CN2643327Y - 敏感元件伏安特性测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种敏感元件伏安特性测试装置。计算机通过并行打印接口输出控制信号，该控制信号通过译码器译码控制通道切换和电压/电流切换，并读取测试状态，通道切换控制通道切换开关K_n，使第n个敏感元件的测试回路导通，同时，并行打印接口输出的控制信号又通过译码器译码控制程控电源输出需要的测试电压，通过RS232串行接口控制智能万用表切换测试档，并将读取测试的数据输入计算机。该装置完全自动化，多工位同时测量，利用该装置可将数据直接处理为用户需要的敏感元件参数；在装置中采用了过流检测保护电路，提高了装置的安全性及使用寿命。

Description

敏感元件伏安特性测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种敏感元件的静态伏安特性测试装置，该装置特别适合于热敏电阻静态伏安特性测试。

背景技术

伏安特性是敏感元件的重要特性。即在25℃的静止空气中，加在敏感元件两引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系，即敏感元件在实际工作状态下的电压—电流特性。该特性反映了敏感元件在工作状态下的情况。目前国内对伏安特性的测试主要使用万用表人工逐点测量记录，然后使用人工或者电脑进行数据处理。该测试方法效率低下，并且很难避免由于人工测量所造成的误差和错误，严重影响了敏感元件的静态伏安测试，并成为国内敏感元件产品进一步发展的一个瓶颈问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种敏感元件伏安特性测试装置。该测试装置可进行高速、连续、自动、多工位的测试。

为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是：计算机通过并行打印接口输出控制信号，该控制信号通过译码器译码控制通道切换和电压/电流切换，并读取测试状态，通道切换控制通道切换开关Kn，使第n个敏感元件的测试回路导通，同时，并行打印接口输出的控制信号又通过译码器译码控制程控电源输出需要的测试电压，通过RS232串行接口控制智能万用表切换测试档，并将读取测试的数据输入计算机。

本实用新型的优点是：

1.完全自动化，不需人工干预就可进行多工位同时测量。

2.采用过流检测保护电路，提高了测试装置的安全性及使用寿命。

3.利用该装置可进行数据处理及进行自动绘制曲线，给用户直观的感觉，便于操作。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构框图。

图2是图1中加入自动检测保护电路的结构框图。

图3是图1中程控电源一种实施例的具体电路图。

图4是图2中自动检测保护电路一种实施例的具体电路图。

图5是测量控制程序的流程图。

具体实施方式

如图1所示，计算机1通过并行打印接口3输出控制信号，该控制信号通过译码器2译码控制通道切换6和电压/电流切换7，并读取测试状态，通道切换6控制通道切换开关K_n，使第n个敏感元件的测试回路导通，同时，并行打印接口3输出的控制信号又通过译码器2译码控制程控电源5输出需要的测试电压，通过RS232串行接口4控制智能万用表8切换测试档，并将读取测试的数据输入计算机1。

n为测试装置中敏感元件的个数，为一个或多个，该装置实现了多工位的同时测量。

在上述图1中，敏感元件仅以热敏电阻PTCR为例，很容易看出，对其它敏感元件，如光敏元件、湿敏元件等都是适用的。

在测试装置中我们可采取三级保护措施，第一级保护措施是在程控电源5的接入端接有空气自动开关K；第二级保护措施是每只样品的测试回路中接有熔断器FU_n；第三级保护措施为软件保护，即当程序检测到某通道电流超过最小电流I_min的两倍时，通过并行打印接口3控制通道切换开关K_n自动切断该测试回路。

为了实现电压的自动控制切换，设计了如图3的程控电源5。程控电源5为一变压器，其初级两端接工频电压，次级输出接到被测敏感元件的两端。变压器采用二进制输出，即1V，2V，4V，…，512V等，通过二进制编码实现测试电压的程控输出，当只有继电器J₁闭合时，输出电压为1V；当继电器J_n1、J_n2、J_n3、J_n4、J_n5闭合时，输出电压为(2^(n1-1)+2^(n2-1)+2^(n3-1)+2^(n4-1)+2^(n5-1))V。比如，只需十只继电器即可实现1V到1023V的电压输出。

