［摘要］現(xiàn)代電器中元器件的在線測(cè)試，為商場(chǎng)、電子產(chǎn)品銷售電子產(chǎn)品售后服務(wù)提供了便利條件，大大提高了電子產(chǎn)品維護(hù)維修的工作效率，本文是基于單片機(jī)控制的，采用量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和在線測(cè)試“電隔離”原理實(shí)現(xiàn)的對(duì)電阻、電容的在線測(cè)試，在實(shí)際應(yīng)用中得到良好的效果。

［關(guān)鍵詞］產(chǎn)品檢測(cè)在線測(cè)試量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換單片機(jī)

現(xiàn)代電器中分立元件主要是電阻、電容，在這些設(shè)備的維護(hù)維修中，電阻器的阻值和電容器容量的測(cè)量是一項(xiàng)主要內(nèi)容。在線測(cè)試是利用新型電子測(cè)量技術(shù)，在線測(cè)試無(wú)需拆焊印制板上的元器件，不會(huì)因拆焊損壞印制板和元器件。這里介紹一種基于單片機(jī)控制的新型智能電阻、電容在線測(cè)試儀，該儀器采用量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和在線測(cè)試“電隔離”原理，可以直接在印制板上測(cè)量各元器件的參數(shù)，極大提高了測(cè)試速度，在電子產(chǎn)品的售后維護(hù)維修中得到很好利用，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。

一、電阻的在線測(cè)試原理

電阻的測(cè)量是通過(guò)電阻—電壓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電阻值的測(cè)量的，標(biāo)準(zhǔn)電流源，通過(guò)被測(cè)電阻Rx，在Rx兩端產(chǎn)生正比于被測(cè)電阻Rx的電壓Vo，由單片機(jī)測(cè)得電壓Vo值，就可以知道被測(cè)電阻Rx的大小，即Rx=V/Is。在實(shí)際應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)電流源的產(chǎn)生通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻和標(biāo)準(zhǔn)參考電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在線測(cè)試電阻電路原理圖如圖1所示。

圖1中，印制板上的待測(cè)電阻Rx接在反饋回路上，標(biāo)準(zhǔn)電阻RN接在輸入回路中，VREF為基準(zhǔn)電壓，電路圖中的輸出Vo連接到量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換PGA的輸入端，作為PGA的輸入電壓，由圖可知:

。

電流I由VREF、RN決定，它在Rx上的壓降即輸出電壓V0，顯然V0正比于Rx。從而實(shí)現(xiàn)了R-V轉(zhuǎn)換。

其中，R1、R2為Rx的旁路等效電阻，根據(jù)深度電壓負(fù)反饋的運(yùn)算放大器工作原理，當(dāng)R1和R2結(jié)點(diǎn)通過(guò)測(cè)試筆接地時(shí)，R1上的壓降為零；作為負(fù)載電阻R2的值也不會(huì)影響其輸出電壓。輸出電壓表達(dá)式仍為:，它與R1和R2旁路電阻無(wú)關(guān)，即對(duì)Rx實(shí)現(xiàn)了“電隔離”。因此實(shí)現(xiàn)印制電路板上的被測(cè)電阻Rx直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓測(cè)量。

為減小R2對(duì)輸出電壓的影響，輸出級(jí)采用由T1和T2復(fù)合管組成的射級(jí)輸出器，以進(jìn)一步減小輸出電阻，并為R2提供所需電流。

二、電容的在線測(cè)試

在線測(cè)試電容的電路原理圖如圖2所示。這是一個(gè)Cx-Vo轉(zhuǎn)換電路，圖中Cx為印制板上被測(cè)電容，Vi為基準(zhǔn)的正弦波信號(hào)。電路圖中的輸出Vo連接到量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換PGA的輸入端，作為PGA的輸入電壓。

Cx-Vo轉(zhuǎn)換電路采用簡(jiǎn)單有源RC電路，輸出電壓Vo與被測(cè)電容Cx為線性關(guān)系。該測(cè)試原理的電容測(cè)試不僅可用于在線電容測(cè)試，也可對(duì)分立的電容進(jìn)行測(cè)試(即不在線時(shí)電容的測(cè)試)。在線、分立電容測(cè)試時(shí)，Cx-Vo轉(zhuǎn)換電路實(shí)質(zhì)上由反相積分器和微分器兩部分組成。當(dāng)交流周期信號(hào)Vi(t)激勵(lì)Cx-Vo電路時(shí)，反相積分器的輸出電壓V′o(t)瞬時(shí)值為：

微分器輸出電壓為：。

式中：為Cx-Vo轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換系數(shù)。可見(jiàn)，Cx-Vo轉(zhuǎn)換電路在正弦波信號(hào)Vi(t)激勵(lì)下，只要合適選擇Cx-Vo電路中的R1、C1、RN以及Vi(t)的數(shù)值就可以得到正比于被測(cè)電容Cx的輸出電壓Vo(t)，從而實(shí)現(xiàn)了Cx-Vo的轉(zhuǎn)換。

三、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的檢測(cè)中，當(dāng)被測(cè)參數(shù)值不同時(shí)，必須提供多種量程的放大器，才能保證送到計(jì)算機(jī)的信號(hào)一致（0～5V）。為減少硬件電路結(jié)構(gòu)，本測(cè)試儀采用美國(guó)B-B公司生產(chǎn)的PGA102型可編程增益放大器，其放大倍數(shù)可根據(jù)需要用程序進(jìn)行控制。利用PGA可進(jìn)行量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的智能化，利用PGA實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電阻、電容測(cè)試原理如圖3所示。

圖3PGA量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電阻、電容測(cè)試原理圖

圖中的PGA的增益為1、10和100三檔，A/D轉(zhuǎn)換器采用8位的ADC0809芯片。

四、整機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

本測(cè)試儀除主要的電阻、電容測(cè)試電路部分、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路PGA、A/D轉(zhuǎn)換電路之外，還需要有正弦信號(hào)發(fā)生器電路、AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)（包括AT89S51芯片、8155接口芯片、2732EPROM芯片等）、數(shù)字顯示（LED顯示器）接口電路，以及頻率轉(zhuǎn)換電路。下面是整機(jī)原理框圖，如圖4所示。

主要工作原理：將電阻、電容的參數(shù)值轉(zhuǎn)換成與之成正比關(guān)系變化的電壓輸出，采用可編程增益放大器PGA、A/D轉(zhuǎn)

換器和單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，測(cè)試結(jié)果送顯示器顯示，從而實(shí)現(xiàn)電阻、電容智能在線測(cè)試。

五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)處理方面采用了數(shù)字濾波的算術(shù)平均值濾波法，即能滿足系統(tǒng)測(cè)試精度要求，又簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，達(dá)到了良好效果。

本測(cè)試儀給過(guò)多次改進(jìn)、調(diào)試，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，已初見(jiàn)成效，受到良好反映，改變了以往拆焊、測(cè)試、焊接的工藝過(guò)程，為電子產(chǎn)品售后服務(wù)、電子愛(ài)好者在進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)試提供了一種有效途徑。

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