CN218445947U - 电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，包括控制器MCU、数/模转换模块和控制信号锁存器，数/模转换模块电连接至模拟电阻电流产生模块，控制信号锁存器通过第一控制信号输出端和第二控制信号输出端连接至电阻阵列驱动模块，电阻阵列驱动模块连接有标准电阻阵列模块和标准电压产生模块，标准电压产生模块和模拟电阻电流产生模块分别电连接至测试仪连接模块；通过控制电阻阵列驱动模块和标准电压产生模块的工作状态，可以实现不同的基准电压选择、不同的标准电阻选择等，模拟电阻电流产生模块使整个电路稳定性高、输出精度高，模拟电阻的输出范围可以实现输出不同的量程，且输出范围宽。

Description

电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置

技术领域

本实用新型涉及仪表校验技术领域，尤其涉及一种电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置。

背景技术

电阻测试仪是电气安全检查与接地工程，在施工过程中以及竣工后验收过程中所使用的不可缺少的工具之一，要求必须具备较高的精度以及较强的抗干扰能力，还需要解决在实际测量中出现的电路参数漂移大等问题。现有的用于校验电阻测试仪器的校准设备多数是采用固定电阻输出的方式，即通过单片机输出控制信号，触发不同的继电器实现选择某一固定电阻的输出，因此对电阻测试仪的实际测量只是测量的某几个固定的电阻值，难以衡量电阻测试仪的精度；也有的固定电阻输出校准设备，通过采用继电器矩阵串联大量标准电阻的方式来扩大输出电阻的范围，但这会导致校验设备内部配置的电路复杂性大幅增加，用于安装电路的电路板体积也会随之变大，最终致使校验设备的成本上升幅度较大。虽然也有部分具有任意模拟电阻输出的校准设备逐渐被投入到仪器校验工作的使用中来，但普遍存在电阻输出范围小的问题，一般输出的电阻范围仅在10Ω～100kΩ之间，因此难以满足大范围测量的需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种稳定性高、输出精度高且输出量程范围宽的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，包括控制器MCU，所述控制器MCU的控制端连接有数/模转换模块和控制信号锁存器，所述数/模转换模块设有电压输出端、反馈端和基准电压输入端，所述电压输出端和所述反馈端分别电连接至带反馈的模拟电阻电流产生模块，所述控制信号锁存器设有第一控制信号输出端和第二控制信号输出端，所述第一控制信号输出端和所述第二控制信号输出端分别连接至电阻阵列驱动模块，所述电阻阵列驱动模块连接有标准电阻阵列模块和标准电压产生模块，且所述标准电压产生模块还电连接至所述基准电压输入端，所述标准电压产生模块和所述模拟电阻电流产生模块分别电连接至测试仪连接模块。

作为优选的技术方案，所述模拟电阻电流产生模块包括电连接设置的模拟电阻电流产生正压驱动模块和模拟电阻电流产生负压驱动模块，且所述模拟电阻电流产生正压驱动模块和所述模拟电阻电流产生负压驱动模块分别通过分压电路电连接至所述电压输出端，并分别通过反馈电路电连接至所述反馈端，所述模拟电阻电流产生正压驱动模块上设有高电位电连接端，所述模拟电阻电流产生负压驱动模块上设有低电位电连接端。

作为优选的技术方案，所述模拟电阻电流产生正压驱动模块包括三极管T1 和三极管T3，所述三极管T1的集电极通过电阻R21电连接至所述高电位电连接端，所述三极管T1的集电极还直接电连接至所述三极管T3的基极，所述三极管T1的发射极电连接至所述反馈电路和所述分压电路，所述三极管T1基极通过电阻R14电连接至所述三极管T3的发射极、通过电阻R15电连接至所述反馈电路和所述分压电路，所述三极管T3的集电极电连接至所述高电位电连接端、所述三极管T3的发射极通过电阻R16电连接至所述反馈电路和所述分压电路；所述模拟电阻电流产生负压驱动模块与所述模拟电阻电流产生正压驱动模块对称设置。

