简易电阻测试仪_深职院_瑞萨杯

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1、简易自动电阻测试仪深圳职业技术学院吕俊李诗远毛勇指导教师：宋荣摘要：采用分压法，将基准电阻与被测电阻串连，分别检测基准电阻与被测电阻两端电压，根据分压关系计算得到被测电阻阻值，制作了一台自动电阻测试仪。该仪器具有量程自动转换、自动筛选、扫描测试、语音提示等功能，使用24比特A/D转换器，大大提高了测量精度。关键词：电阻恒流法分压法A/D转换一、方案选择1.恒流法测电阻如图1所示，用恒流源为被测电阻供电，通过A/D转换器采集被测电阻两端电压，则被测电阻阻值为(1)式中VX为被测电阻两端电压，I0为恒流源输出电流。这

2、种测试方法主要有两方面缺陷：①计算得到的阻值与恒流源输出电流相关，恒流源输出误差直接影响测量结果；②由于A/D转换器的输入范围有限，为了提高测量精度，测量低阻时恒流源电流应增大，而测量高阻时恒流源电流应减小，这种可变恒流源由于量程变化大，制作难度大，精度难以保证。为简化电路，提高精度，本设计没有采用该方案。A/D转换显示MCU恒流源I0R0VX图1恒流法测电阻示意图-13-2．分压法测电阻如图2所示，将被测电阻与基准电阻串联，在其两端施加电压，被测电阻、参考电阻上的电压分别为VX、V0，根据分压关系(2)可见，R

3、X与VX、V0之比及R0有关，由于VX、V0由同一A/D转换器的两个通道同时测量，温度和环境影响可以消除，实际上RX仅与R0有关。分压法电路简单，可以实现宽范围测量，故本设计采用这一方案。R0RXVXV0Vi图2分压法测电阻示意图二、量程确定据(3)式分析可知，若参考电阻较小，在测试高阻值电阻时，V0值很小，测量误差显著增加；相反，若参考电阻较大，在测试低阻值电阻时，VX值很小，测量误差也会显著增加。为满足0－10MΩ的测量要求，采用“换档法”，即根据测量电阻的范围自动换用合适的参考电阻。通过实验方法选择选用参考

4、电阻的数量及其对应的测量范围。分别选用250Ω、500Ω、10K、100K精密电阻（误差为0.5%）对0－10MΩ范围内的电阻进行测量，真实值通过FLUKE-189万用表测量，实测值通过分压法测量，其结果如表1－4所示。-13-表1以250Ω为基准电阻的实验结果标称值2.4Ω4.3KΩ10KΩ12KΩ真实值2.410Ω4.277KΩ10.390KΩ11.967KΩ实测值2.384Ω4.289KΩ10.319KΩ12.0648KΩ误差(%)1.070.280.680.81表2以500Ω为基准电阻的实验结果标称值3.

5、3Ω3.9Ω10Ω1.5KΩ3.6KΩ6.6KΩ真实值3.15Ω3.76Ω10.38Ω1.492KΩ3.587KΩ6.779KΩ实测值3.03Ω3.65Ω10.23Ω1.495KΩ3.595KΩ6.799LΩ误差(%)3.752.91.40.20.220.29表3以10K为基准电阻的实验结果标称值5K633K100K200K真实值5.550K32.892K100.11K200.18K实测值5.546K32.905K100.17K200.30误差(%)0.070.040.060.06表4以100K为基准电阻的实验结

6、果标称值22K33K470K1M4.3M7.8M真实值21.953K32.964K471.38K1.0076M4.35M7.8M实测值21.944K32.968K472.672K1.0076M4.329M7.852M误差(%)0.040.010.2600.960.67根据以上实验结果，确定的参考电阻及其测量范围如下：L档：R0=200Ω，测量范围：0－1KΩM档：R0=20KΩ，测量范围：1－100KΩH档：R0=200KΩ，测量范围：100KΩ－10MΩ-13-三、系统电路设计1.系统电路框图系统电路框图如图4

7、所示，包括换档电路、A/D转换器、单片机系统、语音模块、步进电机驱动装置等部分，其中电阻测量电路是一个关键部分，单片机通过A/D转换器采集分压测量电路的两个电压，同时控制继电器进行换档操作，即根据需要改变参考电阻阻值。换挡电路A/D转换键盘语音模块步进电机驱动器LCD显示MCU图3自动电阻测试仪系统组成2.电阻测量电路电阻测量电路包括参考电阻及换档电路，如图4所示。继电器J1和J2起换档作用，通过J1、J2的动作，可在三个电阻中选择一个作为参考电阻，其动作关系如下：J1、J2均不动作，选择200Ω作为参考电阻，处

8、于L档，测量范围为：0－1KΩ；J1动作、J2不动作，选择20K作为参考电阻，处于M档，测量范围为：1K－100K；J1、J2均动作，选择200K作为参考电阻，处于H档，测量范围为：100K－10M。运放起阻抗转换作用，以减小测量回路对分压电路的影响，提高测量精度。-13-图4电阻测量电路3.单片机系统如图5所示，选用ATmega128单片机，由于ATmega128单片机