一种电阻测量控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及电阻测量的技术领域，尤其是一种电阻测量控制电路。


背景技术：

2.电阻是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小，在电学工程中的很多场合都需要测量电阻，并且对测量的准确性、测量的精度以及测量的速度都有较高的要求。
3.目前，在电学工程中通常使用电阻分压法来测量电阻：将一个精密电阻与待测电阻串联，对两者施加电压并检测待测电阻两端电压，通过串联电路分压原理计算便可得知待测电阻的电阻值。
4.现有技术中使用电阻分压法来测量电阻存在以下缺点：电阻测量范围低、电压采样分辨率低，并且电路中存在各种误差对测量精度造成较大的影响。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种电阻测量控制电路，旨在解决现有技术中电阻测量范围低、分辨率低的问题。
6.本实用新型是这样实现的，本实用新型提供一种电阻测量控制电路，包括：
7.电阻分压模块、电压跟随模块、电压采样模块、信号滤波模块、信号放大模块以及模数转换模块；
8.所述电阻分压模块通过所述电压跟随模块与所述电压采样模块电连接，所述电阻分压模块用于向所述电压采样模块提供电压信号，所述电压跟随模块用于控制所述电阻分压模块中的电流只流向所述电压采样模块，以避免所述电压跟随模块和所述电压采样模块对所述电阻分压模块的影响；
9.所述电压采样模块、所述信号滤波模块、所述信号放大模块以及所述模数转换模块依次电连接，所述电压采样模块还分别与待测电阻和所述模数转换模块电连接；
10.所述电压采样模块用于对所述待测电阻施加所述电压信号，以生成采样信号，并将所述采样信号传递至所述信号滤波模块，将所述电压信号传递至所述模数转换模块；
11.所述信号滤波模块用于消除所述采样信号中的干扰信号，以生成滤波后的所述采样信号；
12.所述信号放大模块用于对滤波后的所述采样信号进行放大，以生成放大信号；
13.所述模数转换模块用于接收所述放大信号和所述电压信号，并对所述放大信号和所述电压信号进行模数转换。
14.在其中一个实施例中，所述电阻分压模块包括基准电压芯片和若干分压电阻；
15.所述基准电压芯片与所述若干分压电阻串联连接，所述基准电压芯片用于向所述若干分压电阻施加一个稳定的所述电压信号，以在所述若干分压电阻上形成不同的所述电压信号。
16.在其中一个实施例中，所述电压跟随模块包括电压跟随电路、若干第一输入线路、若干第一输出线路以及第一开关结构；
17.所述电压跟随电路通过所述若干第一输入线路分别与所述若干分压电阻电连接，所述电压跟随电路通过所述若干第一输出线路分别与所述电压采样模块电连接，所述第一开关结构包括设置在所述第一输出线路上的若干开关，以向所述电压采样模块输出不同的电压。
18.在其中一个实施例中，所述电压采样模块包括若干采样电阻、若干第二输入线路、第二输出线路以及第二开关结构；
19.所述若干采样电阻分别与所述若干第一输出线路连接，所述若干采样电阻分别与所述待测电阻串联连接；
20.所述若干第二输入线路分别与所述若干第一输出电路连接，所述第二输出线路分别与所述若干第二输入线路和所述模数转换模块电连接，用于向所述模数转换模块传递所述电压信号，所述第二开关结构包括设置在所述第二输入线路上的若干开关，用于控制与所述待测电阻串联的所述采样电阻与所述模数转换模块的电连接，以使得所述模数转换模块对所述采样电阻上的所述电压信号进行读数。
21.在其中一个实施例中，所述信号滤波模块包括二阶滤波电路和低通滤波电路；
22.所述二阶滤波电路与所述若干采样电阻和所述待测电阻电连接，所述二阶滤波电路用于消除所述采样信号中低频信号的干扰；
23.所述低通滤波电路与所述二阶滤波电路电连接，所述低通滤波电路用于消除所述采样信号中高频信号的干扰。
24.在其中一个实施例中，所述信号放大模块包括若干运算放大电路、若干第三输入线路、若干第三输出线路以及第三开关结构；
