CN202305780U - 检定用智能电阻箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种检定用智能电阻箱，包括电阻变换装置、微控制器、USB接口，电阻变换装置用来改变电阻值，微控制器对电阻变换装置进行扫描控制，实现电阻示值的读取，USB接口将采集到的数据传输给计算机进行软件处理。计算机对检定数据进行存储、查询、自动计算等操作，实现检定过程中的自动化和智能化，提高检定效率和降低检定过程中的人为操作和记录误差，具有结构简单的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于一种计量装置，特别涉及一种检定用的智能电阻箱，能与计算机进行通信，在计算机中自动读取各电阻盘示值的电阻箱。
背景技术
电阻箱是利用变换装置来改变其阻值的可变电阻量具，按电阻变换装置结构的不同可分为转盘式电阻箱、插销式电阻箱、端钮式电阻箱。电阻箱可作为可变的电阻标准量具，用于检定直流电桥、绝缘电阻表、接地电阻表等测量仪器，为实现量值传递，检定用电阻箱还需作为被检对象进行检定。电阻箱不管作为标准器具，还是被检对象，传统检定主要依赖于手动检定，通过手动拨盘，人工读取电阻箱的示值，人工进行误差计算、修约等数据处理，出具检定证书，工作效率低。
针对此种低效率的检定方式，对电阻箱的检定，CN201477160U中提出一种电阻箱自动校验系统，见图1，包括数字电压表、恒流源、标准电阻组、电阻箱、电路切换控制装置，恒流源保证通过标准电阻和电阻箱的电流不变，通过电路切换控制装置，将控制将电压测量装置连接到标准电阻组中选择接入回路的电阻或是电阻箱的被测电阻，通过数字电压表测量标准电阻和被检电阻箱上的电压，从而确定被检电阻箱的电阻值。计算机通过数字电压表、恒流源的GPIB接口获取电压表的电压值，再进行数据处理得到被检电阻箱的电阻值，在计算机中进行误差计算、修约等数据处理，出具检定证书，从而提高检定的效率。
电阻箱作为可变的电阻标准量具的智能检定， CN201886141U中提出一种绝缘表智能检定装置，见图2，包括高阻箱、转换器及计算机，电阻箱通过接口与转换器相接，转换器与显示屏、计算机连接，转换器通过扫描高阻箱的输出接口得到高阻箱的实时阻值，经过算法处理将该实时阻值在显示屏上显示处理，通过串口电路将数据输入计算机进行数据处理，出具检定证书，从而提高检定的效率。
上述自动化、智能化的检定方式，实现了计算机进行数据处理，出具检定证书。但计算机读取的是电阻箱的实际电阻值，并非电阻箱使用过程中读取的各电阻盘的示值，因此在电阻箱的检定中，还需输入电阻的示值，在绝缘电阻表的检定中，将电阻的示值输入计算机，才能与实际使用相符提高检定精度。另外上述检定方式运用了数字电压表、转换器等对电阻值进行转换，从而使得检定系统结构庞大。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，针对现有技术存在的缺陷，为了自动化、智能化检定的需要，提供一种检定用智能电阻箱，能与计算机进行通信，在计算机中自动读取各电阻的示值，在计算机中进行误差计算、修约等数据处理，出具检定证书，减少手动输入电阻示值，保证检定精度，实现检定过程中的自动化和智能化，提高检定效率和降低检定过程中的人为操作和记录误差，具有结构简单的特点。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：检定用智能电阻箱，包括电阻变换装置、微控制器、USB接口，电阻变换装置用来改变电阻值，微控制器对电阻变换装置进行扫描控制，读取电阻示值，USB接口将采集到的数据传输给计算机进行软件处理。
本实用新型的检定用智能电阻箱，将电阻变换装置的各个开关端钮相应档位串联在微控制器的总线上，并使用各开关端钮的公共端作为片选端口单独连接到微控制器，通过对需要采集的开关端钮片选端置低电平，其余端钮的片选端置髙阻状态，采集指定开关端钮的电阻示值。
上述技术方案中，电阻变换装置为公知技术，如中国电力出版社《电测仪表》第３１１～第３１２页所记载的直流电阻箱，是利用变换装置来改变其电阻值的可变电阻量具，按其变换装置结构的不同可分为三种：（一）转盘式（开关式）电阻箱；（二）插销式电阻箱；（三）端钮式电阻箱。辽宁科技出版社《电力工业部计量检定人员培训考核教材》也同样记载了作为电阻变换装置的直流电阻箱其线路原理三种结构形式：十进盘式电阻箱；插头式电阻箱；端钮式电阻箱。
本实用新型的检定用智能电阻箱通过对微控制器与USB控制器将电阻箱的电阻示值自动采集，并通过USB通信接口，将采集到的检定数据上传到上位机管理软件，实现检定过程中的自动化和智能化。检定过程中能正确读取电阻示值，提高检定精度，同时具体结构简单的特点。
附图说明
图1是现有技术中电阻箱自动校验系统示意图；
图2是现有技术中绝缘表智能检定装置示意图；
图3是本实用新型结构示意图；
图4是本实用新型数据采集系统示意图；
图5是本实用新型中与计算机通信进行检定的示意图；
图６为本实用新型整体硬件框图；
图７为本实用新型ＵＳＢ接口芯片ＣＨ３７５与单片机接口电路图。
具体实施方式
