一种可消除热电势的高精度电阻测试仪的制作方法

1.本实用新型涉及电阻测试仪技术领域，具体是一种可消除热电势的高精度电阻测试仪。


背景技术：

2.随着新能源电动汽车的大力发展，高精度低阻值的大功率分流电阻得到广泛应用。在电阻的生产过程中，为了保证电阻的电阻值能够在标准的范围内，必须对生产好的电阻逐个进行检测，传统的电桥检测由于速度太慢，已经远远不能满足检测需要，其他一些检测仪表由于受到环境因素及调阻过程中产生的热电势影响，检测的精度和检测速度受到严重影响。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种可消除热电势的高精度电阻测试仪,可消除电阻测试中的接触电势和热电势的影响，提高测试的准确度和精度。
4.本实用新型的技术方案为：
5.一种可消除热电势的高精度电阻测试仪，包括有单片机，分别与单片机连接的显示屏、恒流恒压电路、测量电流换向电路、采集转换电路、档位转换电路和ad转换电路；
6.所述的恒流恒压电路输出的测试电流进入到测量电流换向电路后，测量电流换向电路输出的正向电流或负向电流流入到档位转换电路，档位转换电路中的多个取样电阻相互并联后均与被测电阻串联，采集转换电路包括有取样电阻采集电路和被测电阻采集电路，被测电阻采集电路和取样电阻采集电路的控制端分别与单片机连接，取样电阻采集电路连接于取样电阻的两端采集取样电阻两端的压降，然后通过ad转换电路进行模数转换后传输给单片机，所述的被测电阻采集电路的两端采集被测电阻两端的压降，然后通过ad转换电路进行模数转换后传输给单片机。
7.所述的恒流恒压电路包括有恒流恒压芯片ic3、可调电阻w1、可调电阻w2、可调电阻w3、稳压管ic4、运算放大器ic5、直流光耦v1和直流光耦v2，恒流恒压芯片ic3的输入端连接12v输入电压，恒流恒压芯片ic3的输出端与可调电阻w1的活动端连接，可调电阻w1的其中一固定端作为恒流恒压电路的正极输出端，稳压管ic4的输入端连接于12v输入电压，可调电阻w2的其中一固定端、可调电阻w3的其中一固定端均与稳压管ic4的输出端连接，可调电阻w2的活动端通过直流光耦v1的接收端与运算放大器ic5的同相输入端连接，可调电阻w3的活动端通过直流光耦v2的接收端与运算放大器ic5的同相输入端连接，直流光耦v1和直流光耦v2的发射端分别与单片机连接，运算放大器ic5的输出端与可调电阻w1的另一固定端连接，恒流恒压电路的负极输出端、运算放大器ic5的反相输入端均通过电阻接地。
8.所述的测量电流换向电路包括有固态继电器sr1、固态继电器sr2、固态继电器sr3和固态继电器sr4，固态继电器sr1、固态继电器sr2、固态继电器sr3和固态继电器sr4的发射端分别与单片机连接，固态继电器sr1接收端的其中一端部、固态继电器sr3接收端的其
中一端部均与恒流恒压电路的正极输出端连接，固态继电器sr2接收端的其中一端部、固态继电器sr4接收端的其中一端部均与恒流恒压电路的负极输出端连接，固态继电器sr1接收端的另一端部、固态继电器sr4接收端的另一端部均与档位转换电路中多个取样电阻并联后的一端连接，多个取样电阻并联后的另一端与被测电阻的一端连接，固态继电器sr2接收端的另一端部、固态继电器sr3接收端的另一端部均与被测电阻的另一端连接。
9.所述的采集转换电路的取样电阻采集电路包括有固态继电器sr5和固态继电器sr6，采集转换电路的被测电阻采集电路包括有固态继电器sr7和固态继电器sr8；固态继电器sr5、固态继电器sr6、固态继电器sr7和固态继电器sr8的发射端分别与单片机连接，固态继电器sr5接收端的其中一端部、固态继电器sr6接收端的其中一端部分别与ad转换电路的两个差分模拟输入接口连接，固态继电器sr5接收端的另一端部与档位转换电路中多个取样电阻并联后的一端连接，固态继电器sr6接收端的另一端部与档位转换电路中多个取样电阻并联后的另一端连接，固态继电器sr7接收端的其中一端部和固态继电器sr8接收端的其中一端部分别与ad转换电路的两个差分模拟输入接口连接，固态继电器sr7接收端的其中一端部和固态继电器sr8接收端的其中一端部分别连接于被测电阻的两端。
10.所述的档位转换电路包括有多个取样电阻、多个档位开关和多个取样电阻压降输出开关，多个档位开关和多个取样电阻压降输出开关均为固态继电器，多个档位开关和多个取样电阻压降输出开关的发射端分别与单片机连接，每一个取样电阻与对应一个档位开关和两个取样电阻压降输出开关组成一组档位选择输出电路；
