專利名稱：敏感元件伏安特性測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種敏感元件的靜態(tài)伏安特性測(cè)試裝置，該裝置特別適合于熱敏電阻靜態(tài)伏安特性測(cè)試。
背景技術(shù)：
伏安特性是敏感元件的重要特性。即在25℃的靜止空氣中，加在敏感元件兩引出端的電壓與達(dá)到熱平衡的穩(wěn)態(tài)條件下的電流之間的關(guān)系，即敏感元件在實(shí)際工作狀態(tài)下的電壓—電流特性。該特性反映了敏感元件在工作狀態(tài)下的情況。目前國(guó)內(nèi)對(duì)伏安特性的測(cè)試主要使用萬用表人工逐點(diǎn)測(cè)量記錄，然后使用人工或者電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該測(cè)試方法效率低下，并且很難避免由于人工測(cè)量所造成的誤差和錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響了敏感元件的靜態(tài)伏安測(cè)試，并成為國(guó)內(nèi)敏感元件產(chǎn)品進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)瓶頸問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種敏感元件伏安特性測(cè)試裝置。該測(cè)試裝置可進(jìn)行高速、連續(xù)、自動(dòng)、多工位的測(cè)試。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案是計(jì)算機(jī)通過并行打印接口輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過譯碼器譯碼控制通道切換和電壓/電流切換，并讀取測(cè)試狀態(tài)，通道切換控制通道切換開關(guān)Kn，使第n個(gè)敏感元件的測(cè)試回路導(dǎo)通，同時(shí)，并行打印接口輸出的控制信號(hào)又通過譯碼器譯碼控制程控電源輸出需要的測(cè)試電壓，通過RS232串行接口控制智能萬用表切換測(cè)試檔，并將讀取測(cè)試的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.完全自動(dòng)化，不需人工干預(yù)就可進(jìn)行多工位同時(shí)測(cè)量。
2.采用過流檢測(cè)保護(hù)電路，提高了測(cè)試裝置的安全性及使用壽命。
3.利用該裝置可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及進(jìn)行自動(dòng)繪制曲線，給用戶直觀的感覺，便于操作。
附圖發(fā)明

圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是圖1中加入自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是圖1中程控電源一種實(shí)施例的具體電路圖。
圖4是圖2中自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)電路一種實(shí)施例的具體電路圖。
圖5是測(cè)量控制程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，計(jì)算機(jī)1通過并行打印接口3輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過譯碼器2譯碼控制通道切換6和電壓/電流切換7，并讀取測(cè)試狀態(tài)，通道切換6控制通道切換開關(guān)Kn，使第n個(gè)敏感元件的測(cè)試回路導(dǎo)通，同時(shí)，并行打印接口3輸出的控制信號(hào)又通過譯碼器2譯碼控制程控電源5輸出需要的測(cè)試電壓，通過RS232串行接口4控制智能萬用表8切換測(cè)試檔，并將讀取測(cè)試的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)1。
n為測(cè)試裝置中敏感元件的個(gè)數(shù)，為一個(gè)或多個(gè)，該裝置實(shí)現(xiàn)了多工位的同時(shí)測(cè)量。
