高精度可調(diào)合成電阻、基于該合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高精度電阻的開發(fā)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度合成電阻的作用是通過數(shù)控獲得高精度電阻，其主要應(yīng)用于電阻類傳感器的測試電路或儀表的自動(dòng)校準(zhǔn)。高精度合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)能夠自動(dòng)測試合成電阻的各項(xiàng)參數(shù)，還能夠更加方便的完成合成電阻的自檢。
[0003]現(xiàn)有的高精度合成電阻多數(shù)采用運(yùn)算放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)合成電阻，再通過編程得到輸入電壓及電流的比值，即可獲得可編程的線性電阻。但是采用這種方式搭建的合成電阻在搭建過程中非常復(fù)雜，而且當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓較小時(shí)，合成電阻精度也不高。因此研發(fā)一個(gè)具有高精度的合成電阻是十分必要的。而現(xiàn)有合成電阻的測試系統(tǒng)多采用高精度數(shù)字萬用表，是通過手動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)的。但是手動(dòng)測量繁瑣復(fù)雜，且由于環(huán)境因素使得測量值偏差較大，在高精度測量中無法應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的合成電阻及其自動(dòng)測試系統(tǒng)搭建復(fù)雜、測量精度低及現(xiàn)有的合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)測試方式復(fù)雜，且受環(huán)境影響使得測量精度較低的問題，提出了高精度可調(diào)合成電阻、基于該合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明的核心設(shè)計(jì)是集成AD/DA板卡和中央處理器的應(yīng)用，與傳統(tǒng)合成電阻相比，高精度的集成AD/DA板卡提高了合成電阻的精度，中央處理器易于擴(kuò)展，可以嵌入多種算法，例如平均值濾波，PID控制等，又由于集成度高，使得其穩(wěn)定性好。且在PC機(jī)中嵌入的信號處理模塊用于采集、存儲及處理萬用表采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)。其中，平均值濾波是對輸入的高頻信號進(jìn)行濾波，最后使合成電阻值更加準(zhǔn)確；PID控制實(shí)時(shí)采集實(shí)際的合成電阻值，并與設(shè)定的合成電阻值進(jìn)行比較跟隨，使最后得到的合成電阻值更加準(zhǔn)確。
[0006]高精度可調(diào)合成電阻，它包括一號輸入接線端A0、二號輸入接線端B0、信號前端處理電路1、集成AD/DA板卡2、穩(wěn)壓源3和中央處理器4 ;
[0007]信號前端處理電路I包括采樣電阻Rb和運(yùn)算放大器A ;采樣電阻Rb的一端連接運(yùn)算放大器A的正極輸入端；運(yùn)算放大器A的負(fù)極輸入端同時(shí)連接運(yùn)算放大器A的輸出端和集成AD/DA板卡2的AD信號輸入端；運(yùn)算放大器A的正極電源輸入端連接穩(wěn)壓源3的正極電源輸出端；運(yùn)算放大器A的負(fù)極電源輸入端連接穩(wěn)壓源3的負(fù)極電源輸出端；
[0008]—號輸入接線端AO連接采樣電阻Rb的一端；采樣電阻Rb的另一端接地；二號輸入接線端BO連接集成AD/DA板卡2的DA信號輸入端；
[0009]中央處理器4的AD/DA信號輸入輸出端連接集成AD/DA板卡2的AD/DA信號輸出輸入端。
[0010]基于高精度可調(diào)合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括PC機(jī)5、一號萬用表6和二號萬用表7 ；PC機(jī)5中嵌入信號處理模塊5-1 ；
[0011]—號萬用表6的兩個(gè)輸出端分別連接米樣電阻Rb的兩端；二號萬用表7的兩端分別連接一號輸入接線端AO和二號輸入接線端BO ;—號萬用表6與PC機(jī)5之間通過串口連接；二號萬用表7與PC機(jī)5之間通過串口連接；
[0012]信號處理模塊5-1用于采集、存儲及處理一號萬用表6和二號萬用表7采集的數(shù)據(jù)。
[0013]高精度可調(diào)合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)的自動(dòng)測試方法，該自動(dòng)測試方法包括下述步驟:
[0014]步驟一、在高精度可調(diào)合成電阻的一號輸入接線端AO和二號輸入接線端BO之間加入測試激勵(lì)，測試激勵(lì)為電壓源或電流源；
[0015]步驟二、采用一號萬用表6測量輸入的電流，采用二號萬用表7測量輸入的電壓；
[0016]步驟三、設(shè)置一號萬用表6和二號萬用表7的串口參數(shù)，包括串口波特率和奇偶校驗(yàn)位，同時(shí)設(shè)置PC機(jī)5中信號處理模塊5-1的串口參數(shù)，使信號處理模塊5-1的串口參數(shù)分別與一號萬用表6和二號萬用表7的串口參數(shù)一致；
[0017]步驟四、通過PC機(jī)5中的信號處理模塊5-1設(shè)置測量時(shí)間間隔和測量時(shí)間，并連接一號萬用表6和二號萬用表7使其處于遙控狀態(tài)，開始測試；
[0018]步驟五、PC機(jī)5中的信號處理模塊5-1米集一號萬用表6和二號萬用表7測量的電壓數(shù)據(jù)或電流數(shù)據(jù)，并將電壓數(shù)據(jù)或電流數(shù)據(jù)以圖表形式顯示在PC機(jī)5上；同時(shí)，信號處理模塊5-1對電壓數(shù)據(jù)或電流數(shù)據(jù)做均值處理，獲得電壓平均值和電流平均值，電壓平均值和電流平均值相除即為最終的測量電阻值。
