專利名稱：智能型全范圍電阻測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于各種線圈內(nèi)阻、接觸電阻，普通中值電阻，高壓電氣、絕緣電阻的智能測量裝置。
目前，在工業(yè)現(xiàn)場和各種實驗室使用的電阻測量儀器中，采用的表計有微歐計、萬用表歐姆檔和高阻表。這些儀表的測量范圍都有一定的限制，微歐計的測量范圍一般在幾十微歐到幾百歐，萬用表只能測量幾歐到幾百千歐的電阻，而一般的高阻表在測量低于幾十兆歐的電阻時，往往會由于短路而燒毀或不能工作。在現(xiàn)場測試中，多數(shù)情況下測量的電阻范圍可能是既有低阻又有高阻，比如在測試一臺變壓器時，既需要測量它的線圈內(nèi)阻，又需要測量其絕緣電阻，在現(xiàn)有的測量儀器中，就不能使用其中一臺來滿足測試要求。這樣測試起來就很不方便。對指針式儀表，還有一個缺點就是測量結(jié)果誤差很大。
上述的測試過程需要專業(yè)技術(shù)人員去完成，測試結(jié)束后還必須由專業(yè)人員對測量數(shù)據(jù)進行處理，過程非常繁瑣。例如在對低阻值接觸電阻測量中就要記錄大量的測量結(jié)果，以便統(tǒng)計分析接觸狀況；絕緣電阻測量中，還須記下幾個不同時刻的電阻值，這樣才能計算出絕緣材料的吸收比和極化系數(shù)，并要根據(jù)它們值的大小判斷絕緣狀況。
鑒于以上情況，本實用新型的目的在于改進現(xiàn)有測試儀器的不足，設(shè)計一種適用于全范圍電阻測量，用數(shù)字顯示測量結(jié)果，并能對測量結(jié)果和分析結(jié)論進行自動記錄的智能型電阻測量儀器。
本實用新型的基本原理是使用三個雙斜積分A/D轉(zhuǎn)換器，分別用于對低值、中值、高值范圍電阻的測量，對連至測試端子間的電阻按先低阻再中阻后高阻的次序進行試測，并利用A/D轉(zhuǎn)換器的超量程輸出信號控制量程的自動轉(zhuǎn)換。其測量范圍設(shè)定為，低阻1×10-6歐-1.999×103歐；中阻2.000×103歐-1.999×107歐；高阻2.000×107歐-1.999×1012歐。低阻部分的測量采用電流—電壓法使恒流源流過被測電阻，通過測出被測電阻兩端的電壓，求出被測電阻值。中阻部分和高阻部分采用電阻比事測量方式，不同之處在于測試電壓的高低，中阻部分采用低壓，后者為了保證測量的準確性，采用電壓可選的直流高壓(1000V，2500V，5000V，10000V等)。
儀器的控制和數(shù)據(jù)處理由單片機系統(tǒng)完成。A/D轉(zhuǎn)換器輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果由并行I/O口送入單片機進行處理，處理結(jié)果一路送顯示器顯示，另一路在接到鍵盤發(fā)出的“打印”命令后，打印出電阻值、吸收比、有關(guān)接觸狀況、絕緣狀況的結(jié)論等信患。
本實用新型克服了現(xiàn)有單臺電阻測量儀器量程不足的缺陷，采用大規(guī)模集成電路、單片機控制，既提高了測量精度(可達0.1％)又縮小了儀器的體積，具有造價低、重量輕、體積小、攜帶方便、操作簡單、智能化、全范圍電阻測量等優(yōu)點。該智能儀器可廣泛用于科研、生產(chǎn)現(xiàn)場中一切涉及到電阻參數(shù)的測試中。
以下結(jié)合附圖詳細描述實現(xiàn)本實用新型的方法。


圖1為該儀器的總框圖，其中[1]為單片機系統(tǒng)，[2]、[3]、[4]分別是低阻值、中阻值、高阻值電阻的測量部分，圖2、圖3、圖4分別是它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。[5]是輸入鍵盤，[6]是顯示器，[7]是微型打印機系統(tǒng)，[8]是可調(diào)恒流源，[9]是可調(diào)直流高壓發(fā)生器。圖5是單片機系統(tǒng)詳圖。
開關(guān)K1、K2、K3在任何時候只有一個閉合，它們的閉合與斷開是由單片機中G、H兩根信號線決定的。儀器斷電或剛上電是時，K1處于閉合狀態(tài)，把被測電阻Rx接入低阻值測量回路[2]，如果Rx小于2000歐，則測量結(jié)果通過BUS1總線輸出給單片機系統(tǒng)[1]；否則，產(chǎn)生一個溢出信號D，一路輸出給單片機系統(tǒng)[1]，通知[1]啟用中阻值測量采樣、處理程序，并輸出控制信號G、H，以斷開K1閉合K2；另一路用于啟動中阻值測量回路[3]。若2000歐≤Rx＜20M歐，轉(zhuǎn)換結(jié)果通過BUS2總線輸出給單片機系統(tǒng)[1]，否則，產(chǎn)生一個溢出信號E，一路輸出給[1]，通知[1]啟用高阻值測量采樣、處理程序，并輸出控制信號G、H，以斷開K2閉合K3；另一路用于啟動高壓發(fā)生器[9]和A/D轉(zhuǎn)換器，測量結(jié)果由BUS3總線輸出給單片機系統(tǒng)[1]。