在上述圖1中，敏感元件僅以熱敏電阻PTCR為例，很容易看出，對(duì)其它敏感元件，如光敏元件、濕敏元件等都是適用的。
在測(cè)試裝置中我們可采取三級(jí)保護(hù)措施，第一級(jí)保護(hù)措施是在程控電源5的接入端接有空氣自動(dòng)開關(guān)K；第二級(jí)保護(hù)措施是每只樣品的測(cè)試回路中接有熔斷器FUn；第三級(jí)保護(hù)措施為軟件保護(hù)，即當(dāng)程序檢測(cè)到某通道電流超過最小電流Imin的兩倍時(shí)，通過并行打印接口3控制通道切換開關(guān)Kn自動(dòng)切斷該測(cè)試回路。
為了實(shí)現(xiàn)電壓的自動(dòng)控制切換，設(shè)計(jì)了如圖3的程控電源5。程控電源5為一變壓器，其初級(jí)兩端接工頻電壓，次級(jí)輸出接到被測(cè)敏感元件的兩端。變壓器采用二進(jìn)制輸出，即1V，2V，4V，…，512V等，通過二進(jìn)制編碼實(shí)現(xiàn)測(cè)試電壓的程控輸出，當(dāng)只有繼電器J1閉合時(shí)，輸出電壓為1V；當(dāng)繼電器Jn1、Jn2、Jn3、Jn4、Jn5閉合時(shí)，輸出電壓為(2(n1-1)+2(n2-1)+2(n3-1)+2(n4-1)+2(n5-1))V。比如，只需十只繼電器即可實(shí)現(xiàn)1V到1023V的電壓輸出。
為了使該測(cè)試裝置更為安全可靠，在敏感元件的測(cè)試回路中接有過流檢測(cè)保護(hù)電路9，如圖2所示。
圖4為過流檢測(cè)保護(hù)電路9的一種實(shí)施例的具體電路圖，其結(jié)構(gòu)為，運(yùn)算放大器11的正輸入端通過電阻R1接到敏感元件與采樣電阻R0的連接點(diǎn)，通過兩個(gè)反向連接的穩(wěn)壓二極管Z1、Z2接地，輸出端與負(fù)輸入端相接，并通過二極管D1、可變電阻R2接地。運(yùn)算放大器12的正輸入端接到可變電阻R2的移動(dòng)端，負(fù)輸入端接入由計(jì)算機(jī)并行接口3控制的D/A轉(zhuǎn)換器10的輸出端，D/A轉(zhuǎn)換器10輸出比較電壓U，運(yùn)算放大器12輸出端通過電阻R3接到可控硅SCR的射極，可控硅SCR的陰極接地。光電耦合器13的發(fā)光器的一個(gè)輸入端接可控硅SCR的陽極，另一個(gè)輸入端通過發(fā)光二極管D2、開關(guān)K1接電源正端，光電耦合器13的發(fā)光器的一個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端通過電阻R4接電源正端，通過二極管D3接驅(qū)動(dòng)芯片14輸入端，對(duì)應(yīng)的輸出端P控制開關(guān)Kn。在該圖4中，敏感元件也是僅以熱敏電阻PTCR為例。
為了增強(qiáng)過流檢測(cè)保護(hù)電路9的抗干擾能力，在二極管D1的負(fù)極與地之間接有電容C1。
過流檢測(cè)保護(hù)電路9還可為另一種電路形式，它的結(jié)構(gòu)與圖4唯一的不同是，運(yùn)算放大器12的負(fù)輸入端接入由直流電壓源提供的比較電壓U。
上述電路中，譯碼器2可選用HT-12D，智能萬用表8可選用FLUKE45，D/A轉(zhuǎn)換器10可選用MAX531，運(yùn)算放大器11、12可選用TL082，光電耦合器13可選用TLP521或6N136，驅(qū)動(dòng)芯片14可選用ULN2004或MC1413，開關(guān)Kn可選用繼電器JQX-10F或JTX。
以下結(jié)合圖4對(duì)過流檢測(cè)保護(hù)電路9作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
測(cè)試時(shí)，過流檢測(cè)保護(hù)電路9通過不停的讀取取樣電阻R0兩端的電壓與預(yù)設(shè)的閾值電壓U進(jìn)行比較，一旦發(fā)生過流，立即切斷測(cè)試回路開關(guān)Kn。
