环形压敏电阻参数测试仪的研究
摘要：提出了一种新型的环形压敏电阻参数测试仪，详细介绍了它的整体结构，测量原理和硬件电路。试运行表明，该测试仪的检测精度较高，性能稳定，很好地解决了环形压敏电阻参数检测困难的技术问题。
关键词：压敏电阻；测试；单片机
1环形压敏电阻参数的测量原理
环形压敏电阻是一个带有三个电极(也有五个电极的)的环状薄片，形状如图1所示。正面有三个电极，电极表面涂有银，电极之间隔有具有压敏电阻特性的间隙。在出厂电气性能检验中，测量环形压敏电阻的电气参数的常用方法是分别在两电极之间加1毫安(或10毫安)的恒流电流，检测两电极之间的电压，然后通过测得的各电极之间的电压值和电流值计算出两电极之间的电阻值，最后找出其中两电极之间的最大电阻值、最小电阻值及电极之间的最大电阻差三个电气参数，并按照分级标准，确定压敏电阻的等级。
2系统构成原理
环形压敏电阻参数测试仪由AT89C52单片机基本系统、测量电路、驱动电路和键盘、显示电路等组成，系统的硬件原理框图如图2所示。?
2.1键盘、显示电路
键盘、显示电路是通过一片8279集成电路控制的，设有14位LED显示，可显示最大电阻值、最小电阻值、电极之间的最大电阻差及等级等参数。由于环形压敏电阻使用在不同的情况，对参数的要求不同，因而，根据需要，须经常改变出厂检测标准。本测试仪设置了键盘，主要是用于设定环形压敏电阻的检测标准及功能切换等，为了保证检测标准在掉电时不丢失，预置的检测标准存入系统扩展的EEPROM?X25045中。
2.2测量电路
测量电路由一片12位的AD574模数转换器、信号处理电路、切换开关、恒流源、自检电路及测量探头等部分构成。切换开关硬件电路框图如图3所示。测量用的高精度恒流源设有1毫安和10毫安两种，根据测试需要，由单片机通过控制一个继电器的触点进行选择；切换开关的J11、J21、J31、J12、J22、J32触点由6个干簧继电器构成，用于完成被测环形压敏电阻任两电极之间电压测量的切换；信号处理电路由高电阻分压电路和运算放大器实现的电压跟随器构成的信号幅值变换电路组成，主要作用是将被测信号的幅度(电流源开路电压为40V)变换为适合于A/D处理的信号，并减小对测试电路的影响。仪器|仪表的检测过程是：当按下测量探头时，探头上的三个测针a、b、c分别压到环形压敏电阻的三个电极上，同时探头的机械辅助触点K闭合。当CPU检测到辅助触点K闭合的信号后，首先使干簧继电器的触点J11与J12闭合，恒流源电流I?S通过a、b电极，这时可测得a、b电极间的电压Uab(a点对地电压)；同样，当J21与J22和J31与J32分别闭合时，测得b、c和c、a电极间的电压Ubc和Uca。根据各电极之间的测量电压和电流值I?S可求得两电极之间的最大电阻值Rmax、最小电阻值Rmin和最大电阻差ΔRmax：
2.3驱动电路
驱动电路主要是用于控制恒流源的切换；该电路扩展了一片74LS273作输出电路，用于保持继电器的控制状态。各继电器与CPU之间采用了光电耦合器进行隔离，避免了控制线圈对微机系统和测量电路的干扰。
2.4自检电路
自检电路用于测试仪的故障自诊断，即在控制程序的管理下，自动在检测回路接入一个已知的标准电阻样品，通过对标准电阻样品的检测值来验证仪器的测量电路和控制电路是否完好。由于本仪器检测速度较高，检测品的数量较大，因而，通过计算机的定时自检或人工自检操作，可及时发现仪器故障，避免大量检测品的检测错误.
3系统软件设计
整个软件按模块化结构设计，控制程序由一个主程序和多个子程序构成。其主程序流程图如图4所示。为了提高系统测量数据的精度，除了在测试探头上采用了弹簧缓冲结构和软件延时来消除机械抖动外，同时在软件上采用了中值滤波和平滑滤波技术，以消除干扰信号的影响。其方法是：对一个压敏电阻片的各电极电压快速采样N次，并对采样值排序，例如N次采样a、b之间的电压排序值：Uab1≤Uab2≤Uab3
其中，N≥10。该滤波方法对脉冲扰动能起到很好的滤波效果。
本文提出的环形压敏电阻参数自动检测仪能快速地检测出压敏电阻的各项参数。经过压敏电阻生产厂二年多的运行表明，测量数据稳定且精度高，检测速度高于手工测算的几十倍，大大提高了生产效率。
编辑：admin 最后修改时间：2017-12-13