11.多组档位选择输出电路中档位开关接收端的其中一端部均与被测电阻的一端连接，固态继电器sr2接收端的另一端部、固态继电器sr3接收端的另一端部均与被测电阻的另一端连接，多组档位选择输出电路中取样电阻的其中一端部相互并联后均与固态继电器sr1接收端的另一端部、固态继电器sr4接收端的另一端部连接，每组档位选择输出电路中取样电阻的另一端与对应档位开关接收端的另一端部连接；
12.多组档位选择输出电路中其中一个取样电阻压降输出开关接收端的其中一端部与固态继电器sr5接收端的另一端部连接，多组档位选择输出电路中另一个取样电阻压降输出开关接收端的其中一端部与固态继电器sr6接收端的另一端部，每组档位选择输出电路中两个取样电阻压降输出开关接收端的另一端部分别与对应取样电阻的两端连接。
13.所述的档位转换电路包括有八组档位选择输出电路，即包括有八个测试档位，分别为1档20mω,2档200mω,3档2ω,4档20ω,5档200ω,6档2kω,7档20kω,8档200kω，1档对应的取样电阻是10mω，2档对应的取样电阻是100mω，3档对应的取样电阻是1ω，4档对应的取样电阻是10ω，5档对应的取样电阻是100ω，6档对应的取样电阻是1kω，7档对应的取样电阻是10kω，2档对应的取样电阻是100kω，其中，3-8挡的取样电阻的其中一端分别通过对应的限流电阻与对应档位开关接收端的另一端部连接。
14.所述的多个取样电阻均为高精度低温漂电阻。
15.所述的ad转换电路包括有数字隔离芯片ic6和带温度补偿的ad转换芯片ic7，ad转换芯片ic7的模拟输入端与采集转换电路的输出端连接，ad转换芯片ic7的数字输出端通过数字隔离芯片ic6与单片机连接。
16.所述的高精度电阻测试仪还包括有与单片机连接的稳压电路、开关电路、按键电路、电池电压检测电路和外部通讯接口电路，稳压电路的输入端与12v供电电池连接，稳压
电路的输出端输出5v电源，电池电压检测电路连接于12v供电电池上检测电池电压并发送给单片机，恒流恒压电路的电源输入端、开关电路的供电端均连接于12v供电电池上，单片机、显示屏、恒流恒压电路的控制端、测量电流换向电路的控制端、采集转换电路的控制端、档位转换电路的控制端、ad转换电路、外部通讯接口电路均与5v电源连接实现供电。
17.所述的外部通讯接口电路上连接有温度传感器。
18.本实用新型的测试原理：
19.被测电阻连接在测量电路上，取样电阻和被测电阻形成电流串联回路，在取样电阻和被测电阻的两端均会产生相应的压降，此时将电流换向控制在正方向，取样电阻和被测电阻的两端分别会产生两个正压降，两个正压降通过固态继电器控制输出，分别输入ad转换一次，并将转换值分别暂存在单片机。此时再将电流换向控制在负方向，取样电阻和被测电阻的两端会产生两个负压降，两个负压降通过固态继电器控制，再分别输入ad转换一次，并将转换值分别暂存在单片机。系统分别将取样电阻和被测电阻的两个正负压降暂存值相加除二取平均值，取样电阻平均值为v1，被测电阻平均值为v2，取样电阻的电阻值为r1,被测电阻的电阻值为r2,根据串联电路的伏安特性v1/r1＝v2/r2，已知v1，v2和r1，根据公式可自动计算出r2的值。
20.本实用新型的优点：
21.本实用新型由于设置有测量电流换向电路，不管是在仪表内部或者是在外部由于环境等因素产生的接触电势和热电势都将被抵消，从测量电路分析可知，只要取样电阻的电阻值不发生变化，测量精度不会受到其它任何因素影响，为确保测量精度，取样电阻采用高精度低温漂电阻，并将取样电阻的温度系数输入进单片机，测量中系统会根据取样电阻的温度自动进行温度补偿。
22.本实用新型ad转换电路设置有数字隔离芯片ic6和带温度补偿的ad转换芯片ic7，数字隔离芯片ic6实现模数转换和单片机的通讯连接，确保测量精度不受外界因素影响，带温度补偿的ad转换芯片ic7在没有电阻测量的状态下，会自动配置读取温度，并根据取样电阻的温度系数自动调整取样值。
23.本实用新型在使用前校正，将八个测试档位用标准测试电阻分别通过修改取样电阻系数来完成。该装置在使用期间，不需要任何辅助设置和调零，全部采用智能方式运行，测量方便快捷。该装置还设有外部通讯接口电路，可将测量数据进行外部传送，也可使用外接电脑，对该装置进行快速校验。