为了使该测试装置更为安全可靠，在敏感元件的测试回路中接有过流检测保护电路9，如图2所示。

图4为过流检测保护电路9的一种实施例的具体电路图，其结构为，运算放大器11的正输入端通过电阻R₁接到敏感元件与采样电阻R₀的连接点，通过两个反向连接的稳压二极管Z₁、Z₂接地，输出端与负输入端相接，并通过二极管D₁、可变电阻R₂接地。运算放大器12的正输入端接到可变电阻R₂的移动端，负输入端接入由计算机并行接口3控制的D/A转换器10的输出端，D/A转换器10输出比较电压U，运算放大器12输出端通过电阻R₃接到可控硅SCR的射极，可控硅SCR的阴极接地。光电耦合器13的发光器的一个输入端接可控硅SCR的阳极，另一个输入端通过发光二极管D₂、开关K₁接电源正端，光电耦合器13的发光器的一个输出端接地，另一个输出端通过电阻R₄接电源正端，通过二极管D₃接驱动芯片14输入端，对应的输出端P控制开关K_n。在该图4中，敏感元件也是仅以热敏电阻PTCR为例。

为了增强过流检测保护电路9的抗干扰能力，在二极管D₁的负极与地之间接有电容C₁。

过流检测保护电路9还可为另一种电路形式，它的结构与图4唯一的不同是，运算放大器12的负输入端接入由直流电压源提供的比较电压U。

上述电路中，译码器2可选用HT-12D，智能万用表8可选用FLUKE45，D/A转换器10可选用MAX531，运算放大器11、12可选用TL082，光电耦合器13可选用TLP521或6N136，驱动芯片14可选用ULN2004或MC1413，开关K_n可选用继电器JQX-10F或JTX。

以下结合图4对过流检测保护电路9作进一步的详细说明。

测试时，过流检测保护电路9通过不停的读取取样电阻R₀两端的电压与预设的阈值电压U进行比较，一旦发生过流，立即切断测试回路开关K_n。

过流检测是通过检测串于测试回路中的取样电阻R₀两端的电压来实现的。取样电阻R₀的阻值很小，为1Ω，R₁为限流电阻。加压时，对一个测试回路而言，测试回路中译码器2对应的输出端P₀为高电平，驱动芯片14对应的驱动回路接通，对应的开关K_n闭合，此时光电耦合器13的一个输出端P₁为高电平。当热敏电阻PTCR元件击穿时，测试回路电流剧增，从而使采样电阻R₀两端电压增大，Z₁、Z₂为两个反向连接的稳压二极管，将运算放大器11正输入端的电压钳位于0～10V，以防止过高的电压损坏运算放大器11。运算放大器11接成电压跟随器，具有很高的输入电阻，有将下一级电路与前一级电路隔离的功能。运算放大器11的输出通过二极管D₁、电容C₁整流滤波后，通过可变电阻R₂分压输出，作为运算放大器12的比较输入。此电压与运算放大器12负输入端预置的过流保护动作阈值电压U相比较，较大，输出为高电平，触发可控硅SCR并保持。此时，发光二极管D₂发光指示，光电耦合器13工作，将输出端P₁下拉为低电平，二极管D₃导通，将驱动芯片14输入引脚下拉为低电平，从而使对应测试回路开关K_n断开，切断测试回路，实现了过流保护。阈值电压U由程序对D/A转换器编程设定，无需人工调节。

