CN2782020Y - 一种人体电阻测试仪 - Google Patents

Abstract

一种涉及信号装置的人体电阻测试仪，包括第一比较器和第二比较器，通过两个电阻串联支路的分压分别取得第一比较器和第二比较器的参考电平，使用电阻R与人体电阻的电阻串联支路的分压向第一比较器和第二比较器提供测试电平，根据第一比较器和第二比较器的输出电平检测人体电阻的阻值，通过驱动器采用相应的发光二极管发光显示人体电阻的大小，同时，还通过脉冲电路、比较器和驱动器控制产生人体电阻检测状态和电源工作状态的声光警示，其特征在于：所述的第一比较器和第二比较器为CMOS或JFET的高输入阻抗运放比较器，设置稳压源，通过各电阻串联支路对稳压源的分压分别取得第一比较器和第二比较器的参考电平和测试电平，本实用新型结构简单，可靠性高，实用性强。

Description

一种人体电阻测试仪

技术领域

本实用新型涉及信号装置，尤其涉及一种人体电阻测试仪。

背景技术

电子产品、化工产品等防静电生产区域必须进行严格的防静电管理，进入该区域的人员需要进行人体电阻测试，如人体接地电阻和防静电腕带接地电阻的测试，目前，人体综合电阻测试仪对人体接地电阻的测试上限只能达到100MΩ，对于皮肤比较干燥的人员或在寒冷的冬天空气干燥时，即使人员的防静电接地措施良好人体的接地电阻也常常超过100MΩ，导致测试无法正常通过，虽然人体接地电阻的上限100MΩ是一个非常良好的状态，实际上人体接地电阻只要不超过1000MΩ并保证可靠接地，也能完全满足泻放人体静电荷的目的，现有技术可靠性低。

现有的人体电阻测试仪结构示意图例如图1所示，它包括第一比较器1和第二比较器2，如图1所示，电阻R1和电阻R2的电阻串联支路对电源VCC的分压点a连至比较器1输入端，向比较器1提供下限参考电平V-Low；电阻R3和电阻R4的电阻串联支路对电源VCC的分压点b连至比较器2输入端，向比较器1提供上限参考电平V-High，这样，比较器1、2取得相应的上、下限参考电平；电阻R和人体电阻R_test的电阻串联支路对电源VCC的分压点m连至比较器1和比较器2的输入端，向比较器1、2提供测试电平，所有电阻串联支路连接于连结点n与地之间。

上述测试电平与上、下限参考电平进行比较，根据比较器1、2的输出电平检测人体电阻的阻值，通过驱动器21采用相应的发光二极管发光显示人体电阻的大小，例如，当被测电阻，即人体电阻R_test小于设定下限时，比较器1和比较器2都输出高电平，此时驱动器21的输出端1、4输出低电平，同时，输出端2、3输出高电平，启动“被测电阻低”的指示Low，即，该相应的发光二极管点亮发光，同时，输出端1输出的低电平触发驱动器22，脉冲电路4产生的脉冲信号作用于扬声器SP，扬声器SP发出声音警示，显示人体电阻检测状态为“不合格”；当人体电阻R_test大于设定上限时，比较器1和比较器2都输出低电平，此时驱动器21的输出端3、4输出低电平，同时，输出端1、2输出高电平，启动“被测电阻高”的指示High和扬声器SP的声音警示；当人体电阻R_test大于设定下限并小于设定上限时，比较器1输出低电平，比较器2输出高电平，此时驱动器21的输出端2输出低电平，同时，输出端1、3、4输出高电平，启动“被测电阻合格”的指示OK。

如图1所示，电源VCC通过电阻R5、电阻R6串联分压后和电池检测参考电平Vb-ref相比较，当电源VCC电压低于设定下限时，第三比较器3翻转，触发驱动器23，脉冲电路4产生的脉冲信号作用于发光二极管D，发光二极管D闪烁警示，指示电源VCC电压低。

