专利名称：多功能高精度电阻信号发生器的制作方法
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0.2Q。
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O. 00 655. 35 Q，精度达到0.01Q，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O. 01 Q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l、壳体l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、IA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l-8脚与单片机的30-37脚分别相连，驱动器U3 的l-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。1/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。
1/V转换电路包括电阻R1-K6，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， U諫S1117/3v)， Ull(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。
虽然硬件上己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O. 01 Q 。为了在O. 00 655. 35 Q全范围内使最大误差小于0.01Q，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，在温度一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。
本实用新型多功能高精度电阻信号发生器的优点是精度高、输出电 阻范围为0.00 655.35Q，精度达到0.01Q，可以任意值输出或自动输出设定值，在整个电阻输出范围内，输出电阻最大误差不超过0.01Q。具有 低功耗、携带方便等特点，还具有按键设置、自动校验、数据存储、与计 算机通讯以及LCD显示等各种功能。该信号源既适于在工作现场的测量，并 把部分数据保存在单片机里，又可通过USB接口与计算机进行通讯，在基于 LabVIEW的界面中方便直观的对热电阻等进行校验。

图l为高精度电阻信号发生器的外形图； 图2为高精度电阻信号发生器的电路原理方框图3为高精度电阻信号发生器的电路原理图4为高精度电阻信号发生器与PC机相连时所用的操作界面；
具体实施方式
根据图l-图4所示，本实用新型多功能高精度电阻信号发生器，包括
壳体l、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、1/V转换电路、USB接口、 LCD显 示模块、键盘接口、电源电路。
驱动器112的1-8脚与单片机的30-37脚分别相连，驱动器U3的l-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。1/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，信号为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。16个高精度电阻为 0.01、 0.02、 0.04、 0.08、 0.16、 0.32、 0.64、 1.28、 2.56、 5.12、 10.24、 20.48、 40.96、 81.92、 163.84、 327.68，单位Q,误差不大于O. 01%)。
1/V转换电路包括电阻R卜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)， Ull(AS1117/5v)。
权利要求1、一种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)，其特征在于主电路板(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；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。
2、 根据权利要求l所述的多功能高精度电阻信号发生器，其特征在于 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。
3、 根据权利要求l所述的多功能高精度电阻信号发生器，其特征在于 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°
4、 根据权利要求l所述的多功能高精度电阻信号发生器，其特征在于1/V转换电路，包括电阻R1-R6，电容C6-C9。
专利摘要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。其优点是精度高、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，在整个电阻输出范围内，输出电阻最大误差不超过0.01Ω。
文档编号G01R1/28GK201237611SQ20082006719
公开日2009年5月13日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者琳 伍, 蒙 张, 金传喜, 陆古兵, 陈盼辉 申请人:张 蒙;伍 琳;金传喜;陆古兵;陈盼辉