一种电阻电子测量仪的制作方法

本发明涉及一种电阻电子测量仪，属于电气模型理论的实际应用，是对当今测量仪器的功能完善。

背景技术：

目前实验室所采用的阻值测量方法，大多必须将被测元件从主电路中断开，独立测量，无法做到连接主电路的同时进行精确阻值测量。增加了断电、重新接线的繁琐，而且无法测量已经固定的电路板的元件的实际阻值。并且，对于一些端电压较大的元件，普通的AD采样无法满足端电压的测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电阻电子测量仪，为当今实验仪器中，在连接电路状态下对元件阻值的测量提供一种方法，并可适用于较高端电压的情况。

本发明采用的技术方案如下：

电阻电子测量仪，包括供电模块、DSP、数字电阻芯片、MAX5742 DA转换芯片、晶体管显示器、接触线引出线。其中，DSP作为主控芯片；经过MAX5742芯片的DAC后，可以输出固定值的电压，该电压的调节可以通过DSP写入信号控制，也可以通过电位器旋钮，调节REF端口的输入电压进行控制。其中电位器并不是连续调节的，只设置了离散的几个电压值，并且每个电压值都会有相应的状态按钮对应，接入到不同的GPIO口，反馈给DSP所选择的参考电平REF的电压值，方便之后的计算；

上述技术方案中，所述的数字电阻芯片可以选用DS3904U-020(不限于此)，该片可以根据输入的串行信号对相应寄存器进行控制，从而令输出电阻阻值改变；

其中数字电阻芯片的输出电阻和DAC构造的电压源通过接触线的引出线和被测元件及其电路共同搭建电路，之后对于线性工作电路，经过等效模型替代。

该测量仪工作时与被测元件形成的等效电路为：MAX5742 DA转化输出的电压为U2、数字电阻芯片的电阻为R2，被测元件为R0，而原电路则等效为一个恒压源U1和一个等效电阻R1；R0的一端与R1、R2相连，R0的另一端与U1的负极、U2的负极相连，U1的正极连接R1，U2的正极连接R2，且U2负极接地。

有益效果：

1、为连接电路状态的元件的实际阻值的测量提供了一种方法。为实验带来便利，省却了断开电路、重新接线的繁琐；

2、由于此时的R2和U2都是DSP设定、且DSP运算速度较快，因而可以进行大于三次的采样，最后取平均值，提高了测量的正确性；

3、由于DSP AD采样的高精度特性，增加了测量的精确性；

4、已知被测元件端电压较大时(通过万用表电压档测得)，可以选择较大的内部电压U2，从而补偿减小R2的压降，最后通过对R2电压的采样，间接得到被测元件端电压。并且此时的U2可以同时使用电位器的UREF和DSP写入数据双路调控，增加了本仪器的灵活性和电压适用范围。

5、通过DSP写入数据的调控，可以一定程度上弥补了UREF离散调控的弊端，增加了电压的输出范围。

附图说明

图1是本发明测量时的等效电路图；

图2是本发明的结构框图；

图3是本发明中电位器的连接示意图。

具体实施方式

参照图1-2，本发明的电阻电子测量仪，包括供电模块、DSP、数字电阻芯片、MAX5742 DA转换芯片、晶体管显示器、接触线引出线。其中，DSP作为主控芯片；经过MAX5742芯片的DAC后，可以输出固定值的电压，该电压的调节可以通过DSP写入信号控制，也可以通过电位器旋钮，调节REF端口的输入电压进行控制。其中电位器并不是连续调节的，只设置了离散的几个电压值，如图3所示，并且每个电压值都会有相应的状态按钮对应，接入到不同的GPIO口，反馈给DSP所选择的参考电平REF的电压值，方便之后的计算；

上述技术方案中，所述的数字电阻芯片选用DS3904U-020(不限于此)，该片可以根据输入的串行信号对相应寄存器进行控制，从而令输出电阻阻值改变；

其中数字电阻芯片的输出电阻和DAC构造的电压源通过接触线的引出线和被测元件及其电路共同搭建电路，之后对于线性工作电路，经过等效模型替代。

被测元件与测量仪器通过接触线连接，该测量仪工作时与被测元件形成的等效电路为：MAX5742 DA转化输出的电压为U2、数字电阻芯片的电阻为R2，被测元件为R0，而原电路则等效为一个恒压源U1和一个等效电阻R1；R0的一端与R1、R2相连，R0的另一端与U1的负极、U2的负极相连，U1的正极连接R1，U2的正极连接R2，且U2负极接地。

对于该模型，可以列出公式(U0为被测电阻两端的电压)：

其中，通过AD采样可以得到R2两端电阻UR，而已知DSP内部对DAC的控制数据以及参考电平UREF，则可知测量仪器内部电压U2的值，由此可以推出被测元件两端电压U0＝UR+U2；并且，R2是经过DSP控制输出，也已知；可知上述公式还有有三个未知数：U1、R1、R0。因而，为了求解出被测电阻阻值R0，只需要改变测量仪器内阻R2或是测量仪器内部电压源U2，总共得到三组数据即可；最后通过DSP计算得到R0值，通过SPI外扩SN74HC595D芯片对数码管进行输出显示。

在测量前，可以使用电压表测量元件的端电压，并以此为根据调节DAC参考电压UREF的电位器对应值。

之后，就可以进行测量，将DS3904U-020数字电阻芯片和MAX5742 DAC芯片(分别对应R2和U2)，通过接触线引出线，与被测元件的两端相连。

此时的仪表内部，根据预设的DSP数值，(最主要是R2和U2)，先是通过对R2的采样得到UR，结合预设的U2，得到U0＝UR+U2，带入上述方程：(U0、U2、R2已知)，根据预设改变R2和U2，进行多次采样，得到同一形式的上述方程，最后通过方程组的求解、取平均，得到精确的阻值，通过数码管输出。