作为优选的技术方案，所述反馈电路包括串联设置的分压电阻R22和反馈电阻Rf，所述反馈电阻Rf电连接至所述反馈端，所述反馈电阻Rf的两端并联设有反馈继电器L3。

作为优选的技术方案，所述电阻阵列驱动模块包括三极管T5和三极管T6，所述三极管T5的基极通过电阻R26电连接至所述电阻阵列驱动模块的高电位，所述三极管T5的基极还通过电阻R27电连接至所述三极管T6的集电极，所述三极管T5的发射极连接至所述电阻阵列驱动模块的高电位，所述三极管T5的集电极通过二极管D3接地设置，所述三极管T5的集电极还连接至继电器阵列电路，所述继电器阵列电路电连接至所述第一控制信号输出端，所述三极管T6 的发射极接地设置，所述三极管T6的基极通过电阻R24连接至所述第二控制信号输出端，且所述电阻R24的输入端通过电阻R25接地。

作为优选的技术方案，所述继电器阵列电路包括分别与所述第一控制信号输出端连接的若干继电器L_X，所述标准电阻阵列模块包括与各所述继电器L_X对应连接的电阻R_X，所述电阻R_X的输出端接地设置，各所述继电器L_X分别电连接至所述标准电压产生模块。

作为优选的技术方案，所述标准电压产生模块包括串联设置的运算放大器 A1和运算放大器A2，所述运算放大器A1的输入端通过电阻R23电连接至各所述继电器L_X，所述运算放大器A1的输出端通过继电器L4电连接至所述基准电压输入端，所述运算放大器A2的输出端通过继电器L5电连接至所述基准电压输入端。

作为对上述技术方案的改进，所述测试仪连接模块包括连接端子J1和连接端子J2，所述连接端子J1电连接至所述继电器L_X与所述分压电阻R23之间，所述连接端子J2电连接至所述反馈电路。

由于采用了上述技术方案，电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，包括控制器MCU，所述控制器MCU的控制端连接有数/模转换模块和控制信号锁存器，所述数/模转换模块设有电压输出端、反馈端和基准电压输入端，所述电压输出端和所述反馈端分别电连接至带反馈的模拟电阻电流产生模块，所述控制信号锁存器设有第一控制信号输出端和第二控制信号输出端，所述第一控制信号输出端和所述第二控制信号输出端分别连接至电阻阵列驱动模块，所述电阻阵列驱动模块连接有标准电阻阵列模块和标准电压产生模块，且所述标准电压产生模块还电连接至所述基准电压输入端，所述标准电压产生模块和所述模拟电阻电流产生模块分别电连接至测试仪连接模块；本实用新型具有以下有益效果：通过控制器MCU产生输出信号和控制信号，分别连接至数 /模转换模块和控制信号锁存器，数/模转换模块用于产生不同的输出电压，控制信号锁存器用于控制电阻阵列驱动模块和标准电压产生模块的工作状态，以实现不同的基准电压选择、不同的标准电阻选择等，模拟电阻电流产生模块的反馈起到了稳定输出的作用，使整个电路稳定性高、输出精度高，模拟电阻的输出范围可通过调整标准电阻阵列模块的阻值调整，以实现输出不同的量程，且输出范围宽。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的电路原理图；

图2是本实用新型实施例电阻阵列驱动模块的电路原理图；

图中：1-控制器MCU；2-数/模转换模块；3-控制信号锁存器；4-模拟电阻电流产生模块；5-标准电阻阵列模块；6-标准电压产生模块；7-电阻阵列驱动模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，该电路能够极大地提高仪器校准设备的精确度，能够方便地扩展模拟电阻的输出范围，从而适应不同的使用场合，尤其适合于电力电缆故障检查中电阻测试仪的校准使用。具体包括控制器MCU1，所述控制器MCU1的控制端连接有数/ 模转换模块2和控制信号锁存器3，通过所述控制器MCU1产生输出信号至所述数/模转换模块2，产生控制信号至所述控制信号锁存器3，所述数/模转换模块2用于产生不同的输出电压，所述控制信号锁存器3用于控制其他模块的工作状态，以实现不同的基准电压选择、不同的标准电阻选择等。

