CN203772962U - 电阻测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电阻测量技术领域，具体而言，涉及电阻测量装置。电阻测量装置，包括：信号采集电路及单片机；所述信号采集电路用于将检测得到的电阻的参数转换为电压模拟信号，并将所述电压模拟信号输入到所述单片机；所述单片机测量所述电压模拟信号的电压值，并根据所述电压值确定所述电阻的阻值。本实用新型实施例的电阻测量装置可以实现测量精度高、易于实现自动化测量，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性、系统扩展、系统配置灵活，克服了现有技术中的电阻测量装置系统结构比较复杂的技术问题，因此本实用新型实施例的电阻测量装置更能满足用户电阻测量的实际需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电阻测量技术领域，具体而言，涉及电阻测量装置。
背景技术
电阻测量设计目前有多种方案可以实现，例如：使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。
相关技术中提供了多种实现方案：
方案一：利用纯模拟电路。
利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比较法，电感可用时间常数发和同步分离法等，虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。
方案二：CPLD、FPGA。
采取目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用，但相对而言规模大，结构复杂，掌握困难。
方案三：采用CPLD或FPGA实现
此方案则采用广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利用MAXPLUSII集成开发环境进行综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。但相对而言设计规模大，系统结构复杂。
由此得出，现有技术中的电阻测量装置系统结构比较复杂，不能满足用户电阻测量的实际需求。
实用新型内容
为了达到上述目的，本实用新型提出了电阻测量装置。
根据本实用新型的一个方面，提供了电阻测量装置，包括：信号采集电路及单片机；所述信号采集电路用于将检测得到的电阻的参数转换为电压模拟信号，并将所述电压模拟信号输入到所述单片机；所述单片机测量所述电 压模拟信号的电压值，并根据所述电压值确定所述电阻的阻值。
优选地，所述电阻测量装置还包括：液晶显示器，用于接收所述单片机发送的所述电阻的阻值，并进行显示。
优选地，所述的装置还包括：挡位选择电路；
所述挡位选择电路与所述单片机连接，用于确定所述电阻的阻值时选择测量挡位。
优选地，所述单片机为型号是AT89S51的单片机。
优选地，所述信号采集电路中包括型号为TLC2543的模数转换芯片。
优选地，型号为TLC2543的所述模数转换芯片的CLOCK引脚、DI引脚、DO引脚及CS引脚，分别与所述单片机的P1.0引脚、P1.1引脚、P1.2引脚及P1.3引脚一一对应连接。
优选地，所述液晶显示器为型号是1602LCD的液晶显示器。
本实用新型实施例的电阻测量装置基于伏安法与单片机的结合方式对电阻进行测量。具体地，利用基于伏安法电阻测量方法，将电阻参数转化为电压模拟信号，此模拟量由信号采集电路转换为数字量。这样由单片机处理数字量，可以实现测量精度高、易于实现自动化测量，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性、系统扩展、系统配置灵活，克服了现有技术中的电阻测量装置系统结构比较复杂的技术问题，因此本实用新型实施例的电阻测量装置更能满足用户电阻测量的实际需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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示出了本实用新型实施例中电阻测量装置的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例中主控模块的电路图；
图3示出了本实用新型实施例中信号采集电路的电路图；
图4示出了本实用新型实施例中挡位选择电路的电路图；
图5示出了本实用新型实施例中液晶显示器的电路图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
相关技术中的电阻测量方法存在缺陷，本申请的电阻测量装置基于伏安法与单片机的结合方式对电阻进行测量。
具体地，利用基于伏安法电阻测量方法，将电阻参数转化为电压模拟信号，此模拟量可以由高精度AD转换芯片转换为数字量。这样由单片机处理数字量，可以实现测量精度高、易于实现自动化测量，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性、系统扩展、系统配置灵活，容易构成各种规模的系统。