圖2中，[8]輸出的直流電流流經(jīng)被測電阻Rx，產(chǎn)生一個電壓降，該電壓經(jīng)前置放大器放大后，輸給A/D轉(zhuǎn)換器，只要適當選擇前置放大器的放大倍數(shù)和參考電壓VREF+的大小，就可得到與Rx成一定比例的讀數(shù)值。
圖3采用比率法測電阻，讀數(shù)＝Rx/Rs×1000，當Rx≥2Rs時，A/D轉(zhuǎn)換器溢出。
圖4中A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓正端VREF+和模擬輸入電壓正端VIN+的接法與常規(guī)作電壓表使用時的接法相反，這樣輸出的讀數(shù)就和Rx成正比，省去了作除法運算的麻煩。
圖5是單片機系統(tǒng)圖，8255是并行I/O接口，DA BUS是數(shù)據(jù)總線，AD BUS是地址總線，數(shù)據(jù)存儲器6264、程序存儲器2764、8255、鍵盤、顯示器、打印機等的地址是由高位地址線經(jīng)74LS138譯碼產(chǎn)生的。
測量結(jié)果的顯示采用指數(shù)方式，如，1.234×108歐，顯示為1.234E08；5.678×10-3歐，顯示為5.678E-3。
該智能儀器的校準由系統(tǒng)自動完成。
權(quán)利要求1.一種由輸入系統(tǒng)[2]、[3]、[4]，單片機系統(tǒng)[1]，輸出系統(tǒng)[6]、[7]構(gòu)成的智能型全范圍電阻測量儀，在單片機系統(tǒng)[1]的控制下，對測量數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)果輸出到輸出系統(tǒng)[6]、[7]，從而實現(xiàn)對各個范圍內(nèi)的電阻進行測量、顯示、記錄；其特征在于它的輸入系統(tǒng)由低阻值測量部分[2]、中阻值測量部分[3]、高阻值測量部分[4]構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述測量儀，其特征在于所說的低阻值測量部分[2]、中阻值測量部分[3]、高阻值測量部分[4]均包含各自的一個雙斜積分A/D轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求2所述測量儀，其特征在于儀器剛上電或斷電狀態(tài)，開關(guān)K1閉合、K2、K3斷開，低阻值測量部分[2]的A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的溢出信號D，用以啟動中阻值測量部分[3]和斷開K1、合上K2；中阻值測量部分[3]之A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的溢出信號E，用以啟動高阻值測量部分[4]和斷開K2、合上K3。
4.如權(quán)利要求2所述測量儀，其特征在于高阻值測量部分[4]的A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓正端VREF+和模擬輸入電壓正端VIN+的接法與常規(guī)作電壓表使用時的接法相反。
專利摘要本實用新型屬于各種線圈內(nèi)阻、接觸電阻，普通中值電阻，高壓電氣、絕緣電阻的智能測量裝置，由高精度A/D轉(zhuǎn)換器、單片機等大規(guī)模集成電路和鍵盤、顯示器、微型打印機構(gòu)成，用指數(shù)方式顯示被測阻值，可自動計算絕緣材料的吸收比，打印有關(guān)接觸狀況和絕緣狀況的判定結(jié)論。該智能儀器采用交、直流供電，測量范圍為1×10
文檔編號G01R27/02GK2238446SQ9522166
公開日1996年10月23日 申請日期1995年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月19日
發(fā)明者王軍忠 申請人:王軍忠