一种微小电阻测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种微小电阻测量装置，包括高精度恒流源电路、电压信号预处理电路、数据采集及单片机控制电路。高精度恒流源电路用于给被测电阻施加恒定的电流。电压信号预处理电路包括用于对被测电阻的电压进行放大的前置放大电路；用于对放大后的电压进行滤波的有源低通滤波电路；以及用于对过滤后的电压进行二次放大的电压二次放大电路；数据采集及单片机控制电路包括程控放大电路，数据采集电路，单片机控制电路，将转换计算后的电压值进行显示输出的LCD显示器。本实用新型专利技术的微小电阻测量装置，采用程控可编程放大器和多档高精度恒流电源来实现微小电阻的自动化测量，具有测量精度高、操作简便、读数直观等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电阻测量装置，尤其是涉及一种高精度微小电阻测量装置。
技术介绍
在生产实践和科学研究中，经常需要对微小阻值进行精确测量，如超大功率发射机的接地电阻，电机和变压器的线圈电阻、电闸接线端子和电缆插座的接触电阻等，由于这些微小电阻值很小，远远超出普通的万用表测量范围。目前普遍采用惠斯顿平衡电桥法来测量微小电阻。这种测量方法操作复杂、且不能直接读出被测电阻阻值，电桥法测试阻工作量大。因此，研制快速全自动化的微小电阻测试仪具有很大意义。
技术实现思路
为解决上述存在的问题，本技术提供了一种微小电阻测量装置，包括高精度恒流源电路、电压信号预处理电路、数据采集及单片机控制电路；所述高精度恒流源电路用于给被测电阻施加恒定的电流；所述电压信号预处理电路包括用于对被测电阻的电压进行放大的前置放大电路；用于对放大后的电压进行滤波的有源低通滤波电路；以及用于对过滤后的电压进行二次放大的电压二次放大电路；所述数据采集及单片机控制电路包括用于对二次放大后的电压进行程控放大的程控放大电路，用于采集程控放大后的电压的数据采集电路，用于将数据采集电路采集到的电压信号进行转换计算的单片机控制电路，以及用于将转换计算后的电压值进行显示输出的LCD显示器。特别的，所述恒流源电路包括基准电压芯片U1、电压跟随器U2、U3、U4、扩流管T1。特别的，所述前置放大电路采用高精度运放芯片ICL7650。特别的，所述程控放大电路采用PGA205芯片。本技术的有益效果为：针对采用电桥法测微小电阻工作量大，本文设计了一款高精度、全自动化微小电阻测试仪，采用四线制测量法，消除引线电阻和接触电阻对测量微小电阻的影响，提高测量精度；采用程控可编程放大器和多档高精度恒流电源来实现微小电阻的自动化测量，本测试仪具有测量精度高、操作简便、读数直观等优点。附图说明图1是本技术的高精度微小电阻测量系统的电路总体示意图；图2是本技术的高精度微小电阻测量系统的高精度恒流源电路示意图；图3是本技术的高精度微小电阻测量系统的电压信号预处理电路的示意图；图4是本技术的高精度微小电阻测量系统的数据采集及单片机控制电路；图5是本技术的高精度微小电阻测量系统的控制算法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。如图1所示，示出了本技术的微小电阻测量系统的总体设计电路图，包括高精度恒流源、信号预处理电路、程控放大及AD转换电路和单片机与显示电路四个部分组成。由于被测电阻的电阻值很小，如果采用传统的二线制伏安法测电阻时，测量误差较大，因此，本测量仪采用了四线制测电阻法(如图1所示)。由于被测电阻上电压很小，因此，必须对微小电压信号进行放大和滤波处理：前后经前置放大电路、有源低通滤波电路、电压二次放大电路、程控放大电路和数据采集电路。单片机根据一定算法计算出被测电阻的阻值大小。图2示出了本测试仪所采用的恒流源电路，整个恒流源主要由基准电压芯片U1、电压跟随器U2、U3、U4、扩流管T1组成。为了提高恒流源的性能，采用了一块高性能的LM399产生6.95伏的基准电压。根据电路知识，下面的关系式成立：IO=UAR8---(1)]]>其中，IO为输出电流，R8为取样电阻。R2、R3、R4、R5和R6为电压调节电路，调节R5的电阻时，A点的电压会发生变化，从而调节恒流源的输出电流的大小。