在这种设计中，参考电平和测试电平是由电阻串联支路直接对电源VCC分压取得，由于电源VCC(一般为内部电池)在使用过程中不断耗电，其电压不断降低，会导致电阻设定上、下限值的漂移，影响测试的稳定性和可靠性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可靠性高的人体电阻测试仪，以解决现有技术中可靠性低的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：这种人体电阻测试仪，包括第一比较器和第二比较器，通过两个电阻串联支路的分压分别取得第一比较器和第二比较器的参考电平，使用电阻R与人体电阻的电阻串联支路的分压向第一比较器和第二比较器提供测试电平，所述电阻串联支路连接于连结点n与地之间，根据第一比较器和第二比较器的输出电平检测人体电阻的阻值，通过驱动器采用相应的发光二极管发光显示人体电阻的大小，同时，还通过脉冲电路、第三比较器和驱动器控制产生人体电阻检测状态和电源工作状态的声光警示，其特征在于：所述的第一比较器和第二比较器为金属氧化物半导体CMOS或J型场效应晶体管JFET的高输入阻抗运放比较器，设置稳压源，稳压源两端连接于电阻串联支路的两端，通过各电阻串联支路对稳压源的分压分别取得第一比较器和第二比较器的参考电平和测试电平；

所述的稳压源包括稳压二极管D1和电阻R7，稳压二极管D1负极接地，稳压二极管D1正极与电源之间连接电阻R7，稳压二极管D1正极连接于所述电阻串联支路的连结点n；

所述的电阻与人体电阻的电阻串联支路的分压点m与第一比较器和第二比较器的测试电平输入端之间设置抗干扰电路，所述的抗干扰电路包括限位管、运放电压跟随器和运放低通滤波器，限位管对分压点m的电平箝位，运放电压跟随器连接运放低通滤波器，运放低通滤波器输出测试电平至第一比较器和第二比较器；

所述的抗干扰电路中：所述的限位管TVS连接于分压点m与地之间；所述的运放电压跟随器包括运算放大器U1A，运算放大器U1A同相端与分压点m相连，运算放大器U1A输出端与反相端相连；所述的运放低通滤波器包括运算放大器U1B，运算放大器U1B同相端与电阻R9及电容C6正端相连，电容C6负端接地；电阻R9另一端通过电阻R8连至运算放大器U1A输出端，且电阻R9的该端与电容C7正端相连，电容C7负端与运算放大器U1B输出端相连，运算放大器U1B输出端与反相端相连；

所述的电源连接延时电路；

所述的延时电路包括第一逻辑或非门U5A和第二逻辑或非门U5B；第二逻辑或非门U5B的一个输入端与电源之间连接电阻R11，第二逻辑或非门U5B的该输入端与地之间连接电容C5正极，电容C5负极接地，第二逻辑或非门U5B的另一个输入端与第一逻辑或非门U5A的输出端相连；第一逻辑或非门U5A的一个输入端与电源之间依次串接电容C3和电阻R12，电容C3和电阻R12的连接点与二极管D3正极相连，第一逻辑或非门U5A的该输入端与地之间连接电阻R13，第一逻辑或非门U5A的另一个输入端与二极管D3负极、二极管D2负极、第二逻辑或非门U5B输出端相连；二极管D2正极与电容C5正极相连；第二逻辑或非门U5B输出端与逻辑非门U5C输入端相连；

所述的第三比较器的电池检测参考电平输入端连接稳压源；

设置多路电阻串联支路，通过联动开关选择用于取得第一比较器和第二比较器的参考电平的电阻串联支路；

所述的电阻串联支路中设置可变电阻；

所述的可变电阻可为900MΩ-1100MΩ。

本实用新型的有益效果为，在本实用新型中，第一比较器和第二比较器为CMOS或JFET的高输入阻抗运放比较器，CMOS或JFET的高输入阻抗可大于10¹²Ω，电阻的测试上限可达到1000MΩ，这对于皮肤比较干燥的人员或在寒冷的冬天空气干燥时，能可靠地检测人体电阻，提供了一种宽阻值范围的人体电阻测试设备，进一步适应实际的生产环境，而且，通过设置稳压源，各电阻串联支路对稳压源的分压产生参考电平和测试电平，参考电平和测试电平的大小与电源VCC的高低无关，相对于现有技术，参考电平和测试电平的取得能获得更高的稳定性和再现性，提高人体电阻检测的可靠性，其中，稳压源采用稳压二极管，结构简单，成本低。

