CN213069014U - 一种线束电阻的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线束电阻的测试装置，包括：主控模块、电压采集模块、恒流源模块、总线切换模块和继电器切换模块；主控模块控制总线切换模块和继电器切换模块通过切换继电器将电压采集模块引出的电压总线和恒流源模块引出的电流总线接到被测线束上，主控模块给恒流源模块发送命令打开恒流源，待被测线束两端的电压稳定后，电压采集模块采集被测线束两端的电压，通过电压采集模块计算出被测线束的阻值。本实用新型的电阻测试是基于开尔文电桥的四线隔离法进行测试，利用直接从被测电阻两端读取电压的方法，可以消除测试导线带来的误差累积，尤其是在测长距离和多转接终端电阻阻值时，可补偿线束测试仪内部和线间电阻误差，提高电阻测试的精度。

Description

一种线束电阻的测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种线束测试装置，具体涉及一种线束电阻的测试装置。

背景技术

目前线束的测试在很多行业得到广泛的应用，其中线束电阻的测试设备最为常见，通过测量导线的电阻来测试导线的短路、断路，以及接插件有没有接触不良，导线的质量好坏等问题。

但是由于需要测试线束电阻的线缆较多，而且由于测试设备本身电路的影响，现有的线束电阻测试设备内部的导线本身有电阻，会导致测试的结果包含线路上的阻值，导致最终线束电阻测试结果错误或者测试精度不够。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种线束电阻的测试装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种线束电阻的测试装置，包括：主控模块、电压采集模块、恒流源模块、总线切换模块和继电器切换模块；其中，

所述主控模块，接收上位机发出的操控命令，并控制其它各模块按照相应的指令操作；

所述恒流源模块，与所述主控模块连接，并通过电流总线连接所述总线切换模块，根据所述主控模块发出的第一控制信号打开所述恒流源模块，为所述被测线束提供稳定的电流；

所述电压采集模块，与所述主控模块连接，并通过电压总线连接所述总线切换模块，根据所述主控模块发出的第二控制信号采集被测线束两端的电压；所述电压采集模块根据所述恒流源模块相应的电流值和采集的电压值计算被测线束的电阻值，并将所述电阻值发送至所述主控模块；

所述总线切换模块，与所述主控模块连接，并与所述继电器切换模块连接；根据所述主控模块发出的第三控制信号将所述电流总线和所述电压总线切换到所述继电器切换模块上；

所述继电器切换模块，与所述主控模块、总线切换模块以及测试端口分别连接；根据所述主控模块发出的第四控制信号将继电器切换模块上的所述电流总线和所述电压总线切换到所述测试端口连接的被测线束上。

进一步地，所述主控模块采用第一STM32单片机控制。

进一步地，所述恒流源模块包括档位切换模块，第一CAN通信接口、第二STM32单片机和档位切换模块，其中，所述第一CAN通信接口连接所述主控模块，所述第二STM32单片机连接所述第一CAN通信接口和所述档位切换模块；所述档位切换模块连接所述电流总线，且所述档位切换模块包括1uA～1A的多个电流档位。

进一步地，所述电压采集模块包括第二CAN通信接口、第三STM32单片机、ADC差分放大电路和信号放大器；所述第二CAN通信接口连接所述主控模块；所述第二CAN通信接口、第三STM32单片机、ADC差分放大电路和信号放大器依次串接；且所述信号放大器引出所述电压总线连接所述总线切换模块。

进一步地，所述总线切换模块包括SPI总线接口、第四STM32单片机和第一继电器组；所述SPI总线接口连接所述主控模块；所述SPI总线接口、所述第四STM32单片机和所述第一继电器组依次串接；且所述第一继电器组连接所述电流总线和所述电压总线，将所述电流总线和所述电压总线切换为A总线、B总线、C总线和D总线。

进一步地，所述继电器切换模块包括第三CAN通信接口、第五STM32单片机、PFGA和第二继电器组；所述第三CAN通信接口连接所述主控模块；所述第三CAN通信接口、第五STM32单片机、PFGA和第二继电器组依次连接；且所述第二继电器组连接所述总线切换模块和所述测试端口，将所述A总线、B总线、C总线和D总线切换到所述测试端口连接的被测线束。

