CN206489220U - 一种基于单片机微电阻测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于单片机微电阻测量系统，属于电子技术应用领域，本实用新型提供了一种基于单片机微电阻测量系统，通过采用微电流源芯片LT3092输出的恒流装置和采用高性能ICL7650和OP07ADJ构成两级测量放大电路，实现测量了低测试电流的微电阻测量，在测量范围0.5‑0.05Ω，测量电流为5‑10mA时，测量精度可达1/1000；采用微处理器进行控制，可实时在线显示所测量电阻值，并实时进行自校准处理，进一步地提高测量的准确性，实现了智能化的测量；同时，采取进一步提高系统抗干扰和噪声的能力，对获得的测量值进行数字滤波处理，同时对压力检测电路结构的独特设计，能够减少单片机的输入输出资源，提升系统的抗干扰性。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术应用领域，具体地说，涉及一种基于单片机微电阻测量系统。
背景技术
在电子应用中，电机线圈、变压器绕组、测量开关、电力电缆、通信电缆、接触器、继电器与接插件触点的接触电阻通常为毫欧数量级。随着微电阻测试技术的发展，微电阻测量从20世纪90年代以磁电式仪表为主的仪器发展到今天性价比较高的DZC-5型仪器，其可实现对低电压的自动测量，测量范围达到0～160.000mV，0～1600.00mV，精度达到1/100，这些仪器采用的都是通过增大测试电流来提高分辨率，接触电阻往往是电流的函数，对于通讯电缆而言，实际工作电流较小，如果为了测出毫欧级电阻而人为地增加测试电流，这将无法正确反映接触状态，但是对于接触器而言，本身工作电流在数安到数百安，倘若用小电流测试，不能正确反映测量结果。
目前的放大器设计主要是高增益、低噪声，但是提高增益的最直接的措施是采用多个放大器级联，但这种结构在提高增益的同时，也引入了噪声干扰，并且级数越多给电路引入的传输函数极点就越多，从而造成系统的不稳定；同时，对于微电阻测量系统中，单片机信号识别不是特别精确，单片机输出资源较多，系统的抗干扰性较弱；单片机微电阻测量系统不能实时在线显示所测量的电阻值，并且不能进行自动校准，浪费工时，降低劳动效率。
因此，有必要对现有的单片机微电阻测量系统进行改进，使得单片机微电阻测量系统的结构更为完善，最大化提高微电阻测量的精确性。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于单片机微电阻测量系统，通过采用微电流源芯片LT3092输出的恒流装置和采用高性能ICL7650和OP07ADJ构成两级测量放大电路，实现测量了低测试电流的微电阻测量，在测量范围0.5-0.05Ω，测量电流为5-10mA时，测量精度可达1/1000；采用微处理器进行控制，可实时在线显示所测量电阻值，并实时进行自校准处理，进一步地提高测量的准确性，实现了智能化的测量；同时，采取进一步提高系统抗干扰和噪声的能力，对获得的测量值进行数字滤波处理，同时对压力检测电路结构的独特设计，能够减少单片机的输入输出资源，提升系统的抗干扰性。
为达到上述目的，本实用新型是按如下技术方案实施的：
所述的基于单片机微电阻测量系统包括微电流源芯片、被测电阻、微处理量程控制电路、放大电路、A/D转换电路、压力检测电路、单片机控制电路、显示电路，所述的被测电阻一端通过导线与微电流源芯片连接，被测电阻另一端通过微处理量程控制电路与微弱信号的放大电路连接，微处理量程控制电路包括标准电阻与被测电阻组成，标准电阻为系统内置的一组标准电阻，标准电阻与被测电阻的高电位端接出电压测量端子，放大电路包括放大器AⅠ、放大器AⅡ、放大器AⅢ，放大器AⅠ与放大器AⅡ组成第一级放大器，第一级放大器为高精度斩波稳零运算器放大器，放大器AⅢ为第二级放大器，放大电路与具有模数转换功能的A/D转换电路连接，A/D转换电路与具有信号处理功能的压力检测电路连接，压力检测电路与具有采样、处理功能的单片机控制电路连接，单片机控制电路与具有数码显示功能的显示电路连接。
进一步，所述的标准电阻共分为5档。
进一步，所述的微电流源芯片可编程两端电流源，最大输出电流为200mA，可调节电压范围为1.2-40V。
进一步，所述的微电流源芯片的信号输入端加上10nF和1uF接地电容。