电阻R与人体电阻的电阻串联支路的分压点m与第一比较器和第二比较器的测试电平输入端之间设置抗干扰电路，抗干扰电路采用限位管防止外部电浪涌损坏元件，其中的运放电压跟随器实现高输入阻抗和低输出阻抗，隔离外部输入电阻的影响，提高输出驱动能力，通过运放低通滤波器滤除测试过程中所产生的抖动、干扰信号，进一步提高本实用新型的工作可靠性。电源连接延时电路，可避免连续测试上下电时指示灯交替连续闪烁、不易识别测试结果的问题，消除误告警，进一步提高本实用新型的可靠性和实用性。

设置多路电阻串联支路，通过联动开关选择用于取得第一比较器和第二比较器的参考电平的电阻串联支路，可使得本实用新型能用于多种电阻测试，例如，用于人体接地电阻和腕带电阻测试；电阻串联支路中设置可变电阻，可变电阻可为高至1000MΩ，因此，可以根据需要在100KΩ～1000MΩ的测试范围内通过可变电阻调整设定。第三比较器的电池检测参考电平输入端连接稳压源，对于电源状态检测的准确度高。

附图说明

图1为现有技术电路原理示意图；

图2为本实用新型实施例1电路原理示意图；

图3为本实用新型实施例1稳压源示意图；

图4为本实用新型实施例2电路原理示意图；

图5为本实用新型抗干扰电路原理示意图；

图6为本实用新型抗干扰电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例3电路原理示意图；

图8为本实用新型延时电路结构示意图；

图9为本实用新型实施例4电路原理示意图；

图10为本实用新型实施例5电路原理示意图；

图11为本实用新型实施例5驱动器结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：

实施例1：

根据图2和图3，本实施例包括第一比较器1和第二比较器2，比较器1、2为CMOS或JFET的高输入阻抗运放比较器，如图2所示，电源VCC连接稳压源31，稳压源31两端连接于电阻串联支路的两端，电阻R1和电阻R2的电阻串联支路对稳压源31的分压点a连至比较器1输入端，向比较器1提供下限参考电平V-Low；电阻R3和电阻R4的电阻串联支路对稳压源31的分压点b连至比较器2输入端，向比较器1提供上限参考电平V-High，比较器1、2取得相应的上、下限参考电平；电阻R和人体电阻R_test的电阻串联支路对稳压源31的分压点m连至比较器1和比较器2的输入端，向比较器1、2提供测试电平，如图3所示，稳压源31包括稳压二极管D1和电阻R7，稳压二极管D1负极接地，稳压二极管D1正极与电源VCC之间连接电阻R7，稳压二极管D1正极连接于所述电阻串联支路的连结点n，所有电阻串联支路连接于连结点n与地之间，稳压二极管D1则提供了连结点n与地之间的稳定压差。根据比较器1、2的输出电平检测人体电阻的阻值，通过驱动器21采用相应的发光二极管发光显示人体电阻R_test的大小，由于CMOS或JFET的高输入阻抗可大于10¹²Ω，人体电阻R_test的测试上限可达到1000MΩ。

当人体电阻R_test小于设定下限时，比较器1和比较器2都输出高电平，此时驱动器21的输出端1、4输出低电平，同时，输出端2、3输出高电平，启动“被测电阻低”的指示Low，即，该相应的发光二极管点亮发光，同时，输出端1输出的低电平触发驱动器22，脉冲电路4产生的脉冲信号作用于扬声器SP，扬声器SP发出声音警示，显示人体电阻检测状态为“不合格”；当人体电阻R_test大于设定上限时，比较器1和比较器2都输出低电平，此时驱动器21的输出端3、4输出低电平，同时，输出端1、2输出高电平，启动“被测电阻高”的指示High和扬声器SP的声音警示；当人体电阻R_test大于设定下限并小于设定上限时，比较器1输出低电平，比较器2输出高电平，此时驱动器21的输出端2输出低电平，同时，输出端1、3、4输出高电平，启动“被测电阻合格”的指示OK。