25.所述若干运算放大电路分别通过所述若干第三输入线路与所述信号滤波模块电连接，所述第三开关结构包括设置在若干第三输入线路上的开关，用于控制滤波后的所述采样信号传递至所述若干运算放大电路中；
26.所述若干运算放大电路分别通过所述若干第三输出线路与所述模数转换模块连接，用于向所述模数转换模块传递所述放大信号。
27.在其中一个实施例中，所述模数转换模块包括adc输入信号选择模块、adc模块以及mcu模块；
28.所述adc输入信号选择模块分别与所述若干运算放大电路电连接，用于接收所述放大信号；
29.所述adc输入信号选择模块与所述第二输出线路连接，用于接收所述电压信号；
30.所述adc输入信号选择模块与所述adc模块电连接，所述adc输入信号选择模块用于将所述电压信号和所述放大信号传输至所述adc模块，所述mcu模块与所述adc模块电连接，所述mcu模块用于控制所述adc模块对所述电压信号和所述放大信号进行模数转换。
31.在其中一个实施例中，还包括数据存储模块；
32.所述数据存储模块与所述mcu模块电连接，用于进行数据读写；
33.所述数据存储模块为eeprom。
34.在其中一个实施例中，还包括串口通信模块；
35.所述串口通信模块与所述mcu模块电连接，所述串口通信模块具有用于与电脑连接的预留接口，以实现所述mcu模块和所述电脑的连接；
36.所述串口通信模块为max232。
37.本实用新型提供了一种电阻测量控制电路，具有以下有益效果：
38.1、本实用新型中的电阻分压模块中设置有电阻值不同的若干分压电阻，可以输出对应不同量程的电压信号，本实用新型中的电压采样模块设置有电阻值不同的若干采样电阻，可以与不同阻值的待测电阻串联，能够有效地对不同阻值的待测电阻进行测量，拓宽了测量量程，提升了测量精度，解决了现有技术中电阻测量范围低、分辨率低的问题。
39.2、本实用新型中设置有信号滤波模块和信号放大模块，用于对采样信号进行信号滤波和信号放大，以提升采样信号的精准性，从而提升电阻测量的精准度。
附图说明
40.图1是本实用新型实施例提供的一种电阻测量控制电路的结构示意图；
41.图2是本实用新型实施例提供的一种电阻分压法的原理示意图。
42.附图标记：1-电阻分压模块、2-电压跟随模块、3-电压采样模块、4-信号滤波模块、5-信号放大模块、6-模数转换模块、11-基准电压芯片、12-分压电阻、21-电压跟随电路、22-第一输入线路、23-第一输出线路、24-第一开关结构、31-采样电阻、32-第二输入线路、33-第二输出线路、34-第二开关结构、41-二阶滤波电路、42-低通滤波电路、51-运算放大电路、52-第三输入线路、53-第三输出线路、54-第三开关结构、61-adc输入信号选择模块、62-adc模块、63-mcu模块、7-待测电阻、8-数据存储模块、9-串口通信模块。
具体实施方式
43.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
44.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
45.以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
46.参照图1所示，为本实用新型提供较佳实施例。
47.本实用新型提供了一种电阻测量控制电路，包括：
48.电阻分压模块1、电压跟随模块2、电压采样模块3、信号滤波模块4、信号放大模块5以及模数转换模块6。
49.具体地，电阻分压模块1通过电压跟随模块2与电压采样模块3电连接，电阻分压模块1用于向电压采样模块3提供电压信号，电压跟随模块2具有较大的输入阻抗，用于控制电阻分压模块1中的电流只流向电压采样模块3，以避免电压跟随模块2和电压采样模块3对电
阻分压模块1的影响。
50.需要说明的是，电压采样模块3会与待测电阻7电连接，并接收电阻分压模块1提供的电压信号，以实现对待测电阻7的电阻值的检测，而在这个过程中，如果待测电阻7的电阻值过小，与之串联的电阻就会匹配的较小，从而导致测量的数据不准确，因此需要一个电压跟随模块2，令电流只流向电压采样模块3，以避免电压跟随模块2和电压采样模块3对电阻分压模块1造成影响导致测量不准确。
