[实用新型]多功能高精度电阻信号发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表技术领域，具体地说是一种多功能高精度电阻信号发生器。

背景技术

传统的旋转电阻箱采用通过继电器或旋转开关等实现精密电阻箱中不同电阻的组合，但其体积大、调节繁琐，若使用继电器，又因串接了继电器接触电阻而使准确度下降；用数字电位器，通过切换半导体电阻来得到要求的电阻，若采用则串入了开关导通电阻，且由于其温度稳定性差，使准确度不易保证；若采用通过伺服电机驱动电位器，实现电阻可调，则必须采用高分辨力的编码器和模数转换器，使成本过高。若采用运算放大器和数模转换器等构成单口网络，获得可编程的线性电阻，可获得很高准确度的电阻，但往往精度较小。

现有市场产品手持式电阻信号源ZY2005的误差随着读数增大而逐渐变大，且功能有限。

专利申请号200410021628.6的“控制和补偿‘可编程标准电阻发生器’误差的方法”功能单一，精度低，其绝对误差为不大于0.2Ω。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种精度高、输出电阻范围为0.00～655.35Ω，精度达到0.01Ω，可以任意值输出或自动输出设定值，输出电阻最大误差不超过0.01Ω的多功能高精度电阻信号发生器。

本实用新型多功能高精度电阻信号发生器，包括：壳体1、壳体1内部装有主电路板2、主电路板2上装有C8051F340型号的单片机、驱动电路及继电器和高精度电阻网络、I/V转换电路、USB接口、LCD显示模块、键盘接口、电源电路。

驱动电路的驱动器U2的1-8脚与单片机的30-37脚分别相连，驱动器U3的1-8脚与单片机的22-29脚分别相连。LCD显示模块分别与单片机的1、2、38-48脚相连。USB接口和单片机的7、8、9、12脚分别相连。I/V转换电路与单片机5脚相连。键盘接口为单片机的6、15-21脚。驱动电路的驱动器U8、U9和继电器和高精度电阻网络中的16个继电器分别相连。

驱动电路包括：四片驱动器U2、U3、U8、U9，型号为ULN2803；四片光隔芯片，型号为TLP521-4；以及多个电阻和发光二极管。具体连接关系按电路原理图的连接方式进行。

继电器和高精度电阻网络包括：16个高精度电阻和16个小接触电阻的继电器，具体连接关系按电路原理图的连接方式进行。

I/V转换电路包括：电阻R1-R6，电容C6-C9，具体连接关系按电路原理图的连接方式进行。

LCD显示模块为HS12864A图形点阵液晶模块。

电源电路包括：电阻R31-R35，电容C12-C22，U10(AS1117/3v)，U11(AS1117/5v)。

多功能高精度电阻信号发生器的运行过程为：低功耗单片机C8051F340根据键盘信息，结合环境温度信号和输出线路产生的电阻误差，运用软件补偿算法，通过驱动器对继电器和高精度电阻网络进行控制，输出要求的电阻，并通过LCD实时显示相应的信息。当用于校验时，还可接收来自测量电路或仪表的电流信号，通过I/V转换电路和单片机的ADC模块，进入单片机进行处理和显示。通过USB口与上位机连接后，可以在人机界面上进行各种参数设置，并在温度-电流坐标图上实时显示每个校验点。

多功能高精度电阻信号发生器实现下列功能：

1、可通过键盘设定任意值输出或自动定时定值输出。

2、可选择目前已有的铂电阻类型，或自定义温度和电阻值的100点对应关系，便于批量校验仪表。

3、温度与电阻值同屏显示，免查分度表。

4、可计算出理论电流值，并与采集到的实际电流值进行比较，计算并显示误差值。

虽然硬件上已进行了优化设计和补偿，但多个继电器的接触电阻或者多个高精度电阻串联后，累计误差仍可能超出0.01Ω。为了在0.00～655.35Ω全范围内使最大误差小于0.01Ω，通过软件算法进一步进行了补偿。

若与计算机连接后，开发了基于LabVIEW的操作界面，对整个系统的工作进行集中控制。系统的人机界面如附图所示：操作中可设定任意值输出或自动定时定值输出；可选择目前已有的铂电阻类型，或自定义温度和电阻值的100点对应关系，在温度—电流坐标图上实时显示，便于批量校验仪表；温度与电阻值同屏显示免查分度表；可计算出理论电流值，并与采集到的实际电流值进行比较，计算并显示误差值。