附图说明
24.图1是本实用新型的控制原理框图。
25.图2是本实用新型稳压电路的电路图。
26.图3是本实用新型单片机的电路图。
27.图4是本实用新型恒流恒压电路的电路图。
28.图5是本实用新型测量电流换向电路的电路图。
29.图6是本实用新型采集转换电路、档位转换电路和ad转换电路的连接电路图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.见图1-图6，一种可消除热电势的高精度电阻测试仪，包括有单片机u1，分别与单片机u1连接的稳压电路、显示屏2、开关电路3、按键电路4、电池电压检测电路5、外部通讯接口电路6、恒流恒压电路7、测量电流换向电路8、采集转换电路9、档位转换电路10和ad转换电路11；外部通讯接口电路6上连接有温度传感器，对测量环境温度进行测量，通过显示屏2进行显示；
32.见图2-图6，稳压电路包括有稳压芯片ic2(型号为lm2596-5)，稳压芯片ic2的输入端与12v供电电池连接，稳压芯片ic2的输出端输出5v电源，电池电压检测电路5连接于12v供电电池上检测电池电压并发送给单片机u1，恒流恒压电路7的输入端、开关电路3的供电端均连接于12v供电电池上，单片机u1、显示屏2、外部通讯接口电路6、恒流恒压电路7的控制端、测量电流换向电路8的控制端、采集转换电路9的控制端、档位转换电路10的控制端、ad转换电路11均与5v电源连接实现供电。
33.见图3-图6，恒流恒压电路7输出的测试电流进入到测量电流换向电路8后，测量电流换向电路8输出的正向电流或负向电流流入到档位转换电路10，档位转换电路10中的八个取样电阻相互并联后均与被测电阻串联，采集转换电路9包括有取样电阻采集电路和被测电阻采集电路，被测电阻采集电路和取样电阻采集电路的控制端分别与单片机u1连接，取样电阻采集电路连接于取样电阻的两端采集取样电阻两端的压降，然后通过ad转换电路11进行模数转换后传输给单片机u1，被测电阻采集电路的两端采集被测电阻两端的压降，然后通过ad转换电路11进行模数转换后传输给单片机u1。
34.见图3和图4，恒流恒压电路7包括有恒流恒压芯片ic3、可调电阻w1、可调电阻w2、可调电阻w3、稳压管ic4、运算放大器ic5、直流光耦v1和直流光耦v2，恒流恒压芯片ic3的输入端连接12v输入电压，恒流恒压芯片ic3的输出端与可调电阻w1的活动端连接，可调电阻w1的其中一固定端作为恒流恒压电路的正极输出端vout ，稳压管ic4的输入端连接于12v输入电压，可调电阻w2的其中一固定端、可调电阻w3的其中一固定端均与稳压管ic4的输出端连接，可调电阻w2的活动端通过直流光耦v1的接收端与运算放大器ic5的同相输入端连接，可调电阻w3的活动端通过直流光耦v2的接收端与运算放大器ic5的同相输入端连接，直流光耦v1发射二极管的负极(控制端口hl1)通过限流电阻和单片机u1的p3.2端口连接，直流光耦v2发射二极管的负极(控制端口hl2)通过限流电阻和单片机u1的p3.3端口连接，运算放大器ic5的输出端与可调电阻w1的另一固定端连接，恒流恒压电路的负极输出端vout-、运算放大器ic5的反相输入端均通过电阻接地。恒流恒压电路输入电压为12v,可调电阻w1可调整输出电压，输出电压调整为3v；单片机u1控制直流光耦v1接通、直流光耦v2断开，调整可调电阻w2，输出测试电流为1a；单片机u1控制直流光耦v2接通、直流光耦v1断开，调整可调电阻w3，输出测试电流为100ma。
35.见图3和图5，测量电流换向电路8包括有固态继电器sr1、固态继电器sr2、固态继电器sr3和固态继电器sr4，固态继电器sr1和固态继电器sr2发射二极管的负极均与控制端
口hx1连接，控制端口hx1通过限流电阻和单片机u1的p3.4端口连接，固态继电器sr3和固态继电器sr4发射二极管的负极均与控制端口hx2连接，控制端口hx2通过限流电阻和单片机u1的p3.5端口连接，固态继电器sr1接收端的其中一端部、固态继电器sr3接收端的其中一端部均与恒流恒压电路的正极输出端vout 连接，固态继电器sr2接收端的其中一端部、固态继电器sr4接收端的其中一端部均与恒流恒压电路的负极输出端vout-连接；当单片机u1的p3.4端口置为低电平、p3.5端口置为高电平时，测量电路的测量电流为正向输出，当单片机u1的p3.5端口置为低电平、p3.4端口置为高电平，测量电路的测量电流为负向输出。