過流檢測(cè)是通過檢測(cè)串于測(cè)試回路中的取樣電阻R0兩端的電壓來實(shí)現(xiàn)的。取樣電阻R0的阻值很小，為1Ω，R1為限流電阻。加壓時(shí)，對(duì)一個(gè)測(cè)試回路而言，測(cè)試回路中譯碼器2對(duì)應(yīng)的輸出端P0為高電平，驅(qū)動(dòng)芯片14對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)回路接通，對(duì)應(yīng)的開關(guān)Kn閉合，此時(shí)光電耦合器13的一個(gè)輸出端P1為高電平。當(dāng)熱敏電阻PTCR元件擊穿時(shí)，測(cè)試回路電流劇增，從而使采樣電阻R0兩端電壓增大，Z1、Z2為兩個(gè)反向連接的穩(wěn)壓二極管，將運(yùn)算放大器11正輸入端的電壓鉗位于0～10V，以防止過高的電壓損壞運(yùn)算放大器11。運(yùn)算放大器11接成電壓跟隨器，具有很高的輸入電阻，有將下一級(jí)電路與前一級(jí)電路隔離的功能。運(yùn)算放大器11的輸出通過二極管D1、電容C1整流濾波后，通過可變電阻R2分壓輸出，作為運(yùn)算放大器12的比較輸入。此電壓與運(yùn)算放大器12負(fù)輸入端預(yù)置的過流保護(hù)動(dòng)作閾值電壓U相比較，較大，輸出為高電平，觸發(fā)可控硅SCR并保持。此時(shí)，發(fā)光二極管D2發(fā)光指示，光電耦合器13工作，將輸出端P1下拉為低電平，二極管D3導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)芯片14輸入引腳下拉為低電平，從而使對(duì)應(yīng)測(cè)試回路開關(guān)Kn斷開，切斷測(cè)試回路，實(shí)現(xiàn)了過流保護(hù)。閾值電壓U由程序?qū)/A轉(zhuǎn)換器編程設(shè)定，無需人工調(diào)節(jié)。
在正常測(cè)試狀態(tài)下，取樣電阻R0兩端的電壓較小。因此可變電阻R2的分壓輸出電壓小于過流保護(hù)動(dòng)作閾值電壓U，運(yùn)算放大器12輸出為低電平，可控硅SCR不會(huì)觸發(fā)，從而光電耦合器13的發(fā)光器不會(huì)發(fā)光，其輸出端P1為高電平，二極管D3反向截止。加壓控制由譯碼器2對(duì)應(yīng)的輸出端P0決定，過流檢測(cè)保護(hù)電路9不會(huì)對(duì)加壓狀態(tài)產(chǎn)生影響。由于可控硅SCR觸發(fā)后保持導(dǎo)通，直到可控硅SCR主回路電壓或電流降到接近于零時(shí)，可控硅SCR才關(guān)斷。因此，每一次對(duì)一批元件測(cè)試完畢后，開始對(duì)下一批元件開始測(cè)試前，必須斷開開關(guān)K1或通過軟件復(fù)位，以使可控硅SCR截止，使每一測(cè)試回路的過流檢測(cè)保護(hù)電路都處于測(cè)試加壓狀態(tài)。
為了實(shí)現(xiàn)基于WINDOWS的具有友好的用戶界面的功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，我們采用VC6.0編程。圖5是測(cè)量控制程序的流程圖。該裝置運(yùn)行時(shí)，首先檢測(cè)智能萬用表的連接，并要求用戶根據(jù)需要對(duì)萬用表進(jìn)行設(shè)置。然后對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。接著系統(tǒng)初始化。設(shè)置當(dāng)前測(cè)試電壓之后，檢測(cè)保護(hù)電路是否已經(jīng)動(dòng)作，若保護(hù)電路全動(dòng)作，則系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)據(jù)存盤，測(cè)試結(jié)束；若保護(hù)電路沒有動(dòng)作，檢查加壓時(shí)間到否，加壓時(shí)間未到，重新檢測(cè)保護(hù)電路動(dòng)作否，加壓時(shí)間到，測(cè)量元件兩端電壓及流過元件的電流，然后檢測(cè)最高設(shè)置電壓到達(dá)否，若沒有到達(dá)，則循環(huán)測(cè)量，直至到達(dá)最高設(shè)置電壓，系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)據(jù)存盤，結(jié)束測(cè)量、返回。
權(quán)利要求
