为所述预设比例。在一个实施例中，放大器U1、电阻R3、R4、R5、R6、Rx构成了差分比例放大电路，电路参数设计：R3＝R4＝1KΩ，R5＝R6＝1000KΩ，那么电压放大倍数Au＝R5/R3＝1000K/1K＝1000，放大电路模块12对所述采样电压信号按电压放大倍数即预设比例进行放大。当A、B端子直接短接时，Rab＝0Ω，Rx上的电压Urx≈0.005V，Uout1＝5V；当A、B端子间阻抗Rab＝10Ω，Rx上的电压Urx≈0.0025V，Uout1＝2.5V。因此，当A、B端子间阻抗0≤Rab≤10Ω时，放大器U1输出电压2.5≤Uout1≤5V；当A、B端子间阻抗Rab>10Ω时，放大器U1输出电压Uout1<2.5V。

控制电路模块13与放大电路模块12相连，用于对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设电压范围内时，输出第一电平。当所述放大的采样电压信号不在预设的电压范围内时，输出第二电平。所述第一电平可以为高电平或低电平；当所述第一电平为高电平时，第二电平为低电平；当第一电平为低电平时，第二电平为高电平。控制电路模块13主要由门限比较电路构成。在一个实施例中，如图5所示，所述控制电路模块13的具体电路实现包括：输入的放大的采样电压信号(Uout1)与第二放大器(U2)的反相输入端以及第三放大器(U3)的同相输入端相连；第七电阻(R7)的一端接电源(VCC)，第七电阻(R7)的另一端与第八电阻(R8)以及第二放大器(U2)的同相输入端相连；第八电阻(R8)的另一端与第九电阻(R9)以及第三放大器(U3)的反相输入端相连，第九电阻(R9)的另一端接地；第二放大器(U2)的输出端与第三放大器(U3)的输出端相连，作为控制电路模块13的输出端。所述第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)的阻值之比由所述预设电压范围确定。在一个实施例中，预设电压范围为2.5V到5V，即设定门限低电压为VL＝2.5V，门限高电压为VH＝5V，那么：VL＝[VCC/(R7+R8+R9)]*R9；VH＝[VCC/(R7+R8+R9)]*(R8+R9)；该设计方案中，选择VCC＝9V，R9＝10KΩ，可求解得到电阻R7＝16KΩ，R8＝10KΩ。即，当VCC＝9V，R7＝16KΩ，R8＝R9＝10KΩ时，在放大器U2的同相输入端可以得到5V的门限电压，在放大器U3的反相输入端可以得到2.5V的门限电压。在Uout1满足2.5<Uout1<5V时，根据电压比较器工作原理，可以在输出端获得高电平，即Uout2＝H；否则，将输出Uout2＝L。从数字逻辑的角度来看，通过一系列电路处理，已经把前端的电压采样信号转换成高低(1或者0)逻辑电平状态。

在一个实施例中，如图2所示，所述低电阻连通性测试装置1除了包括信号检测模块11、放大电路模块12以及控制电路模块13外，还包括结果显示模块14，所述结果显示模块14与所述控制电路模块13相连，用于接收控制电路模块13输出的电平，并根据所接收的电平驱动发光二极管发光，和/或将所接收的电平经过方波发生电路处理产生方波，驱动扬声器发声。在一个实施例中，如图6所示，所述结果显示模块通过前级放大电路的输出Uout2来驱动声光控制。该模块电路本质上是方波发生电路。其中，Uout2来自于前级电路的输出，LED1为发光二极管，U4为放大器，U5为反相器，Q1为晶体管，SP1为扬声器。前级比较器电路输出为高电平时才能使LED1点亮，D1也受到激励导通，后级放大电路振荡产生方波，放大电路U4的输出由晶体管放大后驱动扬声器SP1发声。