在正常测试状态下，取样电阻R₀两端的电压较小。因此可变电阻R₂的分压输出电压小于过流保护动作阈值电压U，运算放大器12输出为低电平，可控硅SCR不会触发，从而光电耦合器13的发光器不会发光，其输出端P₁为高电平，二极管D₃反向截止。加压控制由译码器2对应的输出端P₀决定，过流检测保护电路9不会对加压状态产生影响。由于可控硅SCR触发后保持导通，直到可控硅SCR主回路电压或电流降到接近于零时，可控硅SCR才关断。因此，每一次对一批元件测试完毕后，开始对下一批元件开始测试前，必须断开开关K₁或通过软件复位，以使可控硅SCR截止，使每一测试回路的过流检测保护电路都处于测试加压状态。

为了实现基于WINDOWS的具有友好的用户界面的功能强大的软件系统，我们采用VC6.0编程。图5是测量控制程序的流程图。该装置运行时，首先检测智能万用表的连接，并要求用户根据需要对万用表进行设置。然后对测试参数进行设置。接着系统初始化。设置当前测试电压之后，检测保护电路是否已经动作，若保护电路全动作，则系统复位，数据存盘，测试结束；若保护电路没有动作，检查加压时间到否，加压时间未到，重新检测保护电路动作否，加压时间到，测量元件两端电压及流过元件的电流，然后检测最高设置电压到达否，若没有到达，则循环测量，直至到达最高设置电压，系统复位，数据存盘，结束测量、返回。

Claims (5)

1.一种敏感元件伏安特性测试装置，其特征在于：

计算机(1)通过并行打印接口(3)输出控制信号，该控制信号通过译码器(2)译码控制通道切换(6)和电压/电流切换(7)，并读取测试状态，通道切换(6)控制通道切换开关k_n，使第n个敏感元件的测试回路导通，同时，并行打印接口(3)输出的控制信号又通过译码器(2)译码控制程控电源(5)输出需要的测试电压，

通过RS232串行接口(4)控制智能万用表(8)切换测试档，并将读取测试的数据输入计算机(1)。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：程控电源(5)为一变压器，其初级两端接工频电压，次级输出接到被测敏感元件的两端。

3.根据权利要求1或2所述的测试装置，其特征在于：在敏感元件的测试回路中接有过流检测保护电路(9)。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：过流检测保护电路(9)的结构为，运算放大器(11)的正输入端通过电阻R₁接到敏感元件与采样电阻R₀的连接点，通过两个反向连接的稳压二极管Z₁、Z₂接地，输出端与负输入端相接，并通过二极管D₁、可变电阻R₂接地，运算放大器(12)的正输入端接到可变电阻R₂的移动端，负输入端接入由计算机并行接口(3)控制的D/A转换器(10)的输出端，该D/A转换器(10)输出比较电压U，运算放大器(12)输出端通过电阻R₃接到可控硅SCR的射极，可控硅SCR的阴极接地，光电耦合器(13)的发光器的一个输入端接可控硅SCR的阳极，另一个输入端通过发光二极管D₂、开关K₂接电源正端，光电耦合器(13)的发光器的一个输出端接地，另一个输出端通过电阻R₄接电源正端，通过二极管D₃接驱动芯片(14)输入端，对应的输出端P控制开关K_n。

5.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：过流检测保护电路(9)的结构为，运算放大器(11)的正输入端通过电阻R₁接到敏感元件与采样电阻R₀的连接点，通过两个反向连接的稳压二极管Z₁、Z₂接地，输出端与负输入端相接，并通过二极管D₁、可变电阻R₂接地，运算放大器(12)的正输入端接到可变电阻R₂的移动端，负输入端接入由直流电压源提供的比较电压U，输出端通过电阻R₃接到可控硅SCR的射极，可控硅SCR的阴极接地，光电耦合器(13)的发光器的一个输入端接可控硅SCR的阳极，另一个输入端通过发光二极管D₂、开关K₂接电源正端，光电耦合器(13)的发光器的一个输出端接地，另一个输出端通过电阻R₄接电源正端，通过二极管D₃接驱动芯片(14)输入端，对应的输出端P控制开关K_n。

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