36.见图3和图6，采集转换电路9的取样电阻采集电路包括有固态继电器sr5和固态继电器sr6，固态继电器sr5和固态继电器sr6发射二极管的负极均与控制端口cj1连接，控制端口cj1通过限流电阻和单片机u1的p3.6端口连接，采集转换电路的被测电阻采集电路包括有固态继电器sr7和固态继电器sr8，固态继电器sr7和固态继电器sr8发射二极管的负极均与控制端口cj2连接，控制端口cj2通过限流电阻和单片机u1的p3.7端口连接；当单片机u1的p3.6端口置为低电平、p3.7端口置为高电平，取样电阻采集电路采集取样电阻的两端的压降，当单片机u1的p3.7端口置为低电平、p3.6端口置为高电平，采集转换电路采集被测电阻r的两端的压降。
37.见图3和图6，档位转换电路10包括有八个取样电阻(r38、r39、r40、r42、r44、r46、r48和r50)、八个档位开关(sr9、sr12、sr15、sr18、sr21、sr24、sr24、sr27和sr30)和十六个取样电阻压降输出开关(sr10、sr11、sr13、sr14、sr16、sr17、sr19、sr20、sr22、sr23、sr25、sr26、sr28、sr29、sr31和sr32)，八个档位开关和十六个取样电阻压降输出开关均为固态继电器，每一个取样电阻与对应一个档位开关和两个取样电阻压降输出开关组成一组档位选择输出电路；档位开关sr9、取样电阻压降输出开关sr10和取样电阻压降输出开关sr11发射二极管的负极均与控制端口dw1连接，档位开关sr12、取样电阻压降输出开关sr13和取样电阻压降输出开关sr14发射二极管的负极均与控制端口dw2连接，档位开关sr15、取样电阻压降输出开关sr16和取样电阻压降输出开关sr17发射二极管的负极均与控制端口dw3连接，档位开关sr18、取样电阻压降输出开关sr19和取样电阻压降输出开关sr20发射二极管的负极均与控制端口dw4连接，档位开关sr21、取样电阻压降输出开关sr22和取样电阻压降输出开关sr23发射二极管的负极均与控制端口dw5连接，档位开关sr24、取样电阻压降输出开关sr25和取样电阻压降输出开关sr26发射二极管的负极均与控制端口dw6连接，档位开关sr27、取样电阻压降输出开关sr28和取样电阻压降输出开关sr29发射二极管的负极均与控制端口dw7连接，档位开关sr30、取样电阻压降输出开关sr31和取样电阻压降输出开关sr32发射二极管的负极均与控制端口dw8连接，控制端口dw1-dw8分别通过对应的限位电阻与单片机的八个引脚对应连接；
38.八组档位选择输出电路中八个档位开关接收端的其中一端部均与被测电阻r的左端连接，固态继电器sr2接收端的另一端部(接口i2)、固态继电器sr3接收端的另一端部(接口i2)均与被测电阻r的右端连接，八组档位选择输出电路中八个取样电阻的下端相互并联后均与固态继电器sr1接收端的另一端部(接口i1)、固态继电器sr4接收端的另一端部(接口i1)连接，每组档位选择输出电路中取样电阻的上端与对应档位开关接收端的另一端部连接，使得每个取样电阻通过对应的档位开关接收端与被测电阻r实现串联；
39.固态继电器sr5接收端的其中一端部、固态继电器sr6接收端的其中一端部分别与
ad转换电路的两个差分模拟输入接口连接，固态继电器sr7接收端的其中一端部和固态继电器sr8接收端的其中一端部分别与ad转换电路的两个差分模拟输入接口连接，八组档位选择输出电路中其中一个取样电阻压降输出开关接收端的其中一端部均与固态继电器sr5接收端的另一端部连接，八组档位选择输出电路中另一个取样电阻压降输出开关接收端的其中一端部与固态继电器sr6接收端的另一端部，每组档位选择输出电路中两个取样电阻压降输出开关接收端的另一端部分别与对应取样电阻r的两端连接；
40.设置有八组档位选择输出电路，即包括有八个测试档位，分别为1档20mω,2档200mω,3档2ω,4档20ω,5档200ω,6档2kω,7档20kω,8档200kω，1档对应的取样电阻是10mω，2档对应的取样电阻是100mω，3档对应的取样电阻是1ω，4档对应的取样电阻是10ω，5档对应的取样电阻是100ω，6档对应的取样电阻是1kω，7档对应的取样电阻是10kω，2档对应的取样电阻是100kω，其中，3-8挡的取样电阻的其中一端分别通过对应的限流电阻(r41、r43、r45、r47、r49和r51)与对应档位开关接收端的另一端部连接；1档测试档位的测试电流值调整在1a，2档测试档位的测试电流调整在100ma，其余档采用恒压限流方式。