如图2所示，电源VCC通过电阻R5、电阻R6串联分压后和电池检测参考电平Vb-ref相比较，当电源VCC电压低于设定下限时，第三比较器3翻转，触发驱动器23，脉冲电路4产生的脉冲信号作用于发光二极管D，发光二极管D闪烁警示，指示电源VCC电压低。

实施例2：

根据图4、图5和图6，本实施例与实施例1的区别在于：在本实施例中，电阻R与人体电阻R_test的电阻串联支路的分压点m与第一比较器1和第二比较器2的测试电平输入端之间设置抗干扰电路，如图5所示，抗干扰电路包括限位管、运放电压跟随器和运放低通滤波器，限位管对分压点m的电平箝位，运放电压跟随器连接运放低通滤波器，运放低通滤波器输出测试电平至比较器1、2。

如图6所示，限位管TVS连接于分压点m与地之间；运放电压跟随器包括运算放大器U1A，运算放大器U1A同相端与分压点m相连，运算放大器U1A输出端与反相端相连；运放低通滤波器包括运算放大器U1B，运算放大器U1B同相端与电阻R9及电容C6正端相连，电容C6负端接地；电阻R9另一端通过电阻R8连至运算放大器U1A输出端，且电阻R9的该端与电容C7正端相连，电容C7负端与运算放大器U1B输出端相连，运算放大器U1B输出端与反相端相连，运算放大器U1B输出端向比较器1、2输出测试电平。

限位管TVS防止外部电浪涌损坏元件，电浪涌的脉冲电压被限位管TVS箝位到运算放大器U1A的最大输入电平以下，以免运算放大器U1A损坏。

运算放大器U1A为同相输入的运放电压跟随器，这种电压跟随器具有非常高的输入阻抗和较低的输出阻抗，非常高的输入阻抗可以隔离外部电阻对运算放大器U1A、运算放大器U1B性能的影响，较低的输出阻抗使运算放大器U1A有较强的输出驱动能力。

运算放大器U1B为有源低通滤波电路，用于滤除测试过程中产生的抖动信号、外部引入的干扰信号对比较电路的影响，其中，R9＝R8，C6＝C7，有源低通滤波器的截止频率由1/R9*C6决定，在该电路中可设定为20Hz，高于20Hz的抖动、干扰信号会被有源低通滤波器滤除。

实施例3：

根据图7和图8，本实施例与实施例2的区别在于：在本实施例中，电源VCC连接延时电路5，延时电路5向指示Low、OK、High的发光二极管和脉冲电路4提供上下电延时。

如图8所示，延时电路5包括第一逻辑或非门U5A和第二逻辑或非门U5B；第二逻辑或非门U5B的一个输入端与电源VCC之间连接电阻R11，第二逻辑或非门U5B的该输入端与地之间连接电容C5正极，电容C5负极接地，第二逻辑或非门U5B的另一个输入端与第一逻辑或非门U5A的输出端相连。

第一逻辑或非门U5A的一个输入端与电源VCC之间依次串接电容C3和电阻R12，电容C3和电阻R12的连接点与二极管D3正极相连，第一逻辑或非门U5A的该输入端与地之间连接电阻R13，第一逻辑或非门U5A的另一个输入端与二极管D3负极、二极管D2负极、第二逻辑或非门U5B输出端相连；二极管D2正极与电容C5正极相连；第二逻辑或非门U5B输出端与逻辑非门U5C输入端相连。

虽然抗干扰电路可以防止测试过程中抖动信号、干扰信号对检测结果的影响，但是连续快速测试中(测试闶隔小于1～2秒)，电源VCC的连续开启断开，电源端的大容值滤波电容C4存储的电荷的放电延时会导致指示灯断续闪烁，而且抗干扰电路无法滤除小于20Hz的抖动和脉冲干扰信号，使测试结果的识别困难，并容易引起误告警。