进一步，所述的放大电路的第一级放大器型号为ICL7650，可对微小信号放大23倍，第二级放大器型号为OP07ADJ，可对信号进行放大及滤波，对一级放大信号放大20倍。
进一步，所述的微电阻测量系统及内置标准电阻均采用MnCu丝电阻。
进一步，所述的A/D转换器为16位sigma-delta模数转换器AD7171。
进一步，所述的单片机控制电路为MCS-51单片机。
进一步，所述的被测电阻采用四探针法测量。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供了一种基于单片机微电阻测量系统，通过采用微电流源芯片LT3092输出的恒流装置和采用高性能ICL7650和OP07ADJ构成两级测量放大电路，实现测量了低测试电流的微电阻测量，在测量范围0.5-0.05Ω，测量电流为5-10mA时，测量精度可达1/1000；采用微处理器进行控制，可实时在线显示所测量电阻值，并实时进行自校准处理，进一步地提高测量的准确性，实现了智能化的测量；同时，采取进一步提高系统抗干扰和噪声的能力，对获得的测量值进行数字滤波处理，同时对压力检测电路结构的独特设计，能够减少单片机的输入输出资源，提升系统的抗干扰性。
附图说明
图1为本实用新型的测量系统框图；
图2为本实用新型的微电流源芯片原理图；
图3为本实用新型的放大电路结构图；
图4为本实用新型的四探针法测电阻原理图；
图5为本实用新型的程序流程图；
图6为本实用新型的压力检测电路图；
图中，1-微电流源芯片、2-标准电阻、3-被测电阻、4-微处理量程控制电路、5-放大电路、6-放大器AⅠ、7-放大器AⅡ、8-放大器AⅢ、9-A/D转换电路、10-压力检测电路、11-单片机控制电路、12-显示电路。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
如图1-6所示，所述的基于单片机微电阻测量系统包括微电流源芯片1、被测电阻3、微处理量程控制电路4、放大电路5、A/D转换电路9、压力检测电路10、单片机控制电路11、显示电路12。
所述的被测电阻3一端通过导线与微电流源芯片1连接，与被测电阻3连接的到线上有阻值Rw，被测电阻3两侧有阻值Rc的电阻，故被测电阻3采用四探针法测量，微电流源芯片1可编程两端电流源，最大输出电流为200mA，可调节电压范围为1.2-40V，微电流源芯片1的信号输入端加上10nF和1uF接地电容，被测电阻3另一端通过微处理量程控制电路4与微弱信号的放大电路5连接，微处理量程控制电路4包括标准电阻2与被测电阻3组成，标准电阻2为系统内置的一组标准电阻2，采用微处理器进行控制，可实时在线显示所测量电阻值，并实时进行自校准处理，进一步地提高测量的准确性，实现了智能化的测量。
所述的标准电阻2共分为5档，可根据待测电阻的大小自动选择，标准电阻2与被测电阻3的高电位端接出电压测量端子，放大电路5包括放大器AⅠ6、放大器AⅡ7、放大器AⅢ8，放大器AⅠ6与放大器AⅡ7组成第一级放大器，第一级放大器为高精度斩波稳零运算器放大器，第一级放大器型号为ICL7650，可对微小信号放大23倍，放大器AⅢ8为第二级放大器，第二级放大器型号为OP07ADJ，可对信号进行放大及滤波，对一级放大信号放大20倍，通过采用微电流源芯片1LT3092输出的恒流装置和采用高性能ICL7650和OP07ADJ构成两级测量放大电路5，实现测量了低测试电流的微电阻测量，在测量范围0.5-0.05Ω，测量电流为5-10mA时，测量精度可达1/1000。
放大电路5与具有模数转换功能的A/D转换电路9连接，所述的A/D转换器为16位sigma-delta模数转换器AD7171，A/D转换电路9与具有信号处理功能的压力检测电路10连接，压力检测电路10与具有采样、处理功能的单片机控制电路11连接，所述的单片机控制电路11为MCS-51单片机，单片机控制电路11与具有数码显示功能的显示电路12连接，所述的微电阻测量系统及内置标准电阻2均采用MnCu丝电阻，采取进一步提高系统抗干扰和噪声的能力，对获得的测量值进行数字滤波处理，同时对压力检测电路10结构的独特设计，能够减少单片机的输入输出资源，提升系统的抗干扰性。
本实用新型的工作过程：