41.见图3和图6，ad转换电路11包括有数字隔离芯片ic6和带温度补偿的ad转换芯片ic7，ad转换芯片ic7的模拟输入端与采集转换电路的输出端连接，ad转换芯片ic7上设置有两个差分模拟输入接口，ad转换芯片ic7的数字输出端通过数字隔离芯片ic6与单片机连接。
42.用1档测试档位和8档测试档位为例进一步说明本实用新型的测量原理：
43.(1)、将电阻值为0-20mω的取样电阻连接于本实用新型的测试接口上，通过按键电路设置测试档位为1档测试档位，单片机u1控制控制端口dw1为低电平、控制端口dw2-dw8全部为高电平，并控制直流光耦v1接通、直流光耦v2断开，使得输出的测试电流为1a；
44.将单片机u1的p3.4端口置为低电平、p3.5端口置为高电平，测量电路的测试电流为正向输出，回路中有1a的正向电流，当单片机u1的p3.6端口置为低电平、p3.7端口置为高电平，取样电阻采集电路采集取样电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1,当单片机u1的p3.7端口置为低电平、p3.6端口置为高电平，被测电阻采集电路采集被测电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1；
45.将单片机u1的p3.5端口置为低电平、p3.4端口置为高电平，测量电路的测试电流为负向输出，回路中有1a的负向电流，当单片机u1的p3.6端口置为低电平、p3.7端口置为高电平，取样电阻采集电路采集取样电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1,当单片机u1的p3.7端口置为低电平、p3.6端口置为高电平，被测电阻采集电路采集被测电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1；
46.每完成一次正负检测，单片机u1会对采集数据进行一次处理并将处理检测结果送入显示屏进行显示。如果被测电阻不与本实用新型测试接口分离，本实用新型会以一定的速率循环检测。
47.(2)、将电阻值为20kω-200kω的取样电阻连接于本实用新型的测试接口上，通过按键电路设置测试档位为8档测试档位，单片机u1控制控制端口dw8为低电平、控制端口dw1-dw7全部为高电平，并控制直流光耦v2接通、直流光耦v1断开；
48.将单片机u1的p3.4端口置为低电平、p3.5端口置为高电平，测量电路的测试电流为正向输出，回路中的正向测试电流由限流电阻r51控制在测量范围内，当单片机u1的p3.6
端口置为低电平、p3.7端口置为高电平，取样电阻采集电路采集取样电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1,当单片机u1的p3.7端口置为低电平、p3.6端口置为高电平，被测电阻采集电路采集被测电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1；
49.将单片机u1的p3.5端口置为低电平、p3.4端口置为高电平，测量电路的测试电流为负向输出，回路中的负向测试电流由限流电阻r51控制在测量范围内，当单片机u1的p3.6端口置为低电平、p3.7端口置为高电平，取样电阻采集电路采集取样电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1,当单片机u1的p3.7端口置为低电平、p3.6端口置为高电平，被测电阻采集电路采集被测电阻的两端的压降并通过ad转换电路传输给单片机u1；
50.每完成一次正负检测，单片机u1会对采集数据进行一次处理并将处理检测结果送入显示屏进行显示。如果被测电阻不与本实用新型测试接口分离，本实用新型会以一定的速率循环检测。
51.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。