51.具体地，电压采样模块3、信号滤波模块4、信号放大模块5以及模数转换模块6依次电连接，电压采样模块3还分别与待测电阻7和模数转换模块6电连接。
52.需要说明的是，电压采样模块3接收电压信号，并施加在待测电阻7上，从而形成采样信号，采样信号将经过信号滤波模块4和信号放大模块5至模数转换模块6，电压信号将直接传递至模数转换模块6。
53.可以理解的是，信号滤波模块4用于消除采样信号中的干扰信号，以生成滤波后的采样信号，信号放大模块5用于对滤波后的采样信号进行放大，信号放大之后，模数转换模块6能够读取信号的分辨率就会更高，电阻测量精度会更高，因此，在电压采样模块3和模数转换模块6之间接入信号滤波模块4和信号放大模块5，能够确保采样信号更加清晰高效，提升测量精度。
54.需要说明的是，电压采样模块3本身具有若干采样电阻31，采样电阻31与待测电阻7连接，在电压信号的作用下生成采样信号，由于电压信号和采样电阻31均为已知的数值，因此模数转换模块6在接收到电压信号和采样信号后，便可以通过模数转换和公式计算从而得到待测电阻7的电阻值。
55.参阅图2，rx为待测电阻7，r为精密电阻，vx为固定电压，vr为rx两端的电压，根据串联电路分压原理可知，rx /（r rx）=vr/vx。
56.可以理解的是，由于回路中只有一个固定的电阻r，若r选取的较小，当待测电阻7较小时，r和rx构成的串联电路中电流较大容易烧坏电阻rx，若r选取的较大，当待测电阻7较小时，待测电阻7阻值的变化不会让vr有较大的变化，此时电路读取分辨率较差，电阻测量精度较低。
57.更具体地，本实用新型提供的电阻分压模块1中可以输出多种不同的电压信号，对应不同的量程，以适应不同范围的待测电阻7，可以测量的待测电阻7的电阻值范围较宽，且精度更高。
58.更具体地，本实用新型提供的运算放大模块中具有不同倍数的运算放大电路51，令对应每个量程的最大电阻值的采样信号经过运算放大电路51放大之后都接近与模数转换模块6的参考电压值，令模数转换结果的分辨率更高，测量更加精准。
59.本实用新型提供了一种电阻测量控制电路，具有以下有益效果：
60.1、本实用新型中的电阻分压模块1中设置有电阻值不同的若干分压电阻12，可以输出对应不同量程的电压信号，本实用新型中的电压采样模块3设置有电阻值不同的若干采样电阻31，可以与不同阻值的待测电阻7串联，能够有效地对不同阻值的待测电阻7进行测量，拓宽了测量量程，提升了测量精度，解决了现有技术中电阻测量范围低、分辨率低的问题。
61.2、本实用新型中设置有信号滤波模块4和信号放大模块5，用于对采样信号进行信
号滤波和信号放大，以提升采样信号的精准性，从而提升电阻测量的精准度。
62.在一些实施例中，电阻分压模块1包括基准电压芯片11和若干分压电阻12。
63.具体地，基准电压芯片11与若干分压电阻12串联连接，基准电压芯片11用于对若干分压电阻12施加一个高精度的稳定的电压信号。
64.可以理解的是，若干分压电阻12的电阻值不同，因此在若干分压电阻12上形成的电压信号也不同。
65.更具体地，本实用新型的测量电路的测量范围为0ω到3mω，为了能够让不同的量程都能实现精确测量，将测量范围分为四个量程，分别为0到30ω，30ω到3000ω，3000ω到300kω，300kω到3mω。
66.可以理解的是，每一个量程对应一条与电压跟随模块2连接的线路。
67.在一些实施例中，电压跟随模块2包括电压跟随电路21、若干第一输入线路22、若干第一输出线路23以及第一开关结构24。
68.具体地，电压跟随电路21的一端通过若干第一输入线路22与若干分压电阻12电连接，电压跟随电路21的另一端通过若干第一输出线路23与电压采样模块3电连接，第一开关结构24包括设置在第一输出线路23上的若干开关。
69.可以理解的是，当开关断开时，电压信号无法传递至电压采样模块3，当开关接合时，电压信号可以传递至电压采样模块3，因此通过控制第一开关结构24，即可控制将不同的电压信号传递至电压采样模块3。
