现代电器元器件的在线测试

［摘要］现代电器中元器件的在线测试，为商场、电子产品销售电子产品售后服务提供了便利条件，大大提高了电子产品维护维修的工作效率，本文是基于单片机控制的，采用量程自动转换和在线测试“电隔离”原理实现的对电阻、电容的在线测试，在实际应用中得到良好的效果。

［关键词］产品检测在线测试量程自动转换单片机

现代电器中分立元件主要是电阻、电容，在这些设备的维护维修中，电阻器的阻值和电容器容量的测量是一项主要内容。在线测试是利用新型电子测量技术，在线测试无需拆焊印制板上的元器件，不会因拆焊损坏印制板和元器件。这里介绍一种基于单片机控制的新型智能电阻、电容在线测试仪，该仪器采用量程自动转换和在线测试“电隔离”原理，可以直接在印制板上测量各元器件的参数，极大提高了测试速度，在电子产品的售后维护维修中得到很好利用，极大地提高了经济效益。

一、电阻的在线测试原理

电阻的测量是通过电阻―电压转换实现电阻值的测量的，标准电流源，通过被测电阻Rx，在Rx两端产生正比于被测电阻Rx的电压Vo，由单片机测得电压Vo值，就可以知道被测电阻Rx的大小，即Rx=V/Is。在实际应用中，标准电流源的产生通过标准电阻和标准参考电压来实现。在线测试电阻电路原理图如图1所示。

图1中，印制板上的待测电阻Rx接在反馈回路上，标准电阻RN接在输入回路中，VREF为基准电压，电路图中的输出Vo连接到量程自动转换PGA的输入端，作为PGA的输入电压，由图可知:

。

电流I由VREF、RN决定，它在Rx上的压降即输出电压V0，显然V0正比于Rx。从而实现了R-V转换。

其中，R1、R2为Rx的旁路等效电阻，根据深度电压负反馈的运算放大器工作原理，当R1和R2结点通过测试笔接地时，R1上的压降为零；作为负载电阻R2的值也不会影响其输出电压。输出电压表达式仍为:,它与R1和R2旁路电阻无关，即对Rx实现了“电隔离”。因此实现印制电路板上的被测电阻Rx直接转换为相应的电压测量。

为减小R2对输出电压的影响，输出级采用由T1和T2复合管组成的射级输出器，以进一步减小输出电阻，并为R2提供所需电流。

二、电容的在线测试

在线测试电容的电路原理图如图2所示。这是一个Cx-Vo转换电路，图中Cx为印制板上被测电容，Vi为基准的正弦波信号。电路图中的输出Vo连接到量程自动转换PGA的输入端，作为PGA的输入电压。

Cx-Vo转换电路采用简单有源RC电路，输出电压Vo与被测电容Cx为线性关系。该测试原理的电容测试不仅可用于在线电容测试，也可对分立的电容进行测试(即不在线时电容的测试)。在线、分立电容测试时，Cx-Vo转换电路实质上由反相积分器和微分器两部分组成。当交流周期信号Vi(t)激励Cx-Vo电路时，反相积分器的输出电压V′o(t)瞬时值为：

微分器输出电压为：。

式中：为Cx-Vo转换电路的转换系数。可见，Cx-Vo转换电路在正弦波信号Vi(t)激励下，只要合适选择Cx-Vo电路中的R1、C1、RN以及Vi(t)的数值就可以得到正比于被测电容Cx的输出电压Vo(t)，从而实现了Cx-Vo的转换。

三、量程自动转换

在计算机控制系统的检测中，当被测参数值不同时，必须提供多种量程的放大器，才能保证送到计算机的信号一致（0～5V）。为减少硬件电路结构，本测试仪采用美国B-B公司生产的PGA102型可编程增益放大器，其放大倍数可根据需要用程序进行控制。利用PGA可进行量程自动转换，实现测量的智能化，利用PGA实现量程自动转换的电阻、电容测试原理如图3所示。

图3PGA量程自动转换的电阻、电容测试原理图

图中的PGA的增益为1、10和100三档，A/D转换器采用8位的ADC0809芯片。

四、整机硬件结构

本测试仪除主要的电阻、电容测试电路部分、量程自动转换电路PGA、A/D转换电路之外，还需要有正弦信号发生器电路、AT89S51单片机系统（包括AT89S51芯片、8155接口芯片、2732EPROM芯片等）、数字显示（LED显示器）接口电路，以及频率转换电路。下面是整机原理框图，如图4所示。

主要工作原理：将电阻、电容的参数值转换成与之成正比关系变化的电压输出，采用可编程增益放大器PGA、A/D转

换器和单片机系统实现量程自动转换，测试结果送显示器显示，从而实现电阻、电容智能在线测试。

五、系统软件设计

测试系统的软件设计在数据处理方面采用了数字滤波的算术平均值滤波法，即能满足系统测试精度要求，又简化了硬件结构，达到了良好效果。

本测试仪给过多次改进、调试，通过实际应用，已初见成效，受到良好反映，改变了以往拆焊、测试、焊接的工艺过程，为电子产品售后服务、电子爱好者在进行产品调试提供了一种有效途径。

参考文献：

[1] 孟凤果:电子测量技术.北京:机械工业出版社,2005

[2] 潘新民王燕芳:微型计算机控制技术实用教程.北京:电子工业出版社,2006

[3] 王福瑞等:单片微机测控系统设计大全.北京:北京航空航天大学出版社,1999

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