在所述数/模转换模块2设有电压输出端OUT、反馈端Rfb和基准电压输入端Vref，且所述电压输出端OUT和所述反馈端Rfb分别电连接至带反馈的模拟电阻电流产生模块4。所述模拟电阻电流产生模块4的反馈起到了稳定输出的作用，使整个电路稳定性高、输出精度高。所述控制信号锁存器3设有第一控制信号输出端和第二控制信号输出端，所述第一控制信号输出端和所述第二控制信号输出端分别连接至电阻阵列驱动模块7，所述电阻阵列驱动模块7连接有标准电阻阵列模块5和标准电压产生模块6，且所述标准电压产生模块6还电连接至所述基准电压输入端Vref。模拟电阻的输出范围可通过调整所述标准电阻阵列模块5的阻值调整，以实现输出不同的量程，且输出范围宽，所述控制信号锁存器3即用于控制电阻阵列驱动模块7和标准电压产生模块6的工作状态。

具体地，所述模拟电阻电流产生模块4包括电连接设置的模拟电阻电流产生正压驱动模块和模拟电阻电流产生负压驱动模块，且所述模拟电阻电流产生正压驱动模块和所述模拟电阻电流产生负压驱动模块分别通过分压电路电连接至所述电压输出端OUT，并分别通过反馈电路电连接至所述反馈端Rfb，所述模拟电阻电流产生正压驱动模块用于所述电压输出端OUT输出正压时，实施模拟电阻电流产生的驱动工作；所述模拟电阻电流产生负压驱动模块用于所述电压输出端OUT输出负压时，实施模拟电阻电流产生的驱动工作。所述模拟电阻电流产生正压驱动模块上设有高电位电连接端，所述模拟电阻电流产生负压驱动模块上设有低电位电连接端，所述高电位电连接端的电位值为+24V，所述低电位电连接端的电位值为-24V。

其中，所述模拟电阻电流产生正压驱动模块包括三极管T1和三极管T3，所述三极管T1的集电极通过电阻R21电连接至所述高电位电连接端，所述三极管T1的集电极还直接电连接至所述三极管T3的基极，所述三极管T1的发射极电连接至所述反馈电路和所述分压电路，所述三极管T1基极通过电阻R14 电连接至所述三极管T3的发射极、通过电阻R15电连接至所述反馈电路和所述分压电路，所述三极管T3的集电极电连接至所述高电位电连接端、所述三极管T3的发射极通过电阻R16电连接至所述反馈电路和所述分压电路。并且所述三极管T1通过二极管D1所述分压电路，所述分压电路包括并联在所述三极管T1发射极上的电阻R12，与所述电阻R12并联有分压电容C1，所述电阻 R12通过电阻R13电连接至所述电压输出端OUT。所述反馈电路包括串联设置的分压电阻R22和反馈电阻Rf，所述分压电阻R22分别电连接至所述电阻R12、所述电阻R15和所述电阻R16，所述反馈电阻Rf电连接至所述反馈端Rfb，所述反馈电阻Rf的两端并联设有反馈继电器L3。

所述模拟电阻电流产生负压驱动模块与所述模拟电阻电流产生正压驱动模块对称设置，即所述模拟电阻电流产生负压驱动模块包括三极管T2和三极管T4，所述三极管T2的发射极分别电连接至所述电阻R12、所述分压电容C1、所述分压电阻R22以及所述三极管T4的发射极，所述三极管T2的发射极还电连接至所述三极管T4的基极，所述三极管T2的基极通过电阻R17分别电连接至所述电阻R12和所述分压电阻R22、通过电阻R19、电阻R18电连接至所述分压电阻R22、通过所述电阻R19电连接至所述三极管T4的发射极，所述三极管T4的集电极电连接至所述低电位电连接端，并且所述三极管T2的发射极通过二极管D2电连接至所述电阻R13、通过电阻R20电连接至所述低电位电连接端。