70.在一些实施例中，电压采样模块3包括若干采样电阻31、若干第二输入线路32、第二输出线路33以及第二开关结构34。
71.具体地，若干采样电阻31的一端分别与若干第一输出线路23连接，若干采样电阻31的另一端分别与待测电阻7串联连接。
72.更具体地，若干第二输入线路32分别与若干第一输出线路23连接，第二输出线路33分别与若干第二输入线路32和模数转换模块6电连接，可以理解的是，电压信号将通过第一输出线路23、第二输入线路32、第二输出线路33传递至模数转换模块6。
73.更具体地，第二开关结构34包括设置在第二输入线路32上的若干开关，可以理解的是，通过控制第二开关结构34的接合与断开，可以控制与待测电阻7串联的采样电阻31与模数转换模块6的电连接，以使得模数转换模块6对采样电阻31上的电压信号进行读数。
74.在一些实施例中，信号滤波模块4包括二阶滤波电路41和低通滤波电路42。
75.具体地，二阶滤波电路41与若干采样电阻31和待测电阻7电连接，二阶滤波电路41用于消除采样信号中低频信号的干扰，低通滤波电路42与二阶滤波电路41电连接，低通滤波电路42用于消除采样信号中高频信号的干扰。
76.可以理解的是，采样信号中会有波纹和毛刺等各种干扰信号，这些干扰信号会对采样信号的稳定性造成影响，因此需要在电压采样模块3和模数转换模块6之间设置信号滤波模块4，以消除干扰信号的干扰，产生稳定性高的滤波后的采样信号。
77.在一些实施例中，信号放大模块5包括若干运算放大电路51、若干第三输入线路52、若干第三输出线路53以及第三开关结构54。
78.具体地，若干运算放大电路51分别通过若干第三输入线路52与信号滤波模块4电连接，第三开关结构54包括设置在若干第三输入线路52上的开关，用于控制滤波后的采样
信号传递至若干运算放大电路51中。
79.可以理解的是，不同量程的电压信号所产生的采样信号的数值区间也是不同的，因此这些采样信号需要放大的倍数也是不同的，每一个运算放大电路51对应不同的放大倍数，能够将采样信号放大至模数转换模块6的参考数值，以确保测量的准确。
80.更具体地，若干运算放大电路51分别通过若干第三输出线路53与模数转换模块6连接，用于向模数转换模块传递放大信号。
81.在一些实施例中，模数转换模块6包括adc输入信号选择模块61、adc模块62以及mcu模块63。
82.具体地，adc输入信号选择模块61分别与若干运算放大电路51电连接，用于接收放大信号，adc输入信号选择模块61还与第二输出线路33连接，用于接收电压信号，可以理解的是，adc输入信号选择模块61在接收了放大信号和电压信号后，会将放大信号和电压信号传递至adc模块62中。
83.更具体地，adc输入信号选择模块61可以接收若干运算放大电路51的信号，即adc输入信号选择模块61可以向adc模块62传递对应不同量程的放大信号，以实现在不同量程下的测量，从而提升测量的准确性。
84.更具体地，adc输入信号选择模块61与adc模块62电连接，adc输入信号选择模块61用于将电压信号和放大信号传输至adc模块62，adc模块62用于对电压信号和放大信号进行模数转换；
85.更具体地，mcu模块63与adc模块62电连接，mcu模块63用于控制adc模块62对电压信号和放大信号进行模数转换。
86.在一些实施例中，还包括数据存储模块8。
87.具体地，数据存储模块8与mcu模块63电连接，用于进行数据读写。
88.更具体地，本实用新型提供的数据存储模块8为eeprom。
89.在一些实施例中，还包括串口通信模块9。
90.具体地，串口通信模块9与mcu模块63电连接，串口通信模块9具有用于与电脑连接的预留接口，以实现mcu模块63和电脑的连接，需要说明的是，电脑端的软件可以通过串口发送不同的指令至mcu模块63，以对电路中的各个流程进行控制。
91.更具体地，本实用新型中的串口通信模块9为max232。
92.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。