采用微电流源芯片1、被测电阻3、微处理量程控制电路4、放大电路5、A/D转换电路9、压力检测电路10、单片机控制电路11、显示电路12构成测量系统，以MCS-51单片机为控制显示电路12，由精密微电流源的恒定电流通过微电阻，操作者用按键键入要设置的恒定电流的大小，微处理器根据按键输出相应的电流指令，是对应开关闭合，控制开关Kx闭合，Ks断开，此时采样的电压信号是Rx上的信号，微处理器根据信号的大小选择合适的量程，是对应开关闭合，然后控制Kx断开，Ks闭合，采样信号是Rs上的信号，通过Rs和Rx的比值来确定测量的结果，处理后的结果通过两级放大电路5将信号放大到能被提取出来，放大后的信号通过信号调理，然后进行信号采集和A/D转换电路9进行转换，并通过压力检测电路10对信号进行处理，转换为单片机易接收的信号，最后单片机控制将测量结果显示在液晶显示屏上。本实用新型提供了一种基于单片机微电阻测量系统，通过采用微电流源芯片LT3092输出的恒流装置和采用高性能ICL7650和OP07ADJ构成两级测量放大电路，实现测量了低测试电流的微电阻测量，在测量范围0.5-0.05Ω，测量电流为5-10mA时，测量精度可达1/1000；采用微处理器进行控制，可实时在线显示所测量电阻值，并实时进行自校准处理，进一步地提高测量的准确性，实现了智能化的测量；同时，采取进一步提高系统抗干扰和噪声的能力，对获得的测量值进行数字滤波处理，同时对压力检测电路结构的独特设计，能够减少单片机的输入输出资源，提升系统的抗干扰性。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的。
Claims (9)
1.一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的基于单片机微电阻测量系统包括微电流源芯片、被测电阻、微处理量程控制电路、放大电路、A/D转换电路、压力检测电路、单片机控制电路、显示电路，所述的被测电阻一端通过导线与微电流源芯片连接，被测电阻另一端通过微处理量程控制电路与微弱信号的放大电路连接，微处理量程控制电路包括标准电阻与被测电阻组成，标准电阻为系统内置的一组标准电阻，标准电阻与被测电阻的高电位端接出电压测量端子，放大电路包括放大器AⅠ、放大器AⅡ、放大器AⅢ，放大器AⅠ与放大器AⅡ组成第一级放大器，第一级放大器为高精度斩波稳零运算器放大器，放大器AⅢ为第二级放大器，放大电路与具有模数转换功能的A/D转换电路连接，A/D转换电路与具有信号处理功能的压力检测电路连接，压力检测电路与具有采样、处理功能的单片机控制电路连接，单片机控制电路与具有数码显示功能的显示电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的标准电阻共分为5档。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的微电流源芯片可编程两端电流源，最大输出电流为200mA，可调节电压范围为1.2-40V。
4.据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的微电流源芯片的信号输入端加上10nF和1uF接地电容。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的放大电路的第一级放大器型号为ICL7650，可对微小信号放大23倍，第二级放大器型号为OP07ADJ，可对信号进行放大及滤波，对一级放大信号放大20倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的微电阻测量系统及内置标准电阻均采用MnCu丝电阻。
7.据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的A/D转换器为16位sigma-delta模数转换器AD7171。
8.据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的单片机控制电路为MCS-51单片机。
9.据权利要求1所述的一种基于单片机微电阻测量系统，其特征在于：所述的被测电阻采用四探针法测量。
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