进一步地，还包括显示屏，所述显示屏与所述上位机连接，所述上位机将所述显示屏上输入的操控命令发送给所述主控模块。

进一步地，还包括壳体，所述主控模块、所述电压采集模块、所述恒流源模块、所述总线切换模块和所述继电器切换模块均设置于所述壳体内；所述测试端口设置于所述壳体上。

进一步地，所述测试端口有多个，每个测试端口的被测线束均通过所述继电器切换模块和总线切换模块的切换连接所述电流总线和所述电压总线。

进一步地，所述壳体上还设置有USB端口，所述USB端口与所述上位机连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型线束电阻的测试装置，通过上位机发送的测试命令，控制主控模块控制总线切换模块和继电器切换模块通过切换继电器将电压采集模块引出的电压总线和恒流源模块引出的电流总线接到被测线束上，主控模块给恒流源模块发送命令打开恒流源，待被测线束两端的电压稳定后，采集被测线束两端的电压，从而通过电压采集模块计算出被测线束的阻值。本实用新型的电阻测试是基于开尔文电桥的四线隔离法进行测试，利用直接从被测电阻两端读取电压的方法，可以消除测试导线带来的误差累积，尤其是在测长距离和多转接终端电阻阻值时，可补偿线束测试仪内部和线间电阻误差，提高电阻测试的精度。

2.本实用新型线束电阻的测试装置，恒流源具有1uA～1A的多个电流档位，通过电压采集模块采集的电压值看是否在测试范围内，然后选择是否切换到下一个档位，依此类推；该方法测试的电阻范围可以达到1毫欧姆至1兆欧姆。

3.本实用新型线束电阻的测试装置，有多个测试端口，可通过总线切换模块和继电器切换模块的多个继电器的切换将电流总线和电压总线切换至所需测试的线束测试端口上，可自动测试多条线束的电阻值。

4.本实用新型线束电阻的测试装置，主控模块、恒流源模块、电压采集模块和总线切换模块采用STM32单片机控制，继电器切换模块采用STM32单片机和FPGA控制，替代原先的用硬件逻辑电路组成的数控装置，切换速度快，性能稳定；且使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来实现。

5.本实用新型线束电阻的测试装置，整个测试过程都可以实现自动化，将线束连接到线束测试端口后，只需在显示屏上操作点击开始测试即可，测试结果可快速出现在显示屏上。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的原理框架图。

图2是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的恒流源模块的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的电压采集模块的结构示意图。

图4是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的总线切换模块的结构示意图。

图5是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的第一继电器组的结构示意图。

图6是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的继电器切换模块的结构示意图。

图7是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的第二继电器组的结构示意图。

图8是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的整体外观结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的原理框架图。如图1所示的线束电阻的测试装置，包括：主控模块、电压采集模块、恒流源模块、总线切换模块和继电器切换模块。

主控模块与上位机连接并通信，接收上位机发出的操控命令，并控制其它各模块按照相应的指令操作。主控模块优选采用第一STM32单片机控制。需要说明的是，上位机可设置在本实用新型的线束电阻的测试装置的内部，也可设置在线束电阻的测试装置的外部，当设置在外部时，外部的上位机可通过线束电阻的测试装置的串口与主控模块通信。优选的方式是设置在线束电阻的测试装置的内部，与线束电阻的测试装置的其它各模块集成在一起。

恒流源模块，与主控模块连接，并通过电流总线连接总线切换模块，根据主控模块发出的第一控制信号打开恒流源模块，为被测线束提供稳定的电流。

具体地，请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的恒流源模块的结构示意图。本实用新型实施例的恒流源模块，包括第一CAN通信接口、第二STM32单片机和档位切换模块，其中，第一CAN通信接口连接主控模块，第二STM32单片机连接第一CAN通信接口和档位切换模块；档位切换模块连接电流总线，且档位切换模块包括1uA～1A的多个电流档位。作为本实用新型的一种优选实施方式，恒流源模块采用的是高精度可调恒流源，可调电流档位为1uA，10uA，100uA，1mA，10mA，100mA，1A；第二STM32单片机根据主控模块的命令切换电流档位。测试时，打开恒流源，首先用1uA档的电流测试电阻，通过电压采集模块采集的电压值，如果电压值在测试范围内，则可通过该电压计算出阻值显示，如果电阻值小于1uA档能测试的范围，则切换到10uA档位进行测试电阻，通过电压采集模块采集的电压值看是否在测试范围内，然后选择是否切换到下一个档位，依此类推，直到切换到1A档位。该方法测试的电阻范围可以达到1毫欧姆至1兆欧姆。

本实用新型实施例的电压采集模块，与主控模块连接，并通过电压总线连接总线切换模块，根据主控模块发出的第二控制信号采集被测线束两端的电压；电压采集模块根据恒流源模块相应的电流值和采集的电压值计算被测线束的电阻值，并将电阻值发送至主控模块。