1.一種敏感元件伏安特性測(cè)試裝置，其特征在于計(jì)算機(jī)(1)通過并行打印接口(3)輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過譯碼器(2)譯碼控制通道切換(6)和電壓/電流切換(7)，并讀取測(cè)試狀態(tài)，通道切換(6)控制通道切換開關(guān)kn，使第n個(gè)敏感元件的測(cè)試回路導(dǎo)通，同時(shí)，并行打印接口(3)輸出的控制信號(hào)又通過譯碼器(2)譯碼控制程控電源(5)輸出需要的測(cè)試電壓，通過RS232串行接口(4)控制智能萬用表(8)切換測(cè)試檔，并將讀取測(cè)試的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于程控電源(5)為一變壓器，其初級(jí)兩端接工頻電壓，次級(jí)輸出接到被測(cè)敏感元件的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)試裝置，其特征在于在敏感元件的測(cè)試回路中接有過流檢測(cè)保護(hù)電路(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)試裝置，其特征在于過流檢測(cè)保護(hù)電路(9)的結(jié)構(gòu)為，運(yùn)算放大器(11)的正輸入端通過電阻R1接到敏感元件與采樣電阻R0的連接點(diǎn)，通過兩個(gè)反向連接的穩(wěn)壓二極管Z1、Z2接地，輸出端與負(fù)輸入端相接，并通過二極管D1、可變電阻R2接地，運(yùn)算放大器12的正輸入端接到可變電阻R2的移動(dòng)端，負(fù)輸入端接入由計(jì)算機(jī)并行接口(3)控制的D/A轉(zhuǎn)換器(10)的輸出端，該D/A轉(zhuǎn)換器(10)輸出比較電壓U，運(yùn)算放大器(12)輸出端通過電阻R3接到可控硅SCR的射極，可控硅SCR的陰極接地，光電耦合器(13)的發(fā)光器的一個(gè)輸入端接可控硅SCR的陽極，另一個(gè)輸入端通過發(fā)光二極管D2、開關(guān)K2接電源正端，光電耦合器(13)的發(fā)光器的一個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端通過電阻R4接電源正端，通過二極管D3接驅(qū)動(dòng)芯片(14)輸入端，對(duì)應(yīng)的輸出端P控制開關(guān)Kn。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)試裝置，其特征在于過流檢測(cè)保護(hù)電路(9)的結(jié)構(gòu)為，運(yùn)算放大器(11)的正輸入端通過電阻R1接到敏感元件與采樣電阻R0的連接點(diǎn)，通過兩個(gè)反向連接的穩(wěn)壓二極管Z1、Z2接地，輸出端與負(fù)輸入端相接，并通過二極管D1、可變電阻R2接地，運(yùn)算放大器(12)的正輸入端接到可變電阻R2的移動(dòng)端，負(fù)輸入端接入由直流電壓源提供的比較電壓U，輸出端通過電阻R3接到可控硅SCR的射極，可控硅SCR的陰極接地，光電耦合器(13)的發(fā)光器的一個(gè)輸入端接可控硅SCR的陽極，另一個(gè)輸入端通過發(fā)光二極管D2、開關(guān)K2接電源正端，光電耦合器(13)的發(fā)光器的一個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端通過電阻R4接電源正端，通過二極管D3接驅(qū)動(dòng)芯片(14)輸入端，對(duì)應(yīng)的輸出端P控制開關(guān)Kn。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種敏感元件伏安特性測(cè)試裝置。計(jì)算機(jī)通過并行打印接口輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過譯碼器譯碼控制通道切換和電壓/電流切換，并讀取測(cè)試狀態(tài)，通道切換控制通道切換開關(guān)K
文檔編號(hào)G01R31/00GK1488950SQ03125278
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者黎步銀, 王小軍 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)