本實(shí)用新型屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度電阻表。

背景技術(shù)：

目前，無(wú)論教科書上還是市面上測(cè)量電阻的工具基本上都是按照物理教科書上的歐姆表的原理設(shè)計(jì)的。歐姆表使用起來(lái)很麻煩，精確度低，操作技術(shù)要求高。歐姆表在使用時(shí)，指針必須在中間附近的一小部分區(qū)域，讀數(shù)才是準(zhǔn)確的，使用比較麻煩。每次測(cè)量都需要多次校零，操作繁瑣。目前的歐姆表大多是指針式的，讀數(shù)時(shí)需保持視線與表盤垂直，否則會(huì)造成讀數(shù)誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用方便的高精度電阻表。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種高精度電阻表，包括電源模塊、單片機(jī)、顯示屏、A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、已知電阻、第一接線端和第二接線端；

所述已知電阻的一端與所述電源模塊電連接，另一端與所述第一接線端電連接；被測(cè)電阻的兩端分別與所述第一接線端和第二接線端電連接；所述第二接線端接地；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)包括一個(gè)活動(dòng)端和兩個(gè)固定端，活動(dòng)端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端電連接，兩個(gè)固定端分別與所述已知電阻的一端和所述第一接線端電連接；

所述電源模塊給所述單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器供電；所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述單片機(jī)電連接；所述顯示屏與所述單片機(jī)電連接。

所述A/D轉(zhuǎn)換器分別從所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩個(gè)固定端采集電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至所述單片機(jī)；所述單片機(jī)對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并控制所述顯示屏顯示被測(cè)電阻的數(shù)值。

所述A/D轉(zhuǎn)換器采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。

具體地，所述A/D轉(zhuǎn)換器包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第一電阻、第一電容、積分器、比較器、邏輯控制電路、時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器；

所述第一開關(guān)的一端為所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；所述第二開關(guān)和第三開關(guān)的一端分別與所述電源模塊電連接；所述第四開關(guān)的一端接地；所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)的另一端均與所述第一電阻的一端電連接；

所述第一電阻的另一端與所述積分器的反相輸入端電連接；所述第一電容的兩端分別與所述積分器的反相輸入端和輸出端電連接；所述積分器的正相輸入端接地；

所述比較器的反相輸入端與所述積分器的輸出端電連接；所述比較器的正相輸入端接地，輸出端與所述邏輯控制電路電連接；

所述時(shí)鐘發(fā)生器與所述邏輯控制電路電連接；所述邏輯控制電路能夠控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)的斷開或閉合；

所述計(jì)數(shù)器的輸入端與所述邏輯控制電路電連接，輸出端與所述單片機(jī)電連接。

所述已知電阻采用低溫度系數(shù)電阻或者可調(diào)電阻。

所述顯示屏采用LCD屏或者LED數(shù)碼管。

所述單片機(jī)采用STM32單片機(jī)。

所述轉(zhuǎn)換開關(guān)采用手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

具體地，所述手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)為單刀雙擲開關(guān)。

所述轉(zhuǎn)換開關(guān)也可以采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，將被測(cè)電阻與已知電阻串聯(lián)，利用兩個(gè)電阻的分壓關(guān)系計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值，能夠避免常規(guī)的歐姆表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，提高測(cè)量精確度；采用A/D轉(zhuǎn)換器采樣電壓信號(hào)，代替電壓表來(lái)測(cè)量電阻，使電阻值能夠以數(shù)字形式顯示在屏幕上，讀數(shù)更方便、準(zhǔn)確。本實(shí)用新型的測(cè)量原理與歐姆表完全不同，因此無(wú)需進(jìn)行校零操作，減少了操作過(guò)程，降低了技術(shù)要求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型一種高精度電阻表的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一種高精度電阻表的測(cè)量原理圖；

圖3是本實(shí)用新型一種高精度電阻表中A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-電源模塊；2-單片機(jī)；3-顯示屏；4-A/D轉(zhuǎn)換器；41-邏輯控制電路；42-時(shí)鐘發(fā)生器；43-計(jì)數(shù)器；5-轉(zhuǎn)換開關(guān)；6-第一接線端；7-第二接線端。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種高精度電阻表，包括電源模塊1、單片機(jī)2、顯示屏3、A/D轉(zhuǎn)換器4、轉(zhuǎn)換開關(guān)5、已知電阻R0、第一接線端6和第二接線端7。已知電阻R0的一端與電源模塊1電連接，另一端與第一接線端6電連接；被測(cè)電阻Rx的兩端分別與第一接線端6和第二接線端7電連接；第二接線端7接地；轉(zhuǎn)換開關(guān)5包括一個(gè)活動(dòng)端和兩個(gè)固定端，活動(dòng)端與A/D轉(zhuǎn)換器4的輸入端電連接，兩個(gè)固定端分別與已知電阻R0的一端和第一接線端6電連接。電源模塊1給單片機(jī)2和A/D轉(zhuǎn)換器4供電；A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與單片機(jī)2電連接；顯示屏3與單片機(jī)2電連接。

其中，已知電阻R0采用低溫度系數(shù)電阻或者可調(diào)電阻。顯示屏3采用LCD屏或者LED數(shù)碼管。單片機(jī)2采用STM32單片機(jī)。轉(zhuǎn)換開關(guān)5采用手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)；具體地，手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)為單刀雙擲開關(guān)。轉(zhuǎn)換開關(guān)5也可以采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

A/D轉(zhuǎn)換器4分別從轉(zhuǎn)換開關(guān)5的兩個(gè)固定端采集電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至單片機(jī)2；單片機(jī)2對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并控制顯示屏3顯示被測(cè)電阻Rx的數(shù)值。

