電氣設備測量自制毫歐表設計方案

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摘要:普通的歐姆表、數字萬用表等工具能測量的最小電阻有限，現實電氣施工或設備維護中往往要求對低阻值電阻的測量，比如毫歐級的電阻，這種情況下，普通的電阻測量工具就不適用了。使用毫歐表可以解決大部分這種測量。

關鍵詞:毫歐表;恒流源;單片機;數模轉換芯片;運算放大器

1緒論

好多電子設備及產品都涉及到特小電阻的測量及應用，例如測試避雷針、繼電器的接觸電阻、大功率電路中保護電阻的測量等等，為了能夠滿足工作或生產需要，就必須較為精確地測得相應的小電阻的阻值并服務于生產及實際生活。本文就毫歐表的設計方案做簡要闡述。

2毫歐表的工作原理

整個設計的基本思路是:做一個直流恒流源，直流恒流源的電流通過要測量的電阻R并產生電壓降，把壓降值采出，然后把電壓值放大到A/D轉換器能接受的范圍，通過ADC將測得的電壓值轉換成數字形式傳送到單片機處理，最后由單片機控制顯示電路把要測的電阻值顯出來。依據電阻值的大小確定合適的直流恒流源，電阻小則選擇大電流的恒流源，電阻大則選擇小電流的恒流源。這部分控制由單片機控制實現，若單片機接收到的電壓信號小，單片機發出信號用來控制電子開關，從而控制直流恒流源的可變電阻器，達到控制輸出電流大小的效果。毫歐表的制作和設計就是恒流源的設計、誤差的減小、儀器精確度的提高、數字顯示和量程的轉換。其中恒流源的設計和如何減少誤差提高儀器的精確度是重點，同時也是這次設計的難點。

3單元模塊設計

3．1恒流源的選擇方案。3．1．1方案一。I=U/(R1+R2)，當取R1遠大于R2時，則電流I約為I=U/R1。R2上電流可近似看為恒定，這種方案要求R1必須遠大于R2，那么要得到比較大點的電流，就得電壓很大，現實中不好找那么大的電壓源，故沒有用此方案。3．1．2方案二。壓控恒流源方案，此方案是通過軟件來實現輸出電流穩定的，可操作性強，輸出電流的大小可以通過改變恒流源外邊的電壓大小來操控的，所以采用此方案。下面闡述橫流問題的驗證:恒流源驗證圖如圖，當R3+R4＞＞R5，R1+R2＞＞R5，R3+R4＞＞RL時，由R1和R2方向流向RL的電流就可以忽略，從而流經RL的電流就可以近似看成是由R5上流過來的。從而達到RL上電流的恒定。3．2電阻測量方案。3．2．1方案一比較及替代法測電阻。比較法測電阻也是一種不錯的選擇方案，問題在于當被測電阻很小時，另一比較電阻很難選取，而且被測電阻的接觸電阻會對測量的電壓表產生干擾，這樣較大的誤差就不可避免的產生了，因此我就淘汰了次方案;后來我想到過用替代法來測，但是替代法測電阻操作麻煩，測量結果的精確度達不到要求，測量小電阻的話不是十分滿意，因此，此方案再次被淘汰。3．2．2方案二四端子測量。測量時兩個夾子緊緊夾住被測電阻Zx，每個夾子各自引出兩根互相平行的導線，一個夾子的兩根導線接電壓信號采集系統的V+和直流恒流源的I+，另一個夾子的兩根導線接電壓信號采集系統的V-和直流恒流源的I-，當測電阻時，用夾子緊緊地夾住被測電阻的引腳，由恒流源流出的電流由I+端流出，流經被測電阻Zx后流入I-端，在被測電阻上產生的電壓降直接由V+、V-端子引入電壓信號采集裝置?？梢钥朔€電阻和接觸電阻的壓降所造成的測量誤差，采用此方法可得到較為精確的測量結果。3．3其它模塊設計。本次設計需要選擇高精度、低噪音的放大器，同時，要充分理會理想運放和理想運放的條件，了解放大器中虛斷與虛短的含義，可以大大簡化分析過程，LM358即可滿足需要;A/D轉換器的選擇從速率、精度、功耗等等方面全面考慮。需要注意的是本次設計的毫歐表要測量阻值很小的器件，精密度自然就要求很高了。美國數字公司的AD574A就比較適合本次設計要求了，再說這個器件也比較常用，電路輕量化上也做得很好;D/A轉換器的種類很多，根據速度要求高低的不同可以選擇CMOS開關型或者ECL電流開關型D/A轉換器，本次設計我選用了DAC5615芯片，完全可滿足要求;單片機的要求就是低功耗、高性能?？蛇x性也高，AT89S52可以滿足條件;最后用HD7279芯片來搞定按鍵的輸入以及數碼管的顯示功能。

4結語

隨著各種運算放大器，恒流源，數模轉換器等電子器件的性能精度和電子工業的不斷發展，適用于毫歐級電阻測量的毫歐表的發展已經達到了相當高的水平，但就精度和可靠性方面還有待提高，還須向更高精度、更可靠的方向繼續努力。

參考文獻:

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作者:楊成虎 單位:邯鄲金隅太行水泥有限責任公司