對于可變電阻,本測試儀還可通過對其電阻的測量,顯示出其阻值變化曲線。此外,該測試儀還增加了通過輸入電阻的色環顏色,自動輸出電阻值的功能。測試結果表明,該電阻測試儀測量速度快、分辨率高,有較高的實用性。
引言
隨著科技的進步,電子元器件急劇增加,電阻的測量已經在測量技術和產品研發中應用十分廣泛,利用萬用表測量電阻已經不能滿足人們的需求,因此,設計安全、可靠、方便的電阻測試儀具有極大的現實必要性。該測量儀還具備自動篩選電阻,自動測量和顯示電位器阻值隨旋轉角度變化曲線,可直接從LCD顯示屏上讀出所測得的電阻值,測量精度高達±0.1%.不僅測量簡便,讀數直觀,且測量精度、分辨率也高于一般電橋。
1.理論分析與計算
1.1 電阻測量原理
根據基爾霍負電壓定律,兩個串聯的電阻和電源串接,兩電阻兩端的電壓是恒等于電源電壓的。改變其中的一個電阻阻值,其兩端的電壓是隨著阻值的變化而線性變化的,即:
因此,只要測得R1兩端的電壓,便可以計算出R1的阻值。
1.2 自動量程轉換
在自動量程轉換功能中,首先對采集來的電壓信號與該檔位的電壓范圍進行比較,若該電壓信號在此范圍內,則對再次采集的電壓信號進行計算,轉換成電阻值進行輸出顯示;若該電壓信號不在此范圍內,則通過對繼電器的控制,使測量檔位跳轉至下一個檔位。如此循環,直至拔出電阻或跳出該測量模式。
1.3 篩選功能原理
當測量模式切換到電阻篩選模式時,可通過鍵盤輸入篩選的電阻阻值和誤差范圍,實現對在誤差范圍內電阻的篩選。其實現方法為:
當被測電阻在預設阻值范圍內時,在液晶上顯示“符合”;當被測電阻不在預設阻值范圍內時,在液晶上顯示“不符合”,從而實現對電阻的篩選。
1.4 電位器阻值變化曲線裝置
該裝置是通過單片機控制ULN2003驅動步進電機的旋轉,從而帶動電位器的轉軸旋轉,改變電位器的阻值。
2.硬件設計與實現
本自動電阻測量儀主要有控制器、電源、4*4鍵盤、顯示信號采集電路和檔位控制電路等組成。其框圖如圖1所示。
2.1 電源
采用輸出為5V/3A的穩定性很強的開關電源為整個系統供電,保證了系統的穩定工作,提高了儀器的可靠性。
2.2 鍵盤
采用4*4的鍵盤,當按下模式切換鍵,輸入模式被啟動時,可以通過鍵盤輸入相應的電阻數值,鍵盤口與最小系統的接口為P1口,其中C鍵為模式切換鍵,A,E,F鍵為模式設置鍵。
2.3 顯示部分
采用12864A-1漢字圖形點陣液晶顯示模塊,可顯示漢字及圖形,內置8192個中文漢字(16X16點陣)、128個字符(8X16點陣)及64X256點陣顯示RAM(GDRAM)。接口與單片機的P0口和P2口相接,采用并行的數據傳送方法控制液晶。明顯提高了液晶的顯示速度,在屏幕顯示方面更加穩定,并且頁面顯示更加舒適美觀。
2.4 AD采樣部分
選用精度為VERF*255/256的AD0809模數轉化芯片為采樣主要設備,通過74LS74分頻為AD0809提供時鐘,采樣速率為200KBPMS,配以合適的電阻測試通道,將被測電阻兩端電壓采樣,轉化后的數據傳遞給單片機,接口為P3,經過計算后控制繼電器選通合適的檔位再次進行測量,可以更加精確的測試出被測電阻的阻值。
3.軟件設計(流程圖如下)
4.測試方案與測試結果
4.1 測試方案
(1)測試方法
通過測試可調電阻的阻值與標準萬用表的測量值進行比較測試。
(2)測試數據
4.2 測試結果分析
分析測試結果,10k和1k檔可以較好的滿足設計要求,100Ω檔位誤差較大。
由測試結果可以看出,當被測電阻阻值越大時,測量誤差越小,由于測試儀本身的內阻和噪聲干擾等原因,當測試電阻阻值較小時誤差較大。
5.小結
該自動電阻測試儀具有100Ω,1kΩ,10kΩ,10MΩ四檔自動轉換量程、三位數字顯示,可以實現根據鍵盤輸入的要求,自動篩選電阻并能顯示相應的參數;可在10秒范圍內自動精確測量和顯示電位器阻值隨角度變化的曲線;還具有通過輸入電阻的色環顏色,自動輸出電阻值的智能功能。
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