使用時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)5先撥到左邊，測(cè)量已知電阻R0和被測(cè)電阻Rx上的總電壓V0，單片機(jī)2接收并保存該電壓值；再將轉(zhuǎn)換開關(guān)5撥到右邊，測(cè)量被測(cè)電阻Rx上的電壓V2，單片機(jī)2接收并保存該電壓值；兩次測(cè)量的電壓之間的差值(V0-V2)即為已知電阻R0上的電壓值V1。然后根據(jù)公式：

計(jì)算得出被測(cè)電阻的阻值。

如圖2所示，本實(shí)用新型測(cè)量電阻的原理是，將被測(cè)電阻與已知電阻串聯(lián)，利用兩個(gè)電阻的分壓關(guān)系計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值。假設(shè)電壓表的內(nèi)阻為Rv，使用電壓表單獨(dú)測(cè)量R0的示數(shù)為V1，即電壓表接在實(shí)線位置時(shí)(此時(shí)虛線位置沒有電壓表)，有：

化簡(jiǎn)得：

使用電壓表單獨(dú)測(cè)量Rx的示數(shù)為V2，即電壓表接在虛線位置時(shí)(此時(shí)實(shí)線位置沒有電壓表)，有：

化簡(jiǎn)得：

將(1)式與(2)式相除，可得：

即：

由此可知，使用同一電壓表分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)電阻上的電壓，則兩個(gè)電阻的阻值之比等于兩個(gè)電阻上的測(cè)量電壓之比，電壓表的阻值不會(huì)對(duì)比值產(chǎn)生影響。利用這一原理來(lái)測(cè)量電阻，能夠避免常規(guī)的歐姆表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，提高測(cè)量精確度。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器即相當(dāng)于圖中的電壓表。本實(shí)用新型采用A/D轉(zhuǎn)換器采樣電壓信號(hào)，代替電壓表來(lái)測(cè)量電阻，使電阻值能夠以數(shù)字形式顯示在屏幕上，讀數(shù)更方便、準(zhǔn)確。

如圖3所示，A/D轉(zhuǎn)換器4采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器4包括第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第一電阻R1、第一電容C1、積分器U1、比較器U2、邏輯控制電路41、時(shí)鐘發(fā)生器42和計(jì)數(shù)器43。第一開關(guān)S1的一端為A/D轉(zhuǎn)換器4的輸入端；第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3的一端分別與電源模塊1電連接；第四開關(guān)S4的一端接地；第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4的另一端均與第一電阻R1的一端電連接。第一電阻R1的另一端與積分器U1的反相輸入端電連接；第一電容C1的兩端分別與積分器U1的反相輸入端和輸出端電連接；積分器U1的正相輸入端接地。比較器U2的反相輸入端與積分器U1的輸出端電連接；比較器U2的正相輸入端接地，輸出端與邏輯控制電路41電連接。時(shí)鐘發(fā)生器42與邏輯控制電路41電連接；邏輯控制電路41能夠控制第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4的斷開或閉合。計(jì)數(shù)器43的輸入端與邏輯控制電路41電連接，輸出端與單片機(jī)2電連接。其中，基準(zhǔn)電壓+Er和-Er由電源模塊1向A/D轉(zhuǎn)換器4提供，S1、S2、S3和S4均為模擬開關(guān)。

在邏輯控制電路41的控制下實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換的過(guò)程如下：

首先，接通S4，積分器U1的輸入為零，輸出也為零，積分器U1處于保持狀態(tài)，并同時(shí)使計(jì)數(shù)器43復(fù)零，整個(gè)電路處于準(zhǔn)備階段。接著斷開S4接通S1，被測(cè)模擬電壓Ui經(jīng)輸入電阻R1只加到積分器U1上，以產(chǎn)生從“0V”線性上升的斜坡電壓；此時(shí)第一次積分過(guò)程開始，電路處于采樣期。然后，S1斷開，S2或S3接通(取決于輸入電壓Ui的極性)，把與輸入電壓極性相反的基準(zhǔn)電壓接入積分器U1，以產(chǎn)生線性下降的斜坡電壓，第二次積分過(guò)程開始。與此同時(shí)，計(jì)數(shù)器43被復(fù)零，時(shí)鐘脈沖信號(hào)通過(guò)邏輯控制電路41輸入計(jì)數(shù)器43，從“0”開始重新計(jì)數(shù)。

當(dāng)積分器U1輸出的斜坡電壓線性下降到“0V”時(shí)，比較器U2檢測(cè)出過(guò)零點(diǎn)，輸出一個(gè)跳變信號(hào)，經(jīng)邏輯控制電路41使積分器U1停止積分，同時(shí)邏輯控制電路41使計(jì)數(shù)器43停止計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)诙畏e分過(guò)程結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器43輸出數(shù)字信號(hào)至單片機(jī)2。

雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)在于：RC積分時(shí)間常數(shù)和時(shí)鐘脈沖頻率的變化不影響轉(zhuǎn)換精度；這是由于RC時(shí)間常數(shù)和時(shí)鐘脈沖頻率的變化在兩次積分中相互抵消的緣故。比較器U2的偏移不會(huì)引起誤差；這是由于雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器在一次轉(zhuǎn)換過(guò)程中(采樣期和比較期)，比較器U2的輸入兩次跨過(guò)零點(diǎn)。對(duì)串模干擾的抑制性能好；因?yàn)殡p積分式A/D轉(zhuǎn)換器只響應(yīng)于輸入電壓的平均值，所以若在采樣期內(nèi)串入噪聲電壓的平均值為零，則串模干擾電壓就不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換精度造成影響。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。