由此可见，在所述模拟电阻电流产生模块4中，分为上下对称的两部分，所述三极管T1、所述三极管T3、所述二极管D1、所述电阻R14、所述电阻R15、所述电阻R16和所述分压电阻R21为上半部分，相应地所述三极管T2、所述三极管T4、所述二极管D2、所述电阻R17、所述电阻R18、所述电阻R19和所述分压电阻R20为下半部分。当所述电压输出端OUT的输出电压为负时，所述模拟电阻电流产生模块4的上半部分电路工作，当所述电压输出端OUT的输出电压为正时，所述模拟电阻电流产生模块4的下半部分电路工作。所述模拟电阻电流产生模块4产生的电流信号经所述分压电阻R22和所述反馈电阻Rf反馈至在所述数/模转换模块2，用于实时调节输出电流的大小，所述模拟电阻电流产生模块4的反馈作用对整个电路稳定性的提高至关重要。

所述电阻阵列驱动模块7设有高电位端，所述电阻阵列驱动模块7包括三极管T5和三极管T6，所述三极管T5的基极通过电阻R26电连接至所述电阻阵列驱动模块的高电位，所述三极管T5的基极还通过电阻R27电连接至所述三极管T6的集电极，所述三极管T5的发射极连接至所述电阻阵列驱动模块的高电位，所述三极管T5的集电极通过二极管D3接地设置，所述三极管T5的集电极还连接至继电器阵列电路，所述继电器阵列电路电连接至所述第一控制信号输出端，所述三极管T6的发射极接地设置，所述三极管T6的基极通过电阻R24连接至所述第二控制信号输出端，且所述电阻R24的输入端通过电阻R25 接地。所述控制器MCU1产生的控制信号包括两部分，一部分为通过所述第一控制信号输出端输出的第一控制信号S1，用于所述继电器阵列电路的控制；另一部分为通过所述第二控制信号输出端输出的第二控制信号S2，用于控制所述三极管T5和所述三极管T6的导通或截止。所述电阻阵列驱动模块的高电位的电位为+12V，可见整个装置工作电压不高，可与其它电路共用相同的电源，使用灵活度高。

所述继电器阵列电路包括分别与所述第一控制信号输出端连接的若干继电器L_X，所述标准电阻阵列模块5包括与各所述继电器L_X对应连接的电阻R_X，所述电阻R_X的输出端接地设置，各所述继电器L_X分别电连接至所述标准电压产生模块6。本实施例中，所述标准电阻阵列模块5为标准电阻阵列Px，共有12 个相同的阵列构成，可配置12个标准电阻Rx，每个Rx的选择则由相应的所述继电器L_X导通或截止实现选择。所述标准电压产生模块6包括串联设置的运算放大器A1和运算放大器A2，所述运算放大器A1的输入端通过电阻R23电连接至各所述继电器L_X，所述运算放大器A1的输出端通过继电器L4电连接至所述基准电压输入端Vref，所述运算放大器A2的输出端通过继电器L5电连接至所述基准电压输入端Vref。电压经所述运算放大器A1放大后输出，产生基准电压Vref1，或所述运算放大器A1的输出电压连接至所述运算放大器A2，使电压被继续放大后产生基准电压Vref2。所述基准电压Vref1、所述基准电压 Vref2与所述基准电压输入端Vref之间的连接由对应的所述继电器L4和所述继电器L5的导通或断开控制，以实现基准电压的选择。所述基准电压Vref1、所述基准电压Vref2决定了所述数/模转换模块2输出电压的大小和精度，所述数/模转换模块2选用16位-24位高精度的DAC芯片时，可进一步大大提高测量的精度。所述继电器L4和所述继电器L5的导通或断开则由所述控制器 MCU1通过所述控制信号锁存器3进行控制。

由此可见，在所述电阻阵列驱动模块7中，来自所述控制信号锁存器3的所述第二控制信号S2能够控制所述三极管T6的导通或截止，从而控制所述三极管T5导通或截止，所述三极管T5的集电极电压为驱动阵列中的所述继电器Lx提供工作电压，所述继电器Lx的导通或截止则由来自所述控制信号锁存器 3的所述第一控制信号S1决定。

