电阻分检仪.docx

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电阻分检仪

1绪论

1.1课题背景及目的

随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛应用，传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化,逐步形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能型仪器。

目前，有很多的传统电子仪器已有相应的替代产品，而且还出现不少全新的仪器类型和测试系统体系。

在科学技术高速发展的今天，如何用简单便宜，性能良好的元器件制造出对人类生活和生产更好为有效的产品，已经成为人们研究的主要趋势。

1.2国内外研究状况

随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。

纵览目前国内外的电阻测试仪，硬件电路往往比较复杂，体积比较庞大，不便携带，而且价格比较昂贵。

为了研究体积更小、功能强大、便于携带的电阻测试仪，充分利用现代集成电路技术，研究了基于LM324的简便电阻测试仪，人机操作友好、准确方便，具有十分重要的意义。

1.3课题研究方法

系统测试原理与总体方案设计

电阻测试原理：

电阻阻值的测量方法主要有开关接触（mΩ）式、数字式直流式和继电器触点接触式。

目前，大多数电阻测试仪采用数字式直流法，测试精度高、速度快。

本设计没有采用以上方法，而是采用了更先进的“阻抗变换+比较”的方法，充分利用了现代集成芯片技术，体现了方便快捷的优势。

将被测元件与标准电阻串联，经门限电压和窗口比较器的共同作用输出高低两种电平，经LED灯状态显示，可以快捷挑选出一级电阻。

根据上面三个式子，只要选定门限电压、测试的标准电阻，由窗口比较器对电信号进行比较，就可以准确、快速检测出一级电阻。

采用该方案，根据门限电压与阻值的关系，求出门限电压和比较电阻的阻值。

经窗口比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。

两个不同电平经窗口比较器送出电信号导通相应发光二极管发光，即可分选出一级电阻。

该方案思路清晰、硬件电路简洁，可以充分发挥现代集成电路的信号处理功能，和我们的设计要求相吻合。

2电阻分检仪设计原理

整个系统如图所示。

其中电源部分主要是利用整流桥和三态稳压管输出+/-5V直流电压，供检测电路模块工作电源。

检测部分是利用四运放LM324作为电压跟随器、窗口比较器。

（1）结构方框图

其中交流变压电路使电网交流220V经变压器转换为双9V交流的电;整流电路将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压;在整流电路后接电容滤波电路以滤去整流输出电压的谐波成分，消除纹波电压；后接的稳压电路为系统提供电源。

检测器部分，由LM324四运放集成芯片组成，其中一个运放做电压跟随器实现阻抗变换，另外两个运放组成窗口比较器。

由门限电压与阻值的关系，求出上下门限电压。

经电压比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。

比较器的输出电压从一个电平跳到别一个电平时对应的输入电压值称为阈值电压或门限电压。

当待测电阻与标准电阻相串联比较送入跟随器，两个不同电平经窗口比较器送出电信号导通相应发光二极管发光。

当标准电阻改变时，不影响电阻选择的精度。

当电源电压改变时，也不影响电阻选择的精度。

整体电路如图2所示：

图2整体电路图

2.1电源电路设计

直流电源电路由电源变压器、桥式整流电路、滤波器、稳压电路等四个组成部分组成。

本系统所需的是±5V的直流电，因此要利用变压器将220V的市电先降至合适的交流电压，然后再将变压器次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压。

（3）电源电路原理图

2.1.1变压器

副边电压要依据稳压电路的输出电压，变压器功率要依据最大输出电流来确定，当电压差太小时，会使稳压器的性能变差而不起稳压作用，同时又会增大稳压器本身的功率消耗，使最大输出电流有所降低。