本实施例中提供了一种电阻测量装置，提供了电阻测量装置，如图1所示，包括：信号采集电路11及单片机12；信号采集电路11用于将检测得到的电阻的参数转换为电压模拟信号，并将电压模拟信号输入到单片机12；单片机12测量电压模拟信号的电压值，并根据电压值确定电阻的阻值。
为便于用户查看电阻值测量的结果，在电阻测量装置中还包括：液晶显示器，用于接收单片机12发送的电阻的阻值，并进行显示。
优选地，在电阻测量装置中还包括：挡位选择电路；挡位选择电路与单片机12连接，用于确定电阻的阻值时选择测量挡位，测量电阻阻值时，通过合理选择测量的挡位，有利于电阻测量值更加精确。
本实用新型实施例中所采用的单片机可以有多种型号选择，为便于装置组成的轻便性，系统的可靠性，数据处理的有效性，优选地电阻测量装置中的单片机为型号是AT89S51的单片机。
在本实用新型的电阻测量装置中，信号采集电路的一个重要作用是将模拟电压信号转换为数字信号，因此在信号采集电路中包括模数转换芯片，考虑模数转换的精确有效性，优选地信号采集电路中包括型号为TLC2543的模数转换芯片。
具体地，型号为TLC2543的模数转换芯片的CLOCK引脚、DI引脚、DO引脚及CS引脚，分别与单片机的P1.0引脚、P1.1引脚、P1.2引脚及P1.3引脚一一对应连接。
本实用新型实施例中，液晶显示器为型号是1602LCD的液晶显示器。
下面结合实施例进行说明。
本实施例提供了一种电阻检测装置，包括：主控模块、测量模块、挡位选择模块、液晶显示，本实施例中选择AT89S51单片机为控制核心，由电源、挡位切换电路、信号采集及转换电路、显示电路和按键电路等部分组成，下面对该装置进行详细描述。
在本实施例中的主控模块，如图2所示，可以选用AT89S51。
需要说明的是，AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C52产品指令和引脚可以实现完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
本装置采用AT89S51单片机作为中央处理器，其可以在测量过程中将采集到的数据进行处理后自动切换量程，同时将相关数据送到液晶显示单元动态显示。
需要说明的是，本实施例中的主控模块以AT89S51为例进行说明，在实际中，也可以采用嵌入式ARM中的44B0作为主控模块。
本实施例中的测量模块，如图3所示，其信号采集电路可以选用TLC2543。
TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源；且价格适中，分辨率较高，因此本实施例采用了该A/D转换芯片。
需要说明的是，TLC2543具有4线制度串行接口，分别为片选(CS)，串行时钟输入端(CLOCK)，串行数据输入端(DATA IN)和串行数据输出端(DATA OUT)。
优选地，本实施例中使用的51单片机，没有SPI接口，本实施例可以用软件功能实现SPI接口。采用延时方式进行采集，所以省去了EOC电路的接法。电路中的电阻R3、R4组成分压电路给芯片提供参考电压。输入信号从IN0引脚接入。TLC2543的CLOCK、DI、DO、CS分别与单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3相连，并用软件控制实现。
本实施例中的挡位选择模块可以采用程序控制法。
优选地，本实施例中的挡位选择电路是利用四路测试电路的通断实现的。
如图4所示，AD1-AD4接AD采样模块，通过程序实现的Q1-Q4由单片机直接接通不同的电平信号，四路通路中接入100Ω、1kΩ、100kΩ、10MΩ的高精密电阻作为基准电阻，当待测电阻接入时，程序中采用轮询法给予电平信号，Q1-Q4分别给“0111”电平，通路1导通，通路2、3、4截止，100Ω基准电阻接入电路，此时AD1口采集的信号为基准电阻和待测电阻的电压值之和，AD2-4口采集的信号为待测电阻的电压值，两信号之差即为基准电阻电压，此时程序判断，如果待测电阻上的电压值低于AD1口采集电压值的一半，则满足量程，程序利用分压公式计算出待测电阻阻值并显示，如果待测电阻上的电压值不低于AD1口采集电压值的一半，即为超量程，自动进入下一循环，在下一循环中，Q1-Q4分别给“1011”电平，通路1、3、4截止，通路2导通，1kΩ基准电阻接入电路，按照上述过程重新进行判断。
如图5所示，本实施例中的液晶显示器可以采用1602LCD液晶。1602液晶由单片机的P0口送数据，由于单片机的P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，P0口做输出口时，内部数据经过锁存器送到P00---P07上。由于上管始终截止，而当下管也截止时，P00—P07被架空，没有标准的高电平，所以P0口作输出口使用时，可以外接上拉电阻。因此图4中的JP3为上拉电阻。电路中Y1、C1和C2是时钟电路，另外，由C3和R2组成单片机的上电复位电路；S1、R1和R2组成单片机的按键复位电路。
