摘 要：基于LabVIEW的光敏電阻自動測試系統(tǒng)是由555定時器和光敏電阻構(gòu)成的多諧振蕩電路，把對光敏電阻阻值的測量歸結(jié)為頻率的測量，結(jié)合LabVIEW采集電路實現(xiàn)電阻對頻率的測量，并自動完成測量值轉(zhuǎn)換成電阻值以及顯示而制作的一套完整的自動測試系統(tǒng)。系統(tǒng)通過外置LED燈作為光源，控制其電壓的變化使輸出光強發(fā)生改變，從而使電路中光敏電阻阻值發(fā)生變化，繼而引起輸出信號頻率發(fā)生改變，通過LabVIEW采集卡采集，自動測試、記錄并處理分析得出某個頻率下對應的光敏電阻阻值，并對這些器件的性能進行研究并以曲線顯示出來。

關鍵詞：555定時器； LabVIEW； 光敏電阻； 自動測試系統(tǒng)

中圖分類號：TN911.734 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X（2012）22013602

0 引 言

光敏電阻器件是光信號轉(zhuǎn)換類傳感器，光敏電阻不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可，因而在工業(yè)自動控制及智能機器人中得到廣泛應用［1］。本測試系統(tǒng)主要用于光敏電阻的光照特性的研究，裝置包含電路板的設計，電路的制作，信號的接收和采集電路，光電信號的控制等，由LabVIEW語言編寫程序 ，并對這些器件的性能數(shù)據(jù)、脈沖進行處理分析等一系列過程，組成一個完整的可以對光敏電阻的特性進行自動測試、記錄、分析的系統(tǒng)。處理方法相對比較簡單，系統(tǒng)可應用光電自動測試系統(tǒng)中的測量分析，它可廣泛應用于為路燈監(jiān)控、高壓控制、溫度監(jiān)測、防盜等電子行業(yè)［24］。

1 光敏電阻測量方案的實現(xiàn)及模塊電路

電阻測量的方案很多，最基本的就是根據(jù)R的定義式來測量。根據(jù)R=U/I求電阻，這種測量方法要同時測出2個模擬量，不易實現(xiàn)自動化，因此，運用數(shù)字電子技術并結(jié)合當代最新科技成果，設計轉(zhuǎn)換頻率測電阻是目前的要求。很多儀表都是把較難測量的物理量轉(zhuǎn)變成精度較高且較容易測量的物理量。基于此思路，把電阻的參數(shù)轉(zhuǎn)換成頻率信號，然后用LabVIEW程序采集計數(shù)后再運算并求出R的值并送顯示，轉(zhuǎn)換原理是555多諧RC振蕩器。其實，這種轉(zhuǎn)換就是把模擬量近似地轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，頻率是LabVIEW程序很容易處理的數(shù)字量，這種數(shù)字化處理一方面便于使儀表實現(xiàn)智能化；另一方面也避免了由指針讀數(shù)引起的誤差［59］。

1.1 系統(tǒng)方案設計分析

本設計方案的整體框圖如圖1所示。采用由主控芯片NE555P組成的RC振蕩電路把要測的電阻的阻值轉(zhuǎn)換成頻率值，然后由計算機LabVIEW程序采集檢測頻率值，再把頻率值換算成電阻值送顯。電阻的自動篩選是由鍵盤輸入篩選要求的阻值大小及其允許的誤差值，經(jīng)軟件把要求與測得的電阻值進行比較，把結(jié)果送顯。自動測量信號并顯示測得的阻值曲線圖是由計算機LabVIEW程序控制外置電路LED燈電壓變化，從而使其發(fā)光光強發(fā)生改變，以致其阻值大小產(chǎn)生變化，然后由軟件逐步檢測阻值并由軟件處理后以曲線圖形顯示在液晶屏上。

圖2是一個由555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩電路，由該電路可以測出量程在100 Ω～1 MΩ的電阻。該電路的振蕩周期為：T=t1+t2=（In 2）（R+Rx）C+（In 2）RxC

=（In 2）（R+2Rx）C

（1）式中：t1為輸出高電平的時間；t2為輸出低電平的時間，則Rx=12（ln 2）fC－12R。

圖2 由555定時器組成的多諧振蕩電路2 信號采集和處理

自動測試系統(tǒng)的信號采集處理為軟硬件處理，通采集卡采集的來自振蕩電路輸出的電信號，經(jīng)過設計的LabVIEW程序處理分析，最后把結(jié)果從液晶屏顯示出來［10］。采集程序如圖3所示。程序按順序向AO口（模擬輸出，到LED）輸出線性變化的N個電壓值，輸出每個電壓值的同時555定時器芯片的信號通過AI（模擬輸入）采集到計算機，將信號進行傅里葉變換后得到頻譜曲線。然后通過找出頻譜曲線的最大波峰對應的橫坐標得到該信號的頻率，最后把得出的N個頻率代入公式中，就得到N個電壓對應N個電阻的值的曲線。另用一個變阻箱代替光敏電阻并在光敏電阻阻值范圍內(nèi)取20個值進行輸出頻率的測量，畫出關系圖為一次函數(shù)曲線，用LabVIEW得出斜率與截距再代入主程序模塊輸出理論曲線并與LabVIEW從光敏電阻采集得到的實驗曲線進行對比。

用一個變阻箱代替光敏電阻接入電路并在光敏電阻的變化阻值范圍取20個值用示波器測量出每個阻值時的輸出頻率，并利用LabVIEW軟件實現(xiàn)兩者關系截距與斜率的測量。通過編程，將第一步得出的結(jié)果帶入主程序模塊，接通系統(tǒng)軟硬件器件點擊運行。外置LED燈控制電路的電壓的改變，導致發(fā)射光強的變化，振蕩電路中光敏電阻的阻值也隨之發(fā)生改變，即輸出信號頻率發(fā)生變化。由程序采集并處理，得出光敏電阻阻值與光強對應的外置電路電壓的關系曲線，紅色為理論參數(shù)下的UR曲線，白色為實際參數(shù)下的UR曲線，如圖3所示。由圖3的UR曲線圖看出，在外置電壓較小即LED未啟動，其發(fā)出光強為零，此時光敏電阻阻值幾乎不變，當當電壓增加，即LED發(fā)出光強變大時，光敏電阻阻值迅速作出反應變化。圖中紅色曲線是根據(jù)理論公式：Rx=12（ln 2）fC－12R≈1.432fC－12R 相關理論參數(shù)代入程序而得出的理論曲線，圖中黃色曲線是根據(jù)Rf的實際相關關系而得出的公式：Rx=Af－B=687 337.66f-461.54代入程序而得出的曲線。

3 結(jié) 語

本設計基于LabVIEW的光敏電阻自動測試系統(tǒng)采用由555定時器組成的RC振蕩電路把要測的電阻值轉(zhuǎn)化成LabVIEW程序容易處理的頻率信號，然后由采集卡實現(xiàn)對頻率的采集測量，并由LabVIEW程序完成測量值的處理、顯示。本設計的測阻電路比傳統(tǒng)的電阻測量電路簡單，可以廣泛應用于各種控制系統(tǒng)中。

本設計中基于LabVIEW的光電自動測試系統(tǒng)有以下優(yōu)點：

（1） 解決手動測試系統(tǒng)測試造成的人為誤差，測試較靈活、方便、快速，并且精確，具有良好的可靠性，電子電路部分原理簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。

（2） 運用LabVIEW界面編程軟件可以得到一個完整且美觀的顯示界面，LabVIEW軟件功能強大，對控制和分析上有相當?shù)膬?yōu)勢，統(tǒng)計和計算可以交給計算.