本实用新型的检定用智能电阻箱是在的各电阻变换装置中引出接线端子，通过对各档位接线端子是否接通进行检测，从而获取当前电阻的示值，电阻变换装置为公知技术，包括转盘式、插销式、端钮式。参见图3，本实用新型的检定用智能电阻箱包括电阻变换装置、微控制器、USB接口，电阻变换装置用来改变电阻值，电阻变换装置也称电阻变换开关，有十进盘式、插头式、端钮式，微控制器对变换装置进行扫描控制，实现电阻盘示值的读取，USB接口将采集到的数据传输给计算机进行软件处理。
电阻箱数据采集系统见图4，将变换装置的各个开关端钮连接到微控制器，由于需采集的数据点较多，而微控制器的I/O接口数量有限，因此采用总线方式串行进行数据采集，以减少I/O口的占用。通过将各开关端钮的相应档位串联在总线上，并使用各开关端钮的公共端作为片选端口单独连接到微控制器。通过对需要采集的开关端钮片选端置低电平，其余端钮的片选端置髙阻状态，从而实现对指定开关端钮的读数值进行采集。通过微控制器对所有开关端钮的片选端扫描，实现所有开关端钮数据的读取。通过将USB控制器与微控制器的进行连接，实现微控制器与USB控制器的通信，USB控制器将上位机指令发送给微控制器，将微控制器采集到的数据传送给上位机。在上位机方面USB通信模块，通过USB传输电缆，USB通信模块中将上位机USB接口与USB控制芯片直接连接，上位机通过USB控制芯片驱动对通信过程进行控制和管理。
电阻箱与计算机通信进行检定见图5所示，通过对微控制器与USB控制器将电阻箱的电阻示值自动采集，并通过USB通信接口，将采集到的检定数据上传到上位机管理软件。上位机管理软件借助数据库管理系统对检定数据进行存储、查询、自动计算等操作，实现检定过程中的自动化和智能化，提高检定效率和降低检定过程中的人为操作和记录误差。
本实用新型的电阻箱通过对微控制器与USB控制器将电阻箱的电阻示值自动采集，并通过USB通信接口，将采集到的检定数据上传到上位机管理软件，实现检定过程中的自动化和智能化。检定过程中能正确读取电阻示值，提高检定精度，同时具体结构简单的特点。
参见图６的本实用新型整体硬件框图，其硬件系统构架为：信号采集电路采用两片74HC125三态输出四总线缓冲器。其输入端均接到地，输出端接到绝缘电阻检测装置的八个旋钮的引出线的公共端，每个三态门的使能引脚均由单片机的P1口控制，每个旋钮的指示位置引出线均按照0－10的顺序互连，最终接入单片机的P2口和部分P4口，并通过10K的上拉电阻接到了VCC电源端。在实际的数据采集过程中，由单片机控制公共端子轮换导通（由其得到权值），然后检测导通公共端相应旋钮的数值指示连接线，为低电平的那个IO口指示该档位的实际值大小，如此轮换，便能得到标准电阻箱的指示值。而后通过CH375通过USB接口送到上位机，由上位机进行相应的处理。
本系统以单片机STC89C52为控制核心，通过CH375芯片的USB接口，与上位机实现USB通信，将下位机采集到的绝缘电阻信息发到上位机，由上位机进行相关的处理。
参见图7，本实用新型采用CH375芯片作为USB控制器，CH375是一种USB总线的通用接口芯片，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上。
本实用新型直接将微控制器与CH375连接，与上位机进行通信，上位机通信方面，主要包括建立连接、通信以及断开连接三个步骤。
本实用新型的USB通信模块主要采用USB总线通用接口芯片CH375实现，上位机作为USB主机，单片机部分作为USB设备。因此，将CH375配置为USB-DEVICE/SLAVE设备方式。
参见图7的接口电路图： CH375芯片的ACT#引脚用于状态指示。在内置固件的USB设备方式下，当USB设备尚未配置或者取消配置后，该引脚输出高电平；当USB设备配置完成后，该引脚输出低电平。在USB主机方式下，当USB设备断开后，该引脚输出高电平；在USB主机方式下，当USB设备断开后，该引脚输出高电平；当USB设备连接后，该引脚输出低电平。CH375的ACT#引脚外串接限流电阻的发光二极管LED，用于指示相关的状态；CH375芯片内置电源上电复位电路，一般情况下，不需要外部提供复位。RSTI引脚用于从外部输入异步复位信号；当TSTI引脚为高电平时，CH375芯片被复位；当TSTI引脚恢复为低电平后，CH375会继续延时复位35ms左右，然后进入正常工作状态。为了在电源上电期间可靠复位并且减少外部干扰，电路在TSTI引脚与VCC之间跨接一个容量为0.1uF左右的瓷片电容。D7～D0为CH375的8位双向数据总线，连接单片机的P0口。MCU使用P0口进行输入输出，由于P0口是开漏的，所以，需要接上拉电阻，图中使用10k的排阻。
Claims (2)
1.一种检定用智能电阻箱，包括电阻变换装置、微控制器、USB接口，电阻变换装置用来改变电阻值，微控制器对电阻变换装置进行扫描连接控制，读取电阻示值，USB接口将采集到的数据传输给计算机进行处理。
2.根据权利要求1所述的检定用智能电阻箱，其特征在于，电阻变换装置的各个开关端钮相应档位串联在微控制器的总线上，各开关端钮的公共端作为片选端口单独连接到微控制器，微控制器对采集的开关端钮片选端置低电平，其余端钮的片选端置髙阻状态，采集指定开关端钮的电阻示值。
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