具体地，请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的电压采集模块的结构示意图。作为本实用新型的一种优选实施方式，电压采集模块包括第二CAN通信接口、第三STM32单片机、ADC差分放大电路和信号放大器；第二CAN通信接口连接主控模块；第二CAN通信接口、第三STM32单片机、ADC差分放大电路和信号放大器依次串接；且信号放大器引出电压总线连接总线切换模块。第三STM32单片机通过采集的电压值和恒流源模块相应的电流值计算出被测线束的电阻值，并将该电阻值通过CAN总线发送至主控模块，最后由主控模块通过串口发送至上位机进行处理和显示。需要说明的是，ADC差分放大电路优选采用24位ADC差分放大电路，是一种高精度的AD电压采集电流，能准确的采集被测线束两端的电压。

本实用新型的线束电阻测试是基于开尔文电桥的四线隔离法进行测试。四线测试方法是利用Kelvin电桥测试法进行电阻测量，并采用24位ADC保证在低电流的情况下满足微电阻的精确度。当被测电阻阻值较小时，利用这种测试方法可获得非常精确的测试结果。此测试法是利用直接从被测电阻两端读取电压的方法，可以消除测试导线带来的误差累积，尤其是在测长距离和多转接终端电阻阻值时，可补偿线束测试仪内部和线间电阻误差。

总线切换模块，与主控模块连接，并与继电器切换模块连接；根据主控模块发出的第三控制信号将电流总线和电压总线切换到继电器切换模块上。

具体地，请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的总线切换模块的结构示意图。作为本实用新型的一种优选实施方式，总线切换模块包括SPI总线接口、第四STM32单片机和第一继电器组；SPI总线接口连接主控模块；SPI总线接口、第四STM32单片机和第一继电器组依次串接；且第一继电器组连接电流总线和电压总线，将电流总线和电压总线切换为A总线、B总线、C总线和D总线。

请参见图5，图5是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的第一继电器组的结构示意图。上述总线切换模块的第一继电器组包括继电器组1、继电器组2、继电器组3、继电器组4和继电器组5，通过继电器组1、继电器组2、继电器组3、继电器组4和继电器组5的共同作用将电压采集模块引出的电压总线和恒流源模块引出的电流总线切换成A总线、B总线、C总线和D总线。本实用新型实施例每个继电器组的继电器均为进口的欧姆龙继电器，其继电器，稳定性好，实用寿命长，可靠性高。需要说明的是，本实用新型实施例的线束电阻的测试装置，可以用作两线电阻测试，也可以用作四线电阻测试。当用作四线测电阻时，只需将继电器组2切到A总线，继电器组3切到B总线，将继电器组4切到C总线，继电器组5切到D总线，当系统用作两线测电阻时，需要打开继电器组1，将电压总线和电流总线连接在一起，然后将继电器组2切到A总线，继电器组3切到B总线。

继电器切换模块，与主控模块、总线切换模块以及测试端口分别连接；根据主控模块发出的第四控制信号将继电器切换模块上的电流总线和电压总线切换到测试端口连接的被测线束上。

具体地，请参见图6和图7，图6是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的继电器切换模块的结构示意图；图7是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的第二继电器组的结构示意图。作为本实用新型的一种优选实施方式，继电器切换模块包括第三CAN通信接口、第五STM32单片机、PFGA和第二继电器组；第三CAN通信接口连接主控模块；第三CAN通信接口、第五STM32单片机、PFGA和第二继电器组依次连接；且第二继电器组连接总线切换模块和测试端口，将A总线、B总线、C总线和D总线切换到测试端口连接的被测线束。

线束测试端口可以有多个，每个线束测试端口的被测线束通过继电器切换模块的切换连接电流总线和电压总线。用户可以一次性将被测导线全接到端口上，要测那个端口的被测导线，只用切换继电器就可以了，使用非常方便。

请参见图8，图8是本实用新型实施例提供的一种线束电阻的测试装置的整体外观结构示意图。在上述实施方式的基础上，本实用新型的线束电阻的测试装置，还包括壳体，主控模块、电压采集模块、恒流源模块、总线切换模块和继电器切换模块均设置于壳体内；测试端口设置于壳体上；还可以包括显示屏，显示屏优选为触摸屏；显示屏与上位机连接，上位机将显示屏上输入的操控命令发送给主控模块；触摸屏通过HDMI线连接上位机，然后上位机通过串口与各模块电路通信，来控制各模块。壳体上还可以设置有USB端口，USB端口与上位机连接，通过USB端口下载检测数据或连接打印机进行测试结果打印。

本实用新型的线束电阻的测试装置的控制原理是，人工通过触摸屏输入要测试的选项(两线电阻测试，四线电阻测试，通过配置文文件自动测试)，主机收到数据通过串口给主控模块发送测试命令，主控模块通过接收的命令来控制继电器设备切换到选定的测试端口，控制总线切换设备来确定当前是两线电阻测试还是四线电阻测试。然后再控制恒流源给测试电阻提供测试电流，通过电压采集模块采集的电压就能计算出电阻值了，最后电压采集模块通过CAN总线将数据反馈给主控模块，主控模块通过串口返回给上位机，上位机将处理结果通过触摸屏呈现出来。