[0019]步驟二中的采用一號萬用表6測量輸入的電流是輸入電流通過采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓實(shí)現(xiàn)測量的。
[0020]有益效果:
[0021]1、基于集成AD/D板卡的高精度可調(diào)合成電阻，能夠方便地獲得可調(diào)合成電阻的阻值，與傳統(tǒng)合成電阻相比，本發(fā)明中的高精度可調(diào)合成電阻集成度高，易于構(gòu)建，易于擴(kuò)展。
[0022]2、當(dāng)高精度可調(diào)合成電阻的輸入端為電流源輸入時(shí)，信號前端處理電路能夠完成電流電壓的轉(zhuǎn)換，與傳統(tǒng)電流電壓轉(zhuǎn)換電路相比，該電路電流流入信號地，不會對后續(xù)電路產(chǎn)生影響。
[0023]3、本發(fā)明中的基于高精度可調(diào)合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)及方法，采用萬用表和PC機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自檢，與傳統(tǒng)測試方法相比，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)測量、采集和分析，排除了手動(dòng)測試的誤差，提高了設(shè)備精度。
[0024]本發(fā)明所述的高精度可調(diào)合成電阻能夠同時(shí)在電壓信號輸入和電流信號輸入兩種狀態(tài)下工作，而無需改變電路結(jié)構(gòu)。因此，降低了產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性和成本。同時(shí)采用了高精度的集成AD/DA板卡，其精度達(dá)到0.002%，保證了高精度可調(diào)合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)的整體精度。本發(fā)明還適用于其它電阻及電阻的自動(dòng)測試。
【附圖說明】
[0025]圖1為高精度可調(diào)合成電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為高精度可調(diào)合成電阻的自動(dòng)測試系統(tǒng)的電路連接關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]【具體實(shí)施方式】一、參照圖1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的高精度可調(diào)合成電阻，它包括一號輸入接線端A0、二號輸入接線端B0、信號前端處理電路1、集成AD/DA板卡2、穩(wěn)壓源3和中央處理器4 ;
[0028]信號前端處理電路I包括采樣電阻Rb和運(yùn)算放大器A ;采樣電阻Rb的一端連接運(yùn)算放大器A的正極輸入端；運(yùn)算放大器A的負(fù)極輸入端同時(shí)連接運(yùn)算放大器A的輸出端和集成AD/DA板卡2的AD信號輸入端；運(yùn)算放大器A的正極電源輸入端連接穩(wěn)壓源3的正極電源輸出端；運(yùn)算放大器A的負(fù)極電源輸入端連接穩(wěn)壓源3的負(fù)極電源輸出端；
[0029]—號輸入接線端AO連接米樣電阻Rb的一端；米樣電阻Rb的另一端接地；二號輸入接線端BO連接集成AD/DA板卡2的DA信號輸入端；
[0030]中央處理器4的AD/DA信號輸入輸出端連接集成AD/DA板卡2的AD/DA信號輸出輸入端。
[0031]合成電阻的基本工作原理及使用方法是:根據(jù)一號輸入接線端AO和二號輸入接線端BO的輸入信號，調(diào)節(jié)端口電壓(一號輸入接線端AO與二號輸入接線端BO的輸入信號的差)與電流的比值，來模擬輸出電阻R。根據(jù)圖1所示，合成電阻的輸入電壓U = Ua-Ub,輸入電流為I，等效的輸出電阻R = U/I = (Ua-Ub)/Iο
[0032]下面分兩種情況，介紹合成電阻的工作過程:
[0033]1、輸入信號為電壓信號
[0034]當(dāng)合成電阻的輸入信號為電壓信號時(shí)，端口電壓U是固定值，等效的輸出電阻通過改變電流I來調(diào)節(jié)。根據(jù)圖1，合成電阻的輸出電流I = Ua/Rb，Rb是信號前端處理電路中的基準(zhǔn)電阻。Ub是集成AD/DA板卡中的DA信號的輸出電壓。Ua-Ub是一個(gè)固定值U，當(dāng)調(diào)節(jié)Ub時(shí)，Ua會隨之變化，進(jìn)而使得電流I也隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)輸出電阻的目的。
[0035]保持一號輸入接線端AO的輸入電壓信號和二號輸入接線端BO的輸入電壓信號的差值為一個(gè)固值U，通過中央處理器4和集成AD/DA板卡2向二號輸入接線端BO輸入可調(diào)節(jié)的電壓信號Ub，根據(jù)合成電阻的輸入電壓U = Ua-Ub，可知Ua值隨Ub變化而變化；又根據(jù)合成電阻的輸出電流I = Ua/Rb，可知此時(shí)合成電阻的輸出電流I隨Ua變化而變化；又根據(jù)合成電阻R = U/I = (Ua-Ub) /I，此時(shí)合成電阻R的大小隨合成電阻的輸出電流I變化而變化，即獲得可調(diào)合成電阻R。
[0036]2、輸入信號為電流信號
[0037]當(dāng)合成電阻的輸入信號為電流信號時(shí)，輸入電流I是固定值，等效的輸出電阻通過改變端口電壓U來調(diào)節(jié)。由于I = Ua/Rb，當(dāng)I固定時(shí)，電壓Ua也固定不變。又根據(jù)公式U = Ua-Ub，若想獲得變化的端口電壓U，直接調(diào)節(jié)集成AD/DA板卡中的DA信號的輸出電壓Ub,即可調(diào)節(jié)合成電阻的端口電壓U，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電阻的目的。
[0038]保持輸入電流I為固定值，通過中央處理器4和集成AD/DA板卡2向二號輸入接線端BO輸入可調(diào)節(jié)的電壓信號Ub，根據(jù)合成電阻的輸出電流I = Ua/Rb，可知此時(shí)Ua固定不變；又根據(jù)合成電阻的輸入電壓U = Ua-Ub，可知U隨Ub變化而變