CN106645972A - 一种小电阻阻值的检测平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种小电阻阻值的检测平台，包括：精密恒流源、待测支路、参比支路、信号采集电路和微处理器，精密恒流源、参比支路及信号采集电路依次连接，且待测支路与参比支路并联连接，待测支路包括所述待测电阻，参比支路包括参比电阻；信号采集电路与微处理器连接，用于采集在待测支路断路时，参比支路两端的参比电压，并采集在待测支路闭合时，待测支路两端的待测电压；微处理器根据参比电阻的电阻值、参比电压和待测电压，确定待测电阻的电阻值。该检测平台，通过设置精密恒流源提供稳定的电流，通过设置参比电阻消除环境干扰的影响，实现对小电阻阻值的精确测量。测量时只需将待测电阻接入待测支路即可，操作简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及电阻测量领域，特别是涉及一种小电阻阻值的检测平台。
背景技术
在电气设备的检测和实验过程中，常常会由于忽略某些小电阻的影响，而引起测量数据与理论值之间存在较大误差，从而影响了测量结果的精确性。由于小电阻阻值很小，用万用表检测不到或者检测不准。实验室通常会用电桥进行小电阻阻值的测量，如惠斯通电桥，但是电桥操作手续繁琐，且调平困难。目前，市场上有可以直接读数的微欧计，但是用微欧计测试小电阻的阻值时，测试电流大，测试时间长，测试过程中被测电阻的温度会升高，降低了检测精度。因此，如何提供一种操作方便，测量精确的小电阻阻值的检测装置成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种小电阻阻值的检测平台，可方便、精确地检测小电阻的阻值。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种小电阻阻值的检测平台，用于检测待测电阻的电阻值Rx，所述检测平台包括：精密恒流源、待测支路、参比支路、信号采集电路和微处理器，其中，
所述精密恒流源用于提供精密的恒定电流；
所述精密恒流源、参比支路及信号采集电路依次连接，且所述待测支路与所述参比支路并联连接，所述待测支路包括所述待测电阻，所述参比支路包括参比电阻；
所述信号采集电路与所述微处理器连接，用于采集在所述待测支路断路时，所述参比支路两端的参比电压Uf；并用于采集在所述待测支路闭合时，所述待测支路两端的待测电压Ux；
所述微处理器，用于根据所述参比电阻的电阻值Rf、所述参比电压Uf和所述待测电压Ux，确定所述待测电阻的电阻值Rx。
可选的，所述检测平台还包括：扩展恒流源，分别与所述精密恒流源、所述参比支路连接，用于将所述恒定电流放大至设定电流值，并发送至所述参比支路或者发送至所述参比支路和待测支路中。
可选的，所述检测平台还包括：显示屏，与所述微处理器连接，用于显示所述待测电阻的电阻值。
可选的，所述微处理器为单片机。
可选的，所述检测平台还包括：滤波电路，分别与所述信号采集电路、所述微处理器连接，用于对所述信号采集电路输出的所述参比电压Uf和所述待测电压Ux分别进行滤波后，将对应生成的新的参比电压Uf和新的待测电压Ux输出给所述微处理器。
可选的，所述确定所述待测电阻的电阻值Rx具体包括：通过公式：确定所述待测电阻的电阻值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的小电阻阻值的检测平台，通过设置精密恒流源提供稳定的电流，通过设置参比支路消除环境干扰的影响，实现对小电阻阻值的精确测量。测量时只需将待测电阻接入待测支路即可，操作简单，使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1检测平台的结构框图；
图2为本发明实施例2精密恒流源及恒流源扩展电路的电气原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种小电阻阻值的检测平台，可方便、精确地检测小电阻的阻值。
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作进一步详细的说明。
实施例1：如图1所示，小电阻阻值的检测平台包括：精密恒流源101、扩展恒流源102、参比电阻104、信号采集电路105、滤波电路106、微处理器107和显示屏108。可用于采集待测电阻103的电阻值。