本实用新型线束电阻的测试装置，通过上位机发送的测试命令，控制主控模块控制总线切换模块和继电器切换模块通过切换继电器将电压采集模块引出的电压总线和恒流源模块引出的电流总线接到被测线束上，主控模块给恒流源模块发送命令打开恒流源，待被测线束两端的电压稳定后，采集被测线束两端的电压，从而通过电压采集模块计算出被测线束的阻值。本实用新型的电阻测试是基于开尔文电桥的四线隔离法进行测试，利用直接从被测电阻两端读取电压的方法，可以消除测试导线带来的误差累积，尤其是在测长距离和多转接终端电阻阻值时，可补偿线束测试仪内部和线间电阻误差，提高电阻测试的精度。

本实用新型线束电阻的测试装置，主控模块、恒流源模块、电压采集模块和总线切换模块采用STM32单片机控制，继电器切换模块采用STM32单片机和FPGA控制，替代原先的用硬件逻辑电路组成的数控装置，切换速度快，性能稳定；且使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来实现。本实用新型线束电阻的测试装置，整个测试过程都可以实现自动化，将线束连接到线束测试端口后，只需在显示屏上操作点击开始测试即可，测试结果可快速出现在显示屏上。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种线束电阻的测试装置，其特征在于，包括：主控模块、电压采集模块、恒流源模块、总线切换模块和继电器切换模块；其中，

所述主控模块，接收上位机发出的操控命令，并控制其它各模块按照相应的指令操作；

所述恒流源模块，与所述主控模块连接，并通过电流总线连接所述总线切换模块，根据所述主控模块发出的第一控制信号打开所述恒流源模块，为被测线束提供稳定的电流；

所述电压采集模块，与所述主控模块连接，并通过电压总线连接所述总线切换模块，根据所述主控模块发出的第二控制信号采集被测线束两端的电压；所述电压采集模块根据所述恒流源模块相应的电流值和采集的电压值计算被测线束的电阻值，并将所述电阻值发送至所述主控模块；

所述总线切换模块，与所述主控模块连接，并与所述继电器切换模块连接；根据所述主控模块发出的第三控制信号将所述电流总线和所述电压总线切换到所述继电器切换模块上；

所述继电器切换模块，与所述主控模块、总线切换模块以及测试端口分别连接；根据所述主控模块发出的第四控制信号将继电器切换模块上的所述电流总线和所述电压总线切换到所述测试端口连接的被测线束上。

2.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述主控模块采用第一STM32单片机控制。

3.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述恒流源模块包括第一CAN通信接口、第二STM32单片机和档位切换模块，其中，所述第一CAN通信接口连接所述主控模块，所述第二STM32单片机连接所述第一CAN通信接口和所述档位切换模块；所述档位切换模块连接所述电流总线，且所述档位切换模块包括1uA～1A的多个电流档位。

4.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述电压采集模块包括第二CAN通信接口、第三STM32单片机、ADC差分放大电路和信号放大器；所述第二CAN通信接口连接所述主控模块；所述第二CAN通信接口、第三STM32单片机、ADC差分放大电路和信号放大器依次串接；且所述信号放大器引出所述电压总线连接所述总线切换模块。

5.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述总线切换模块包括SPI总线接口、第四STM32单片机和第一继电器组；所述SPI总线接口连接所述主控模块；所述SPI总线接口、所述第四STM32单片机和所述第一继电器组依次串接；且所述第一继电器组连接所述电流总线和所述电压总线，将所述电流总线和所述电压总线切换为A总线、B总线、C总线和D总线。

6.根据权利要求5所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述继电器切换模块包括第三CAN通信接口、第五STM32单片机、PFGA和第二继电器组；所述第三CAN通信接口连接所述主控模块；所述第三CAN通信接口、第五STM32单片机、PFGA和第二继电器组依次连接；且所述第二继电器组连接所述总线切换模块和所述测试端口，将所述A总线、B总线、C总线和D总线切换到所述测试端口连接的被测线束。

7.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述上位机连接，所述上位机将所述显示屏上输入的操控命令发送给所述主控模块。

8.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，还包括壳体，所述主控模块、所述电压采集模块、所述恒流源模块、所述总线切换模块和所述继电器切换模块均设置于所述壳体内；所述测试端口设置于所述壳体上。

9.根据权利要求1所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述测试端口有多个，每个测试端口的被测线束均通过所述继电器切换模块和总线切换模块的切换连接所述电流总线和所述电压总线。

10.根据权利要求8所述的线束电阻的测试装置，其特征在于，所述壳体上还设置有USB端口，所述USB端口与所述上位机连接。

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