通过上述装置检测电阻的过程如下：单片机接收到数字信号后，首先判断是否有待测电阻接入，如果判断出没有待测电阻接入时单片机处于等待状态。若有待测电阻接入则用电阻分压法判断是否在1/2Vcc范围内，若在1/2Vcc范围内则单片机将计算结果送入液晶进行显示，若不在1/2Vcc范围内，则切换到下一量程再次判断直到满足条件为止。
具体地，首先，测量程序，单片机控制测量程序不仅担负着量程的识别与转换,而且还负责数据的修正和传输；因此主控制器的工作状态直接决定着整个测量系统能否正常工作,所以控制测量程序对整个测量来说至关重要；
其次，按键处理程序，根据按键的状态做相应的功能设置；
再次，电阻计算程序,单片机根据A/D转换得到的电压值计算出电阻值。
最后，液晶模块显示程序。
下面通过实际的测量结果来说明，如表1所示，本测试所用到的仪器： 稳压电源，高精度数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，高精度的数字万用表，指针式万用表，单片机综合试验箱等。
表1 测试结果(单位/V)
| 实际值 | 测量值 | 精度 |
| 210Ω | 212Ω | +0.7％ |
| 1.1KΩ | 1.09KΩ | -0.9％ |
| 15KΩ | 14.9KΩ | -0.6％ |
| 2MΩ | 2.02MΩ | +1％ |
| 5MΩ | 4.96MΩ | -0.8％ |
| 10MΩ | 9.92MΩ | -0.8％ |
需要说明的是，本实用新型的测量量程为100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四档。测量准确度为1％。同时能自动显示小数点和单位，测量速率大于5次/秒。对于100Ω、1kΩ、10kΩ三档量程具有自动量程转换功能。在进行电阻筛选测量时，用户通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值；测量时，仪器能在显示的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。
本实用新型达到了如下技术效果：
(1)TLC2543是12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机的I/O资源，且性价比和分辨率较高，精度可达到1％。
(2)在程序中针对采集信号的大小进行比较，设定比较范围以确定待测电阻对应量程，此方案程序简单，运行可靠，无需成本，且能满足测量频次的要求。如果采用小型继电器导通电阻小,继电器电路导通时，导通电阻只有3～4个欧姆，同时单片机的P口输出功率不能单独驱动继电器工作，须选用合适的驱动电路。频率不高，继电器受制于机械动作，使其动作频率不能太高。运行噪声，小型继电器运行时产生噪声和电磁噪声，误差较大。
(3)显示部件采用液晶显示优点是显示信息非常丰富，可以很形象的显示设计者的所想，方便使用者使用，占用I/O口少，不需要循环扫描。如果采用数码管显示，尽管其优点是显示信息非常丰富，可以很形象的显示设计者的所想，方便使用者使用，占用I/O口少，不需要循环扫描。
通过本实用新型的技术方案，利用基于恒流源的电阻测与单片机结合实现电阻测试仪更为简便可行，节约成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.电阻测量装置，其特征在于，包括：信号采集电路、液晶显示器、挡位选择电路及单片机；
所述信号采集电路用于将检测得到的电阻的参数转换为电压模拟信号，并将所述电压模拟信号输入到所述单片机；
所述单片机测量所述电压模拟信号的电压值，并根据所述电压值确定所述电阻的阻值；
所述挡位选择电路与所述单片机连接，用于确定所述电阻的阻值时选择测量挡位；
所述液晶显示器，用于接收所述单片机发送的所述电阻的阻值，并进行显示；
所述单片机为型号是AT89S51的单片机，所述信号采集电路中包括型号为TLC2543的模数转换芯片；型号为TLC2543的所述模数转换芯片的CLOCK引脚、DI引脚、DO引脚及CS引脚，分别与所述单片机的P1.0引脚、P1.1引脚、P1.2引脚及P1.3引脚一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液晶显示器为型号是1602LCD的液晶显示器。
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|---|---|---|---|---|
| CN110161888A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-23 | 深圳市云海物联科技有限公司 | 一种模数转换方法、系统、装置及单片机 |
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