【湖南工业职业技术学院】电阻测量仪+雷超林 - 嘉立创EDA开源硬件平台

一、方案论证与选择

电阻测量一般采用恒流法或分压法。

1、恒流法

恒流法电阻测量原理，该方案采用恒流源对被测电阻供电，通过测量被测电阻两端电压即可换算出被测电阻的阻值。其转换公式为:

Rx=Vx/I

式中 V=被测电阻两端电压;
     I=恒流源输出电流。

这种测试方法主要有两方面缺陷:
(1)计算得到的阻值与恒流源输出电流相关，恒流源输出电流值的误差直接影响测量结果。
(2)由于A/D转换器的输人范围有限，为了提高测量精度，测量低阻时应选择输出电流大的恒流源，而测量高阻时应选择电流小的恒流源，由于量程变化大，这种可变的恒流源制作难度大，精度难以保证。

2.分压法

分压法电阻测量原理的示意图如图1所示，该方案将被测电阻与基准电阻串联，在其两端施加电压，通过测量被测电阻两端电压，即可换算出被测电阻的阻值，设玻测电阻和基准电阻上的电压分别为V、V。， 根据分压关系可得被测电阻的阻值为:

Rx=（Vx/Vo)/R

分压电路简单可以实现宽范围电阻的测量。

图1

二、系统总体设计与参数计算

仪器系统的组成系统组成框图如图3所示，由电阻测量电路、A/D转换器、单片机系统、步进电机驱动等部分组成，其中电阻测量电路是仪器最关键的部分。
单片机通过控制继电器进行换挡操作，并通过控制A/D转换器采集分压测量电路电压，完成电用测量功能。单片机通过控制步进电机，并配合电阻测量，完成电位器阻值的自动测量功能。

分压法量程确定

根据分压法公式，采用下端电阻测量，上端为标称电阻1K欧姆电阻，实际电阻997欧姆。

基准电压为AMS1117芯片，标称输出电压3.3V，实测电压3.278V。

基准电阻为1K电阻的实验结果：

根据以上实验结果，确定基准电阻为1K。测量范围500欧姆到10K欧姆。

500欧姆以下采用恒流法测试结果：

根据以上实验结果，确定电流为5mA。范围0-3.3V即电阻范围0-660欧姆。

三、电路设计

1.恒流电路

R1为定位器，调节电流的大小。

2. 分压电路

继电器常闭端接1K电阻，VCC为3.3V供电。

3.电阻电压采样电路

采集电路为16位ADS8320外加电压跟随器

三、软件设计部分

软件部分为一个主程序块，附带三个子程序。基础部分，发挥部分各采用了不同的程序流程。主程序流程图每次复位都会运行。

以下为主流程图  

 1.电阻测量模式流程图

该功能程序的主要功能是通过对相应继电器操作，实现测量量程的自动切换。首先仪器置于中间档位对待测电阻进行粗略测量，根据粗测值进行通道切换，再进行精确测量，其流程如图6所示。

图6

2.电阻自动筛选模式流程图

该功能的作用是进行电阻筛选。首先通过键盘输入的筛选阻值和允许误差，计算出合格电阻阻值范围;然后通过调用电阻测量模块，测量对被测电阻阻值进行测量;最后将测量电阻与用户键盘输入阻值及误差范围进行比较判断，将判断结果进行实时显示及语音播报。

其流程图如图7所示。

3. 定位器自动扫描模式流程图

扫描程序主要是通过步进电机驱动定位器，然后在OLED液晶屏幕上实时显示出定位器阻值角度变化的曲线，采用打点法。