在一个实施例中，所述低电阻连通性测试装置1的整体电路原理如图7所示，测试时，把被测设备的两个端点分别连接至测试电路的A、B端子，控制电源VDD上电，即可进行低电阻电路(10欧姆以下)的连通性测试。当输入端子A、B连接被测设备的被测电路后，如果端子间阻抗0≤Rab≤10Ω，那么该测试电路的LED1将会发光，同时扬声器发声。至此，可以认为低电阻设备的连通性测试OK，测试通过。及被测电路的阻抗大小为0≤Rab≤10Ω。

本发明提供一种低电阻连通性测试方法。在一个实施例中，如图8所示，所述低电阻连通性测试方法包括：

步骤S1，将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号。在一个实施例中，将被测电路接入串联分压电路，并检测串联电路上采样电阻Rx的电压降，并作为后级放大电路的输入信号。电压源VDD、电阻R1、R2、Rx构成了一个串联分压电路，其中Rx为阻值0.01欧姆的精密检测电阻。当A、B端子连通时，将有电流经过电阻Rx，在Rx上会产生一定的压降。当A、B端接入不同阻抗的设备时，对应的Rx两端会有不同的压降，Rx上的电压信号被采样后送入后级放大电路处理。电路参数设计：所述第一电阻的阻值为5欧姆，第二电阻的阻值为5欧姆，采样电阻的阻值为0.01欧姆，那么：当A、B端子直接短接时，Rab＝0Ω，Rx上的电压Urx＝[5/(5+5+0.01)]*0.01≈0.005V；当A、B端子间阻抗Rab＝10Ω，Rx上的电压Urx＝[5/(5+5+10+0.01)]*0.01≈0.0025V。

步骤S2，经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，获得放大的采样电压信号。在一个实施例中，放大器U1、电阻R3、R4、R5、R6、Rx构成了差分比例放大电路，电路参数设计：R3＝R4＝1KΩ，R5＝R6＝1000KΩ，那么电压放大倍数Au＝R5/R3＝1000K/1K＝1000，放大电路模块12对所述采样电压信号按电压放大倍数即预设比例进行放大。当A、B端子直接短接时，Rab＝0Ω，Rx上的电压Urx≈0.005V，Uout1＝5V；当A、B端子间阻抗Rab＝10Ω，Rx上的电压Urx≈0.0025V，Uout1＝2.5V。因此，当A、B端子间阻抗0≤Rab≤10Ω时，放大器U1输出电压2.5≤Uout1≤5V；当A、B端子间阻抗Rab>10Ω时，放大器U1输出电压Uout1<2.5V。

步骤S3，对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设的电压范围内时，输出第一电平。在一个实施例中，预设电压范围为2.5V到5V，即设定门限低电压为VL＝2.5V，门限高电压为VH＝5V，那么：VL＝[VCC/(R7+R8+R9)]*R9；VH＝[VCC/(R7+R8+R9)]*(R8+R9)；该设计方案中，选择VCC＝9V，R9＝10KΩ，可求解得到电阻R7＝16KΩ，R8＝10KΩ。即，当VCC＝9V，R7＝16KΩ，R8＝R9＝10KΩ时，在放大器U2的同相输入端可以得到5V的门限电压，在放大器U3的反相输入端可以得到2.5V的门限电压。在Uout1满足2.5<Uout1<5V时，根据电压比较器工作原理，可以在输出端获得高电平，即Uout2＝H；否则，将输出Uout2＝L。从数字逻辑的角度来看，通过一系列电路处理，已经把前端的电压采样信号转换成高低(1或者0)逻辑电平状态。

在一个实施例中，所述低电阻连通性测试方法还包括：根据第一电平驱动发光二极管发光，和/或将第一电平经过方波发生电路处理产生方波，驱动扬声器发声。在一个实施例中，通过前级放大电路的输出Uout2来驱动声光控制。该模块电路本质上是方波发生电路。其中，Uout2来自于前级电路的输出，LED1为发光二极管，U4为放大器，U5为反相器，Q1为晶体管，SP1为扬声器。前级比较器电路输出为高电平时才能使LED1点亮，D1也受到激励导通，后级放大电路振荡产生方波，放大电路U4的输出由晶体管放大后驱动扬声器SP1发声。