如图8所示，延时电路5的延时时间由电阻R11和电容C5决定，在本实施例中可设定延时1秒。设定延时电路5中的电容C6容值很小、电容C5容值较大。上电时，电容C6在数十us内完成充电，第一逻辑或非门U5A的脚2变为高电平，U5A的脚1输出低电平，此时C5的正端(U5B的脚2)才开始充电为低电平，因此U5B的脚1输出高电平，此时U5C的脚2输出低电平，指示Low、OK、High的发光二极管不启动；R11对C5充电延时1秒后，U5B的脚2变为高电平，U5B的脚1翻转输出低电平，U5C的脚1输出高电平，此时，输出信号电平稳定了，指示Low、OK、High的发光二极管开始启动；下电时，电阻R11、电阻R10使C5、C4存储的电荷及时泄放，保证紧接着的再次测试准确地延时指示。

实施例4：

根据图9，本实施例与实施例3的区别在于：在本实施例中，第三比较器3的电池检测参考电平Vb-ref输入端连接稳压源32。

实施例5：

根据图10和图11，本实施例与实施例4的区别在于：在本实施例中，设置多路电阻串联支路，通过联动开关选择用于取得第一比较器1和第二比较器2的参考电平的电阻串联支路。

本实施例中各单元模块具体构成如图10和图11所示，稳压源32包括电阻14和稳压二极管D4，稳压二极管D4负极接地，稳压二极管D4正极与第三比较器3输入端相连，稳压二极管D4正极与电源VCC之间连接电阻14；脉冲电路4由逻辑或非门U4A、逻辑或非门U4B、电阻41和电容C41构成，开始上电时，U4A的脚3输入高电平，因此没有脉冲输出，U4B的脚1输出固定的高电平。上电延时1秒后，U4A的脚3翻转为低电平，U4B的脚1开始输出脉冲信号，脉冲信号的频率由C41和R41决定。

如图11所示，驱动器21由逻辑或非门U21A、逻辑或非门U21B、逻辑非门U21C、逻辑非门U21D、逻辑非门U21E和电阻R21组成；驱动器22由逻辑或非门U22A和逻辑非门U22B组成；驱动器23由逻辑或非门U23A、逻辑非门U23B、二极管D23和电阻R23组成。

如图10所示：

连接于比较器1的电阻串联支路有：电阻R1A、电阻WL和电阻R1B(下称WL支路)，以及电阻R1a、电阻FL和电阻R1b(下称FL支路)。

连接于比较器2的电阻串联支路有：电阻R2A、电阻WH和电阻R2B(下称WH支路)，以及电阻R2a、电阻FH和电阻R2b(下称FH支路)。

其中，电阻WL、电阻FL、电阻WH和电阻FH为可变电阻，联动开关S-1连接于比较器1输入端，并对电阻WL和电阻FL择一导通。联动开关S-2连接于比较器2输入端，并对电阻WH和电阻FH择一导通。

如图10所示，电阻FL和电阻FH可分别设定为750KΩ和1000MΩ，调节电阻FL和电阻FH，通过联动开关S-1、联动开关S-2使FL支路和FH支路导通，由FL支路取得下限参考电平V-Low，由FH支路取得上限参考电平V-High；同时，通过联动开关S-3接通人体电阻R_foot，可测试人体电阻R_foot大小。

如图10所示，电阻WL和电阻WH可分别设定为750KΩ和35MΩ，调节电阻WL和电阻WH，通过联动开关S-1、联动开关S-2使WL支路和WH支路导通，由WL支路取得下限参考电平V-Low，由WH支路取得上限参考电平V-High；同时，通过联动开关S-3接通腕带电阻R_wrist可测试腕带电阻R_wrist大小。

Claims (10)