2.1.2桥式整流电路

作用是利用具有单方向导电性能的整流元件（二极管）将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压

2.1.3电容滤波电路

由电容元件组成。

它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。

2.1.4集成稳压器

稳压电路的作用使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。

电源稳压常采用三端集成稳压器，本设计可以采用三端集成稳压器W7805和W7905。

将不稳定的直流电压U1加在W7805的输入端1和公共端3。

从W7805的输出端2和公共端3得到稳定的输出电压U。

使用方便灵活简单，其可靠性好，温度特性好等优点。

三端集成稳压器，它们的输出电压值通常可分为七个等级，即

5V、

6V、

8V、

l2V、

15V、

18V以及

24V。

（4）W7805内部结构图

输出电流则共有三个等级：

1.5A（W7800和W7900系列）、500mA（W78M00和W79M00系列）以及其它l00mA（W78L00和W79L00系列）

2.2检测电路设计

（5）检测电路原理图

电阻分选仪检测检测原理：

由门限电压与阻值的关系，求出上下门限电压。

经电压比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。

当待测电阻与标准电阻相串联比较送入跟随器，两个不同电平经窗口比较器送出电信号使相应发光二极管导通发光。

原理图如上图所示，电源给出

5V直流电压送到检测电路，为了防止四运放芯片LM324电源接反时两电源相互串通或被所接信号过高损坏芯片，特加了D1,D2两个二极管给予保护。

2.2.1电压比较器

（a）（b）

（6）电压比较器

（a）电路图（b）传输特性

当Ui

UO>UZ；

当Ui>UR时，运放输出低电平，稳压管Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向导通电压Ud，即：

UO=-UD。

因此，以Ur为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映出两种状态：

高电位和低电位。

同于引入了深度电压串联负反馈，因此电路的输入电阻很高，输出电阻很低。

2.2.2窗口比较器

窗口比较器电路如图所示。

窗口比较器是由两个简单比较器组成，电压比较器的功能是比较两个电压的大小，通常是将一个信号电压Ui和另一个参考电压UR进行比较，在Ui>UR和Ui

即在信号电压和参考电压的幅值相等处，输出电压将产生跃变。

如下图所示为最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压Ui加在反相输入端。

（7）门限电压与阻值的关系

由电阻误差允许的范围之内RX应在±5%以内。

由图（4）根据门限电压的上下限关系可得：

当Uxmax大于参考电压，即Rx>（1+5%）Rn时，则A3输出高电平，A2同时为高电平，根据异或门的特性，两个输入端相同输出为底电平，则异或门输出为低电平，LED1亮，LED2、LED3灭。

即红灯亮，黄、绿灯不亮。

同理，当

＜（1－0.05）

时，Uxmin小于参考电压，A3输出低电平，A2输出低电平，根据异或门的特性，LED3亮，LED1、LED2灭。

即黄灯亮，红、绿灯灭。

当0.95

≤

≤（1+0.05）

时，同理可得，LED1和LED3均不发光，LED2灯亮，此时绿灯亮，红、黄灯灭，表示

为一级电阻，即为合格电阻。

2.3显示电路

该显示电路由一个异或门和三个发光二极管组成。

异或门采用74LS86，通过和一级电阻的不同比较，使三个二极管发出不同颜色的光。

电路图如图8所示：

（8）显示电路图

电阻分检仪是针对电阻生产厂家的电阻生产线及相关用户对电阻进行范围筛选的关键仪表,只有准确测量电阻值的大小和范围才能保证产品质量。

为满足生产的需要，检测部分要选定门限电压、测试的标准电阻，由窗口比较器对电信号进行比较，这样就可以准确、快速检测出一级电阻。

只要是LED1和LED3不发光，而且LED2灯亮，这说明被检测电阻是标准的，其他的都是不标准的。

这样可以很方便的检测！

同时根据LED1亮说明被测电阻高于标准电阻，同时根据LED3亮说明被测电阻低于标准电阻。

总结

通过这次课程设计我对电阻阻值检测器有了一点了解，对其应用及电压跟随器阻抗变换有了更多的学习。

同时通过向老师的学习以及和同学们之间相互讨论，设计实践，对电子产品内部结构的分析以及设计有进一步的了解和学习，对今后从事电子产品的研制、生产、等提供一点基础。

通过这个课程设计对自己的个人能力有所提高。

能够得到老师的指导和同学的帮助，感觉非常感谢她们！

从课程设计让我对模拟电子技术里的知识能更深入的理解，尤其是直流电源的设计及几种常用的电压比较器有深层次的理解。

在这个学习的过程遇到许多问题，通过老师和同学的帮助，对这个电阻分检仪电路及工作原理有清晰的思路，对电子这方面的知识有更多的了解。

同时根据自己的薄弱环节在以后的学习过程中改进自我，对自己所选的这门专业能更深入的学习。

致谢

本次关于一级电阻分选电路的毕业设计在贺素霞老师和其他辅导老师的精心指导下才得以顺利完成，通过这次毕业设计使我把大学几年来所学的理论知识转化为实际应用，提高了自己的思考能力，动手能力,团队协作能力,激发了创新意识。

感谢学校领导，能给我提供充足的时间，使得我的毕业设计和论文顺利完成。

感谢我们组的其他成员，在毕业设计的过程中，遇到问题时能相互合作，集中力量共同解决，使毕业设计得以顺利进展下去。

感谢贺素霞和乐丽琴老师对我们的帮助，使我们能够按时高质量完成。

参考文献

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