所述标准电压产生模块6和所述模拟电阻电流产生模块4分别电连接至测试仪连接模块，所述测试仪连接模块包括连接端子J1和连接端子J2，所述连接端子J1电连接至所述继电器L_X与所述分压电阻R23之间，所述连接端子J2 电连接至所述反馈电路，即所述连接端子J2电连接至所述分压电阻R22和所述反馈电阻Rf之间。在使用时，将待校验的电阻测试仪之间电连接在所述连接端子J1和所述连接端子J2上即可，操作简单方便。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：包括控制器MCU，所述控制器MCU的控制端连接有数/模转换模块和控制信号锁存器，所述数/模转换模块设有电压输出端、反馈端和基准电压输入端，所述电压输出端和所述反馈端分别电连接至带反馈的模拟电阻电流产生模块，所述控制信号锁存器设有第一控制信号输出端和第二控制信号输出端，所述第一控制信号输出端和所述第二控制信号输出端分别连接至电阻阵列驱动模块，所述电阻阵列驱动模块连接有标准电阻阵列模块和标准电压产生模块，且所述标准电压产生模块还电连接至所述基准电压输入端，所述标准电压产生模块和所述模拟电阻电流产生模块分别电连接至测试仪连接模块。

2.如权利要求1所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述模拟电阻电流产生模块包括电连接设置的模拟电阻电流产生正压驱动模块和模拟电阻电流产生负压驱动模块，且所述模拟电阻电流产生正压驱动模块和所述模拟电阻电流产生负压驱动模块分别通过分压电路电连接至所述电压输出端，并分别通过反馈电路电连接至所述反馈端，所述模拟电阻电流产生正压驱动模块上设有高电位电连接端，所述模拟电阻电流产生负压驱动模块上设有低电位电连接端。

3.如权利要求2所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述模拟电阻电流产生正压驱动模块包括三极管T1和三极管T3，所述三极管T1的集电极通过电阻R21电连接至所述高电位电连接端，所述三极管T1的集电极还直接电连接至所述三极管T3的基极，所述三极管T1的发射极电连接至所述反馈电路和所述分压电路，所述三极管T1基极通过电阻R14电连接至所述三极管T3的发射极、通过电阻R15电连接至所述反馈电路和所述分压电路，所述三极管T3的集电极电连接至所述高电位电连接端、所述三极管T3的发射极通过电阻R16电连接至所述反馈电路和所述分压电路；所述模拟电阻电流产生负压驱动模块与所述模拟电阻电流产生正压驱动模块对称设置。

4.如权利要求3所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述反馈电路包括串联设置的分压电阻R22和反馈电阻Rf，所述反馈电阻Rf电连接至所述反馈端，所述反馈电阻Rf的两端并联设有反馈继电器L3。

5.如权利要求2所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述电阻阵列驱动模块包括三极管T5和三极管T6，所述三极管T5的基极通过电阻R26电连接至所述电阻阵列驱动模块的高电位，所述三极管T5的基极还通过电阻R27电连接至所述三极管T6的集电极，所述三极管T5的发射极连接至所述电阻阵列驱动模块的高电位，所述三极管T5的集电极通过二极管D3接地设置，所述三极管T5的集电极还连接至继电器阵列电路，所述继电器阵列电路电连接至所述第一控制信号输出端，所述三极管T6的发射极接地设置，所述三极管T6的基极通过电阻R24连接至所述第二控制信号输出端，且所述电阻R24的输入端通过电阻R25接地。

6.如权利要求5所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述继电器阵列电路包括分别与所述第一控制信号输出端连接的若干继电器L_X，所述标准电阻阵列模块包括与各所述继电器L_X对应连接的电阻R_X，所述电阻R_X的输出端接地设置，各所述继电器L_X分别电连接至所述标准电压产生模块。

7.如权利要求6所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述标准电压产生模块包括串联设置的运算放大器A1和运算放大器A2，所述运算放大器A1的输入端通过电阻R23电连接至各所述继电器L_X，所述运算放大器A1的输出端通过继电器L4电连接至所述基准电压输入端，所述运算放大器A2的输出端通过继电器L5电连接至所述基准电压输入端。

8.如权利要求7所述的电阻测试仪校验设备用模拟电阻信号产生及驱动装置，其特征在于：所述测试仪连接模块包括连接端子J1和连接端子J2，所述连接端子J1电连接至所述继电器L_X与所述电阻R23之间，所述连接端子J2电连接至所述反馈电路。

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