1.一种人体电阻测试仪，包括第一比较器(1)和第二比较器(2)，通过两个电阻串联支路的分压分别取得第一比较器(1)和第二比较器(2)的参考电平，使用电阻(R)与人体电阻的电阻串联支路的分压向第一比较器(1)和第二比较器(2)提供测试电平，所述电阻串联支路连接于连结点n与地之间，根据第一比较器(1)和第二比较器(2)的输出电平检测人体电阻的阻值，通过驱动器(21)采用相应的发光二极管发光显示人体电阻的大小，同时，还通过脉冲电路(4)、第三比较器(3)、驱动器(22)和驱动器(23)控制产生人体电阻检测状态和电源(VCC)工作状态的声光警示，其特征在于：所述的第一比较器(1)和第二比较器(2)为CMOS或JFET的高输入阻抗运放比较器，设置稳压源(31)，稳压源(31)两端连接于电阻串联支路的两端，通过各电阻串联支路对稳压源(31)的分压分别取得第一比较器(1)和第二比较器(2)的参考电平和测试电平。

2.根据权利要求1所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的稳压源(31)包括稳压二极管(D1)和电阻(R7)，稳压二极管(D1)负极接地，稳压二极管(D1)正极与电源(VCC)之间连接电阻(R7)，稳压二极管(D1)正极连接于所述电阻串联支路的连结点n。

3.根据权利要求1或2所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的电阻与人体电阻的电阻串联支路的分压点m与第一比较器(1)和第二比较器(2)的测试电平输入端之间设置抗干扰电路，所述的抗干扰电路包括限位管、运放电压跟随器和运放低通滤波器，限位管对分压点m的电平箝位，运放电压跟随器连接运放低通滤波器，运放低通滤波器输出测试电平至第一比较器(1)和第二比较器(2)。

4.根据权利要求3所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的抗干扰电路中：

所述的限位管(TVS)连接于分压点m与地之间；

所述的运放电压跟随器包括运算放大器(U1A)，运算放大器(U1A)同相端与分压点m相连，运算放大器(U1A)输出端与反相端相连；

所述的运放低通滤波器包括运算放大器(U1B)，运算放大器(U1B)同相端与电阻(R9)及电容(C6)正端相连，电容(C6)负端接地；电阻(R9)另一端通过电阻(R8)连至运算放大器(U1A)输出端，且电阻(R9)的该端与电容(C7)正端相连，电容(C7)负端与运算放大器(U1B)输出端相连，运算放大器(U1B)输出端与反相端相连。

5.根据权利要求3所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的电源(VCC)连接延时电路(5)。

6.根据权利要求5所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的延时电路(5)包括第一逻辑或非门(U5A)和第二逻辑或非门(U5B)；

第二逻辑或非门(U5B)的一个输入端与电源(VCC)之间连接电阻(R11)，第二逻辑或非门(U5B)的该输入端与地之间连接电容(C5)正极，电容(C5)负极接地，第二逻辑或非门(U5B)的另一个输入端与第一逻辑或非门(U5A)的输出端相连；

第一逻辑或非门(U5A)的一个输入端与电源(VCC)之间依次串接电容(C3)和电阻(R12)，电容(C3)和电阻(R12)的连接点与二极管(D3)正极相连，第一逻辑或非门(U5A)的该输入端与地之间连接电阻(R13)，第一逻辑或非门(U5A)的另一个输入端与二极管(D3)负极、二极管(D2)负极、第二逻辑或非门(U5B)输出端相连；

二极管(D2)正极与电容(C5)正极相连；第二逻辑或非门(U5B)输出端与逻辑非门(U5C)输入端相连。

7.根据权利要求1所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的第三比较器的电池检测参考电平输入端连接稳压源(32)。

8.根据权利要求1所述的人体电阻测试仪，其特征在于：设置多路电阻串联支路，通过联动开关选择用于取得第一比较器(1)和第二比较器(2)的参考电平的电阻串联支路。

9.根据权利要求1或8所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的电阻串联支路中设置可变电阻。

10.根据权利要求9所述的人体电阻测试仪，其特征在于：所述的可变电阻可为900MΩ-1100MΩ。

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