精密恒流源101、扩展恒流源102、参比支路及模拟数字转换(ADC)信号采集电路105依次连接，且待测支路与参比支路并联连接。其中，待测支路包括待测电阻103，参比支路包括参比电阻104。精密恒流源101产生精密的小恒定电流，扩展恒流源102将精密的小恒定电流放大至设定电流值。参比电阻可消除环境影响，实现精确采集。
信号采集电路105与微处理器107连接，待测支路断路时，即待测电阻103未接入待测支路时，通过信号采集电路105采集参比支路两端的参比电压Uf。待测支路闭合时，即待测电阻103接入待测支路时，通过信号采集电路105采集待测支路两端的待测电压Ux。信号采集电路采集电压模拟信号，并将所述电压模拟信号转化为数字信号用于确定电阻值。
滤波电路106，分别与信号采集电路105、微处理器107连接，用于对信号采集电路105输出的参比电压Uf和待测电压Ux分别进行滤波后，将对应生成的新的参比电压Uf和新的待测电压Ux输出给微处理器107。
微处理器107根据参比电阻的电阻值Rf、参比电压Uf和待测电压Ux，通过公式：确定待测电阻的电阻值Rx。显示屏108与微处理器107连接，用于显示待测电阻103的电阻值Rx。
可选地，信号采集电路105为模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)，微处理器107为STM32系列单片机，显示屏108为工业安卓屏且内置APP，显示屏108与微处理器107通过RS232串口通信模块连接。上述检测平台不仅具有记录、存储和查询各被测电阻阻值的功能，而且具有非常好的人机交互界面。
本发明提供的小电阻阻值的检测平台，待测电阻未接入检测平台时，精密恒流源的电流流过参比电阻时，会产生一定的压降；当待测电阻接入检测平台时，参比电阻两端的电压会产生变化，微处理器根据欧姆定律即可得出被测小电阻的阻值。上述检测平台测量精度高，测量自动化程度高，可靠性高，扩展性强，配置灵活，克服了现有技术中的电阻测量装置结构复杂的技术问题，具有广泛的适用性。
实施例2：如图2所示，精密恒流源电路201采用高精度的10V电压参考源REF102作为电压源，采用高精度运算放大器OPA277作为射集跟随器。将REF102的GND端和运算放大器OPA277的同相端连接，运算放大器OPA277的反相端通过一高精度的电阻R0与电压源的输出端(Vcc)连接，则运算放大器OPA277反相端的输出电流即为精密恒定电流ILOAD，改变电阻R0的电阻值即可调节精密恒定电流的大小。精密恒流源输出的电流可根据公式：ILOAD＝10/R0确定，由于R0≥1KΩ，故该精密恒流源输出的电流ILOAD≤10mA。恒流源电路的精密性与稳定度直接影响电阻测量的精度，恒流源的准确度决定了测量结果的准确性，本实施例提供的精密恒流源电路，其精度可达0.01mA。
由于精密恒定电流较小，因此须设置恒流源扩展电路将精密恒定电流放大。本实施例以场效应管IRF840和高精密度的高速运放OPA602为核心部件搭建扩展恒流源电路202。
将运算放大器OPA277的反相端与OPA602的同相端连接，OPA602的输出端经电阻R3连接到场效应管IRF840的栅极，电容C1与电阻R1并联连接形成第一并联支路，第一并联支路的一端与OPA602的同相端连接，通过电容C2将OPA602的反相端与OPA602的输出端连接，第一并联支路的另一端通过电阻R2分别与OPA602的反相端及IRF840的源极连接，IRF840的漏极接电源正极。其中，流过电阻R1的电流为I1，流过电阻R2的电流为I2。
分析可知，I1＝ILOAD，I2＝(I1*R1)/R2，I3＝I1+I2，所以I3＝ILOAD+(ILOAD*R1)/R2，即精密恒流源输出的精密恒定电流ILOAD经过扩展恒流源放大后得到的电流为I3。恒流源扩展电路的输出端经电阻R3与ADC信号采集电路连接。恒流源扩展电路的输出端与由参比电阻Rf和待测电阻Rx组成的第二并联支路连接，第二并联支路的另一端接电源地。
其中，参比电阻Rf优先选用高精度低温漂的电阻。当待测电阻未接入时，待测支路为断路，此时ADC信号采集电路采集到的是Uf；将待测电阻未接入后，ADC信号采集电路采集到的是Ux。由可得：本实施例的微处理器采用功能强大的意法半导体STM32F103RCT6微处理器，ARM32位的Coetex-M3内核，最高72M工作频率，256K闪存，12bit ADC采集通道，两个模数转换器。其中，PA7是ADC采集通道，可用于采集电压信号。STM32LSB＝3.3V/4095≈0.8mV，即其能采集到0.8mV的电压变化，0.01Ω的电阻产生0.8mV的变化则需要80mA电流，即所述I3≥80mA。
