一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高精度儀器儀表領(lǐng)域，特別是一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度電阻測量儀器在高精度電阻測量中有著極其重要的作用，是電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的重要手段之一。因此在新產(chǎn)品開發(fā)、電子儀器的維修和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗等領(lǐng)域均有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)實情況下，高精度電阻的測量容易受到環(huán)境噪聲、測量方法以及儀器本身穩(wěn)定性的影響，這些因素是在設(shè)計高精度電阻測量儀中必須所要考慮的。
[0003]目前高精度電阻測量儀器大多基于電橋法測量電阻，即將電阻接入電橋中，通過改變可變電阻阻值的大小使得電橋中無電流流過。儀器中可變電阻值的改變必須均勻，且最小改變量將直接影響電阻測量的精度，可變電阻阻值改變范圍將直接影響電阻測量的范圍。為了打到電阻測量范圍大、測量精度高的目的，這種基于電橋法的電阻測量儀器中可變電阻需要精心設(shè)計，往往需要定做。而基于電橋法的改進電橋，華沙夫斯基電橋、三次平衡電橋、開爾文雙電橋、雙臂電橋等電橋更加復(fù)雜。因此這種電橋法電阻測量儀成本非常高、體積巨大、攜帶不方便且操作繁瑣。此外，還有一些基于比較法、替代法、四線電阻測量法的電阻測量儀器，但是這些方法都不能達到電阻的高精度測量。市場上，精度可達到0.05%的純電阻測量儀器非常少見，而且常帶有測量電容、電感等功能，價格高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀，本實用新型的電阻測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便、成本低且實用性強。
[0005]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0006]根據(jù)本實用新型提出的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀，包括高精度可調(diào)恒流源模塊、檔位控制模塊、儀表放大器模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊、顯示模塊和矩陣鍵盤模塊；其中，
[0007]所述檔位控制模塊、儀表放大器模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊依次順序連接，檔位控制模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、矩陣鍵盤模塊分別與處理模塊連接，檔位控制模塊、高精度可調(diào)恒流源模塊分別與外部待測電阻連接。
[0008]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述處理模塊為單片機。
[0009]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述單片機為MSP430F5529單片機。
[0010]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述高精度可調(diào)恒流源模塊為高精度運算放大器OPA376芯片。
[0011]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述儀表放大器模塊為INA826高精密儀表放大芯片。
[0012]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊為ADSl 118模擬/數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換芯片。
[0013]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述矩陣鍵盤模塊采用立式4腳輕觸開關(guān)。
[0014]作為本實用新型所述的一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀進一步優(yōu)化的方案，所述顯示模塊為LCD_ILI9325顯示器。
[0015]本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0016](I)本實用新型利用價格相對低廉的高精密芯片來實現(xiàn)0.05%精度的電阻測量，而且附帶電阻篩選功能；高精度運算放大器芯片OPA376、高精密儀表放大芯片INA826和16位模擬/數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換芯片ADS1118是程控高精度電阻測量儀達到0.05%測量精度的基礎(chǔ)，檔位之間使用了滑動變阻器進行電壓微調(diào)，從而實現(xiàn)檔位間的匹配；
[0017](2)由于采用16位模擬/數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換芯片ADS1118，參考電壓程控設(shè)置為4.096V，分辨率為16位即65535，此條件下對應(yīng)的電壓分辨率Λ V=4.096V/65535=62.5uV，高精度可調(diào)恒流源模塊可產(chǎn)生最小為2.5mA精密電流，電阻分辨率AR=A V/2.5mA=25mQ。當待測電阻R=50 Ω時，測量精度為:25m Ω /50 Ω =0.05%。當待測電阻大于50歐時，就可以實現(xiàn)測量誤差小于0.05% ;
[0018](3)本實用新型采用單片機MSP430F5529作為微控制中心，以低噪聲、低靜態(tài)電流與失調(diào)電壓的高精度運算放大器OPA376作為高精度可調(diào)恒流源核心、以高精密儀表放大器INA826設(shè)計儀表放大電路、以單片機對繼電器的控制來實現(xiàn)檔位控制，并通過16位高精度模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADS1118讀取待測電阻兩端電壓，然后TFT_ILI9325屏顯示測量數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，電阻測量精度高，成本低，實用性強。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的系統(tǒng)原理框圖。
