環形壓敏電阻參數測試儀的研究
摘要：提出了一種新型的環形壓敏電阻參數測試儀，詳細介紹了它的整體結構，測量原理和硬件電路。試運行表明，該測試儀的檢測精度較高，性能穩定，很好地解決了環形壓敏電阻參數檢測困難的技術問題。
關鍵詞：壓敏電阻；測試；單片機
1環形壓敏電阻參數的測量原理
環形壓敏電阻是一個帶有三個電極(也有五個電極的)的環狀薄片，形狀如圖1所示。正面有三個電極，電極表面涂有銀，電極之間隔有具有壓敏電阻特性的間隙。在出廠電氣性能檢驗中，測量環形壓敏電阻的電氣參數的常用方法是分別在兩電極之間加1毫安(或10毫安)的恒流電流，檢測兩電極之間的電壓，然后通過測得的各電極之間的電壓值和電流值計算出兩電極之間的電阻值，最后找出其中兩電極之間的最大電阻值、最小電阻值及電極之間的最大電阻差三個電氣參數，并按照分級標準，確定壓敏電阻的等級。
2系統構成原理
環形壓敏電阻參數測試儀由AT89C52單片機基本系統、測量電路、驅動電路和鍵盤、顯示電路等組成，系統的硬件原理框圖如圖2所示。?
2.1鍵盤、顯示電路
鍵盤、顯示電路是通過一片8279集成電路控制的，設有14位LED顯示，可顯示最大電阻值、最小電阻值、電極之間的最大電阻差及等級等參數。由于環形壓敏電阻使用在不同的情況，對參數的要求不同，因而，根據需要，須經常改變出廠檢測標準。本測試儀設置了鍵盤，主要是用于設定環形壓敏電阻的檢測標準及功能切換等，為了保證檢測標準在掉電時不丟失，預置的檢測標準存入系統擴展的EEPROM?X25045中。
2.2測量電路
測量電路由一片12位的AD574模數轉換器、信號處理電路、切換開關、恒流源、自檢電路及測量探頭等部分構成。切換開關硬件電路框圖如圖3所示。測量用的高精度恒流源設有1毫安和10毫安兩種，根據測試需要，由單片機通過控制一個繼電器的觸點進行選擇；切換開關的J11、J21、J31、J12、J22、J32觸點由6個干簧繼電器構成，用于完成被測環形壓敏電阻任兩電極之間電壓測量的切換；信號處理電路由高電阻分壓電路和運算放大器實現的電壓跟隨器構成的信號幅值變換電路組成，主要作用是將被測信號的幅度(電流源開路電壓為40V)變換為適合于A/D處理的信號，并減小對測試電路的影響。儀器|儀表的檢測過程是：當按下測量探頭時，探頭上的三個測針a、b、c分別壓到環形壓敏電阻的三個電極上，同時探頭的機械輔助觸點K閉合。當CPU檢測到輔助觸點K閉合的信號后，首先使干簧繼電器的觸點J11與J12閉合，恒流源電流I?S通過a、b電極，這時可測得a、b電極間的電壓Uab(a點對地電壓)；同樣，當J21與J22和J31與J32分別閉合時，測得b、c和c、a電極間的電壓Ubc和Uca。根據各電極之間的測量電壓和電流值I?S可求得兩電極之間的最大電阻值Rmax、最小電阻值Rmin和最大電阻差ΔRmax：
2.3驅動電路
驅動電路主要是用于控制恒流源的切換；該電路擴展了一片74LS273作輸出電路，用于保持繼電器的控制狀態。各繼電器與CPU之間采用了光電耦合器進行隔離，避免了控制線圈對微機系統和測量電路的干擾。
2.4自檢電路
自檢電路用于測試儀的故障自診斷，即在控制程序的管理下，自動在檢測回路接入一個已知的標準電阻樣品，通過對標準電阻樣品的檢測值來驗證儀器的測量電路和控制電路是否完好。由于本儀器檢測速度較高，檢測品的數量較大，因而，通過計算機的定時自檢或人工自檢操作，可及時發現儀器故障，避免大量檢測品的檢測錯誤.
3系統軟件設計
整個軟件按模塊化結構設計，控制程序由一個主程序和多個子程序構成。其主程序流程圖如圖4所示。為了提高系統測量數據的精度，除了在測試探頭上采用了彈簧緩沖結構和軟件延時來消除機械抖動外，同時在軟件上采用了中值濾波和平滑濾波技術，以消除干擾信號的影響。其方法是：對一個壓敏電阻片的各電極電壓快速采樣N次，并對采樣值排序，例如N次采樣a、b之間的電壓排序值：Uab1≤Uab2≤Uab3
其中，N≥10。該濾波方法對脈沖擾動能起到很好的濾波效果。
本文提出的環形壓敏電阻參數自動檢測儀能快速地檢測出壓敏電阻的各項參數。經過壓敏電阻生產廠二年多的運行表明，測量數據穩定且精度高，檢測速度高于手工測算的幾十倍，大大提高了生產效率。
編輯：admin 最后修改時間：2017-12-13