在测量微小电阻时，因被测电阻上的电压很小，需要设计电压信号预处理电路，对微小的电压信号进行滤波及放大。图3为本系统的预处理电路，主要包括前置放大电路、有源二阶低通滤波电路和比例放大电路组成。前置放大电路采用高精度运放芯片ICL7650进行设计，ICL7650芯片是Intersil公司生产的斩波稳零式高精度运放,具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强等优点，很适合做前置放大器。D1、D2、D3和D4输入端芯片保护电路，当输入端电路较高时，这些二极管导通，避免输入电压过高，损坏ICL7650。前置放大器的放大倍数由R1C3和R3决定，由于C3并接在R3的两端，其等效阻抗大小随着频率的升高而下降，因此C3可以防止产生高频振荡。R4、R5、C6、C7、R6、R7和U2是二阶有源低通滤波器，为了防止50HZ工频交流电信号干扰，低通滤波器的截止频率设置在10HZ以内。R8、R9、R10、和U3为比例放大电路，对滤波后的信号进行放大。图4为数据采集及单片机控制电路，主要由可编程的程控放大电路、A/D转换电路、单片机控制器和LCD显示模块组成，可编程的程控放大电路采用PGA205芯片进行设计，经前级处理过的信号Vi加到可编程放大芯片的4脚，A1、A2是放大器的增益大小选择输入端，通过设置不同的电压值，可以选择不同的放大倍数。经放大的信号通过电阻R2加到ICL7135的第10脚进行A/D转换。ICL7135是MAX公司生产的高精度双积分型A/D转换器，具有转换精度高、抗干扰能力强等优点，采用动态字位扫描BCD码输出。如图所示，D1、D2、D3、D4和D5从个位到万位的BCD码选通输出端，B1、B2、B4和B8是BCD码输出端，OV和LO是超量程及欠量程输出标志位，CLOCK为外接时钟输入端，本设计中此时钟由单片机提供。图5为本测试仪的微小电阻测量控制算法流程图。系统启动时，设置好STC15单片机的系统频率，把单片机的P5.4口设置为MCLKO模式，引出系统时钟为ICL7135芯片提供工作时钟，并设置好程控放大器的放大倍数。设置好芯片值之后，单片机通过P0.6口启动ICL7135进行A/D转换，A/D转换结束时，单片机检测ICL7135的27引脚和28引脚的电压了解A/D转换器量程是否设置合理，如果A/D转换器处于超量程工作状态，降低程控放大器的放大倍数，重新进行测量；相反，如果A/D转换器处于欠量程工作状态，就升高一个档位。如果A/D转换器的设置的测量档位合理，单片机读取电压数据，计算并显示微小电阻的阻值大小。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微小电阻测量装置，其特征在于：包括高精度恒流源电路、电压信号预处理电路、数据采集及单片机控制电路；所述高精度恒流源电路用于给被测电阻施加恒定的电流；所述电压信号预处理电路包括用于对被测电阻的电压进行放大的前置放大电路；用于对放大后的电压进行滤波的有源低通滤波电路；以及用于对过滤后的电压进行二次放大的电压二次放大电路；所述数据采集及单片机控制电路包括用于对二次放大后的电压进行程控放大的程控放大电路，用于采集程控放大后的电压的数据采集电路，用于将数据采集电路采集到的电压信号进行转换计算的单片机控制电路，以及用于将转换计算后的电压值进行显示输出的LCD显示器。

【技术特征摘要】
1.一种微小电阻测量装置，其特征在于：包括高精度恒流源电路、电压信号预处理电路、数据采集及单片机控制电路；所述高精度恒流源电路用于给被测电阻施加恒定的电流；所述电压信号预处理电路包括用于对被测电阻的电压进行放大的前置放大电路；用于对放大后的电压进行滤波的有源低通滤波电路；以及用于对过滤后的电压进行二次放大的电压二次放大电路；所述数据采集及单片机控制电路包括用于对二次放大后的电压进行程控放大的程控放大电路，用于采集程控放大后的电压的数据采集电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀增，周思颖，蒙韦清，韦孟娇，陆伟艳，李海生，
申请(专利权)人：广西民族师范学院，
类型：新型
国别省市：广西;45