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低电阻测量仪的总体方案设计

发布时间:2020-07-21 18:00:35 阅读: 来源:彩钢瓦厂家

以最新的DZC-4型智能低电阻测量仪为例

本文引用地址: 总体方案和技术指标

如图1所示,该仪器由5个部分组成:电源供应、精密恒流源、精密电压放大器、A/D 转换器、单片机控制器。其主要技术指标如下:测试范围:0~20Ω0~200Ω0~2 k(三挡量程自动切换);最高分辨力:0.001;测试电流:0.5 mA;测试精度:±(0.2%+2);整机耗电:30 mA 。

2 硬件设计

(1)电源部分

整机采用6节5号镍氢电池供电(7.2 V)及通用DC/DC变换器,将电池电压转换成稳定的±5 V直流电压。该部分还有电池电压监测电路和充电电路,电池充满电 可以供仪器连续使用约50小时。

(2)恒流源

由精密基准电压源和高性能运放组成,向被测电阻提供精确的测试电流。测试电流选为0.5mA。由于精密电流源部分是整个仪器安全性能的薄弱环节,必须考虑各种内部和外部的可能因 素对仪器造成的损坏,从而影响安全性能。主要采取了以下措施:限制电流利用结型场效应管的恒流特性限制测试电流ITEST大小,一般取IDSS≈2*ITEST。为增加可靠性,采用两只场效应管串联。限制电压采用稳压二极管并联于测试端限压。

(3)精密放大器

由斩波稳零运放做测试信号的同相放大,因为A/D转换器的满量程电压为2 V,测试电流0.5mA,对应20,200,2K 三个量 程的同相放大倍数为200,20,2。在负反馈回路接入两个由单片机控制的模拟电子开关SW1 、SW2,用于3个量程不同放大倍数 的切换:当量程为20 偈保SW1,SW2均关闭;为200 偈SW1开启;2k 偈SW1,SW2均开启。仪器校验时应从低量程开始,否则不能校准所有的量程。另外,Ri,R1,R2, R3应选用精密电 阻和精密电位器,使温度的影响降至最低。

(4)A/D转换器

如图2所示,采用4 1/2位的ICL7135芯片,接成满量程为2 V的电压表 的模式。ICL7135用5位BCD码的形式向单片机提供数据,并提供过量程(OV)和欠量程(UN)信号给单片机用于量程自动切换。ICL7135的时钟频率来自T5(CD4060)的Q5端,频率为1.25 kHz,正好是工频50Hz的整数倍,能提高仪器抗工频干扰的能力。A/D转换频率约为:3.3次/s。T5的COUT端还提供4MHz的时钟频率给单片机。

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