[0020]圖2是本實用新型的高精度可調(diào)恒流源電路圖。
[0021]圖3是本實用新型的檔位控制電路圖。
[0022]圖4是本實用新型的儀表放大器電路圖。
[0023]圖5是本實用新型的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路圖。
[0024]圖6是本實用新型的LCD_ILI9325屏顯示電路圖。
[0025]圖7是本實用新型的矩陣鍵盤電路圖。
[0026]圖8是本實用新型的主控單片機電路圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細說明:
[0028]如圖1是本實用新型的系統(tǒng)原理框圖，一種基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的程控高精度電阻測量儀，包括高精度可調(diào)恒流源模塊、檔位控制模塊、儀表放大器模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊、顯示模塊和矩陣鍵盤模塊；其中，
[0029]所述檔位控制模塊、儀表放大器模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊依次順序連接，檔位控制模塊、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、矩陣鍵盤模塊分別與處理模塊連接，檔位控制模塊、高精度可調(diào)恒流源模塊分別與外部待測電阻連接。
[0030]所述處理模塊為單片機，所述單片機為MSP430F5529單片機。
[0031 ] 所述高精度可調(diào)恒流源模塊為高精度運算放大器OPA376芯片。
[0032]所述儀表放大器模塊為INA826高精密儀表放大芯片。
[0033]所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊為ADSl 118模擬/數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換芯片。
[0034]所述矩陣鍵盤模塊采用立式4腳輕觸開關(guān)。
[0035]所述顯示模塊為LCD_ILI9325顯示屏。
[0036]如圖2是本實用新型的高精度可調(diào)恒流源電路圖，主要包含了高精度運算放大器OPA376芯片、C2V7穩(wěn)壓二極管Dl和1N4745穩(wěn)壓二極管D2。VCC_+5V通過第一電阻Rl和C2V7穩(wěn)壓二極管Dl直接與GND相連，第一電阻Rl與C2V7穩(wěn)壓二極管Dl連接端與高精度運算放大器OPA376芯片3腳相連。OPA376芯片4腳和7腳分別與VCC__5V和VCC_+5V相連，I腳、5腳和8腳不接，輸出腳6腳與第二電阻R2連接，第二電阻R2的另一端接9013三極管基極，9013三極管集電極作為電阻接入端口 OUT2，而發(fā)射極分別與OPA376芯片2腳和第三滑動變阻器R3 —端連接，第三滑動變阻器R3另一端與GND相連。待測電阻通過OUTl和OUT2端口接入，其中OUTl端口與第四電阻R4和1N4745穩(wěn)壓二極管D2連接端相連供電，第四電阻R4另一端接VCC_+18V，D2另一端接GND。通過改變滑動變阻器R3的阻值，使得流過端口 OUTl與0UT2的電流穩(wěn)定在2.5mA。
[0037]如圖3是本實用新型的檔位控制電路圖，具體地顯示了檔位控制模塊的電路，包含了雙刀雙擲繼電器、滑動變阻器、9013三極管和電阻。雙刀雙擲繼電器Kl的開關(guān)I輸入端與儀表放大器模塊電壓輸出端OUT相連，Kl的開關(guān)I的2個輸出端I和2分別與雙刀雙擲繼電器K2的開關(guān)I輸入端和第九滑動變阻器R9連接，第九滑動變阻器R9另一端接GND，R9可變電阻端接Kl的開關(guān)I的輸出端I。Kl的開關(guān)2的輸入端接待測電阻端0UT1，K1的開關(guān)2的輸出端I不接，而Kl的開關(guān)2的輸出端2接第五電阻R5 —端，第五電阻R5另一端接待測電阻端0UT2。雙刀雙擲繼電器Kl控制端分別與VCC_+5V和9013三極管集電極連接，9013三極管發(fā)射極接GND，基極通過電阻R7與單片機P2.0 口連接。
[0038]雙刀雙擲繼電器K2的開關(guān)I的輸出端I接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的輸入端0UT0_AD，K2的開關(guān)I的輸出端2接第十滑動變阻器R10，第十滑動變阻器RlO另一端接GND，R10可變電阻端接K2的開關(guān)I的輸出端I。K2的開關(guān)2的輸入端接待測電阻端OUT I，K2的開關(guān)2的輸出端I不接，而K2的開關(guān)2的輸出端2接第六電阻R6 —端，R6另一端接待測電阻端0UT2。雙刀雙擲繼電器K2控制端分別與VCC_+5V和9013三極管集電極連接，9013三極管發(fā)射極接GND，基極通過電阻R8與單片機P2.1 口連接。
[0039]ControlJU與Control_02控制端口由單片機MSP430F5529高低電平控制，00對應(yīng)50 Ω-500 Ω檔位，10對應(yīng)500 Ω-5k Ω檔位，01對應(yīng)5k Ω-50k Ω檔位(O表示低電平，I表示高電平)。第九滑動變阻器R9和第十滑動變阻器RlO用于微調(diào)500-5kQ檔位和5kQ-50kQ檔位下送與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片ADSl 18的電壓，匹配三個檔位，從而減小測量誤差。
[0040]如圖4，顯示了儀表放大器模塊的電路，用于獲取待測電阻OUTl與0UT2兩端電壓，由高精密儀表放大芯片INA826構(gòu)成。INA826芯片的2腳與3腳不接，5腳、8腳分別接VCC_-18V和VCC_+18V，6腳接GND，I腳、4腳分別接0UT2和OUTl待測