引言

低電阻測凰儀按其測試電流的大小可分為兩類：一類測試電流較大，主要用于接插件、開關、導體等產品的直流低電阻的測量，另-類測試電流很小(一般為1mA左右)，用于電雷管、點火具或其他危險易爆場合的接插件、開關等元器件的直流低電阻的測量。該種測量儀對安全性能要求很高，必須增加多種保護電路。在PCB吸設計布線時也要考慮安全性和可靠性。89年至今，我們不斷改進完善電路設計，設計生產了四個型號的低電阻測量儀，這里介紹的是最新的DZC-4型智能旺電阻測量儀。

一、 總體方案和技術指標

儀器可分為五個部分：電源供應、精密恒流源、精密電壓放大器、A／D轉換器、單片機控制器。見圖l主要技術指標：

1、測試范圍：0~20Ω，0~200Ω，：0~2kΩ(三擋量程自動切換)；

2、最高分辨力：0．001Ω；

3、測試電流：0．5mA；

4、測試精度：±(0．2％+2)；

5、整機耗電：＜30mA。

二 硬件設計

l、電源部分 整機采用6節(jié)5號鎳氫電池供電(7．2V)，采用通用DC/DC變換器，將電池電壓轉換成穩(wěn)定的±5V直流電壓。該部分還有電池電壓監(jiān)測電路和充電電路，電池充滿電可以供儀器連續(xù)使用約50小時。

2、恒流源 由精密基準電壓源和高性能運放組成，向被測電阻提供精確的測試電流。我們將測試電流選為0．5mA。

另外，精密電流源部分是整個儀器安全性能的薄弱環(huán)節(jié)。必須考慮各種內部和外部的可能因素對儀器造成的損壞，從而影響安全性能。主要措施有兩個： a) 限制電流 利用結型場效應管的恒流特性限制測試電流ITEST大小，一般取IDSS≈2*ITEST。為增加可靠性，采用兩只場效應管串聯(lián)。

b) 限制電壓 采用穩(wěn)壓極管并聯(lián)于測試端限壓。

3、精密放大器 由斬波穩(wěn)零運放做測試信號的同相放大，因為A/D轉換器的滿量程電壓為2V，測試電流0．5mA，對應20，200。2k三個量程的同相放大倍數(shù)為200，20，2。在負反饋回路接入兩個由單片機控制的模擬電子開關SW1、SW2，用于三個量程不同放大倍數(shù)的切換：當量程為2 0 Ω時SWl、SW2均關閉，200Ω時SWl開啟，2KΩ時SWl、SW2均開啟。儀器校驗時應從低量程開始，否則不能校準所有的量程，另外，Ri、Rl、R2、R3應選用精密電阻和精密電位器，使溫度的影響降至最低。

4、A／D轉換器(見圖2)采用4 1／2位的ICL7135芯片，將它接成滿量程為2V的電壓表的模式。ICL7135用5位BCD碼的形式向單片機提供數(shù)據，并提供過量程（OV）和欠量程(UN)信號給單片機用于量程自動切換。ICL7135的時鐘頻率來自T5(CD4060)的Q5端，頻率為125KHz，正好是工頻50Hz的整數(shù)倍，能提高儀器抗工頻干擾的能力。A／D轉換頻率約為：3．3次／秒。T5的COUT端還提供4MHz的時鐘頻率給單片機。

5、單片機控制器(見圖2)此部分的功能有：數(shù)據采集、處理、顯示、量程切換、電壓監(jiān)控等。本機顯示模塊有兩片74LSl64分別用于LED數(shù)碼管的位驅動和段驅動，共有5位數(shù)碼顯示。單片機T2的25腳用于關閉顯示模塊的顯示，以免數(shù)碼管在數(shù)據傳輸過程中顯示亂碼。T2的24腳是電池欠壓檢測輸入，T2的23、22腳控制精密放大器的模擬電子開關，產生需要的放大倍數(shù)。

三、軟件設計

本儀器最大特點是用軟件實現(xiàn)自動調零和量程轉換。省去故障軍較高的電位能和量程切換開關。軟件調零的方法是：開機后單片機進行自檢，如果系統(tǒng)工作正常就讀敢土／D轉換的結果。當連續(xù)讀取5個A／D轉換結果后，判斷它們是否都小于o．2 Ω，否則，就認為操作者沒有將測試棒可靠短路，儀器繼續(xù)顯示調零提示符。如果連續(xù)5個值都小于0．2Ω，這時，就找出其中最小值作為初始值，以后每次的測量結果都要減去初始值。

根據A／D轉換芯片1CL7135的過量程和欠量程信號由單片機自動進行量程切換，量程切換要完成三項工作：首先是切換精密放大器的放大倍率，再是調整初值的有效位數(shù)，最后是調整小數(shù)點的位置。 PIC16C57單片機沒有中斷功能，所以采用查詢的方法與A／D轉換器通訊，利用A／D轉換的間隙顯示數(shù)據。

P IC單片機與顯示模塊中的74LSl64采用串行數(shù)據通訊，每次只顯示一位數(shù)據，為防止顯示發(fā)生閃爍，刷新率應大于30Hz。

程序流程圖見圖3。

四、結束語

儀器與被測電阻采用四線制接線法，能消除接插件電阻的影響。另外，由于儀器分辨力很高，所以要求測試夾具進行鍍銀處理。這一點很重要，否則會造成測試結果漂移不定。

儀器批量生產的測試結果表明：儀器的技術指標達到設計要求，能夠滿足生產、科研的需要。如果儀器稍加改進，可以當作高靈敏的直流電壓表和電流表使用。