综上所述，本发明的技术方案可以为纯硬件设计方案，不仅硬件设计难度较低，无软件工作量；而且相比现有的测试仪表具备显著的成本优势，具有低成本、操作简易等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种低电阻连通性测试装置，其特征在于，所述低电阻连通性测试装置包括：

信号检测模块，用于将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号并输出；

放大电路模块，与信号检测模块相连，用于接收所述采样电压信号，经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，输出放大的采样电压信号；

控制电路模块，与放大电路模块相连，用于对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设电压范围内时，输出第一电平；所述控制电路模块的具体电路实现包括：输入的放大的采样电压信号与第二放大器的反相输入端以及第三放大器的同相输入端相连；第七电阻的一端接电源，第七电阻的另一端与第八电阻以及第二放大器的同相输入端相连；第八电阻的另一端与第九电阻以及第三放大器的反相输入端相连，第九电阻的另一端接地；第二放大器的输出端与第三放大器的输出端相连，作为控制电路模块的输出端；所述第七电阻、第八电阻、第九电阻的阻值之比由所述预设电压范围确定。

2.根据权利要求1所述的低电阻连通性测试装置，其特征在于：所述信号检测模块的具体电路实现包括：电压源、与电压源相连的第一电阻、接地的第二电阻、与第二电阻相连的采样电阻，所述第一电阻与采样电阻间接入所述被测电路；采样电阻的两端输出所述采样电压信号；其中，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值的和在5欧姆到15欧姆之间，采样电阻的阻值小于0.1欧姆。

3.根据权利要求2所述的低电阻连通性测试装置，其特征在于：所述第一电阻的阻值为5欧姆，第二电阻的阻值为5欧姆，采样电阻的阻值为0.01欧姆。

4.根据权利要求1所述的低电阻连通性测试装置，其特征在于：所述放大电路模块的具体电路实现包括：分别与输入的采用电压信号两端中的一端相连的第三电阻、第四电阻；第三电阻、第四电阻的另一端与第一放大器的输入端相连；第五电阻的一端连接第一放大器的反相输入端，另一端连接第一放大器的输出端；第六电阻的一端连接第一放大器的同相输入端，另一端接地；第一放大器的输出端输出放大的采样电压信号。

5.根据权利要求4所述的低电阻连通性测试装置，其特征在于：所述第三电阻与第四电阻的阻值相等，所述第五电阻与第六电阻的阻值相等，第五电阻与第三电阻的阻值的比为所述预设比例。

6.根据权利要求1所述的低电阻连通性测试装置，其特征在于：所述低电阻连通性测试装置还包括结果显示模块，所述结果显示模块与所述控制电路模块相连，用于接收控制电路模块输出的电平，并根据所接收的电平驱动发光二极管发光，和/或将所接收的电平经过方波发生电路处理产生方波，驱动扬声器发声。

7.一种低电阻连通性测试方法，其特征在于：应用于如权利要求1所述的低电阻连通性测试装置中，所述低电阻连通性测试方法包括：

将被测电路接入串联分压电路，并从所述串联分压电路的采样电阻中获取采样电压信号；

经过差分比例放大电路将所述采样电压信号按预设比例进行放大，获得放大的采样电压信号；

对所接收放大的采样电压信号进行电路处理，当所述放大的采样电压信号在预设的电压范围内时，输出第一电平；具体包括：根据预设电压范围的门限低电压和门限高电压，调节第七电阻、第八电阻和第九电阻的阻值，使第二放大器的同相输入端得到门限高电压，第三放大器的反向输入端得到门限低电压；当所述放大的采样电压信号在预设的电压范围内时，根据电压比较器工作原理，在输出端获得高电平，否则，输出低电平。

8.根据权利要求7所述的低电阻连通性测试方法，其特征在于：所述低电阻连通性测试方法还包括：根据第一电平驱动发光二极管发光，和/或将第一电平经过方波发生电路处理产生方波，驱动扬声器发声。