本发明提供的小电阻阻值的检测平台，具有结构简单造价低廉，方便实用，误差小，抗干扰能力强等特点，其测量精度可达0.01Ω，可用于科学研究和电子产品制造等领域，具有非常重要的现实意义。
本实施例的检测平台检测电阻值的过程如下：微控制器开始工作后，首先判断是否有待测电阻接入，若没有待测电阻接入，则STM32处于等待状态。若有待测电阻接入，则等待阻值稳定后通过通讯电路将电阻值发送至安卓屏显示。
本发明提供的小电阻阻值的检测平台具有如下技术效果：
(1)实现了精密恒流源的设计，其精度可达0.01mA。
(2)STM32系列单片机采集精度非常高，实现了小电阻的精确测量，其精度可达0.01Ω。
(3)设置有工业安卓屏，微处理器内置专用APP，具有显示、存储、记录、查询、制表等多项功能，具有非常好的人机交互界面。
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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种小电阻阻值的检测平台，用于检测待测电阻的电阻值Rx，其特征在于，所述检测平台包括：精密恒流源、待测支路、参比支路、信号采集电路和微处理器，其中，
所述精密恒流源用于提供精密的恒定电流；
所述精密恒流源、参比支路及信号采集电路依次连接，且所述待测支路与所述参比支路并联连接，所述待测支路包括所述待测电阻，所述参比支路包括参比电阻；
所述信号采集电路与所述微处理器连接，用于采集在所述待测支路断路时，所述参比支路两端的参比电压Uf；并用于采集在所述待测支路闭合时，所述待测支路两端的待测电压Ux；
所述微处理器，用于根据所述参比电阻的电阻值Rf、所述参比电压Uf和所述待测电压Ux，确定所述待测电阻的电阻值Rx。
2.根据权利要求1所述的小电阻阻值的检测平台，其特征在于，所述检测平台还包括：扩展恒流源，分别与所述精密恒流源、所述参比支路连接，用于将所述恒定电流放大至设定电流值，并发送至所述参比支路或者发送至所述参比支路和待测支路中。
3.根据权利要求1所述的小电阻阻值的检测平台，其特征在于，所述检测平台还包括：显示屏，与所述微处理器连接，用于显示所述待测电阻的电阻值。
4.根据权利要求1所述的小电阻阻值的检测平台，其特征在于，所述微处理器为单片机。
5.根据权利要求1所述的小电阻阻值的检测平台，其特征在于，所述检测平台还包括：滤波电路，分别与所述信号采集电路、所述微处理器连接，用于对所述信号采集电路输出的所述参比电压Uf和所述待测电压Ux分别进行滤波后，将对应生成的新的参比电压Uf和新的待测电压Ux输出给所述微处理器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的小电阻阻值的检测平台，其特征在于，所述确定所述待测电阻的电阻值Rx具体包括：通过公式：确定所述待测电阻的电阻值。
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Cited By (4)
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| CN108008191A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-05-08 | 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 | 一种微小电阻的精密测试仪 |
| CN108490259A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-09-04 | 成都骏盛科技有限责任公司 | 一种电线路检测仪 |
| CN109142876A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-04 | 于创宇 | 电阻测量电路及电阻测量设备 |
| CN109655172A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-19 | 大连理工大学 | 一种基于逆向设计的Pt100热电阻传感器模拟装置 |
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2016
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