單片機(jī)在線測試系統(tǒng)
1 引 言
在線測試是一種新穎的電子測量技術(shù)。在調(diào)試維修印刷電路板時(shí),往往需要測量印刷電路板上的電阻或電容值。傳統(tǒng)的做法是焊開元件再測量,以避免受板上其他元件的影響。這不僅麻煩,測試速度低,甚至可能損傷印刷板和元件。為此,我們采用“電隔離”技術(shù),設(shè)計(jì)了一種用單片機(jī)控制的電阻電容在線測試系統(tǒng),該系統(tǒng)無需焊開元件便可直接在印刷板上測量各元件的參數(shù),即保持了印刷板和元件的完善無損,又大大提高了測試速度。
2 系統(tǒng)組成
單片機(jī)電阻電容在線測試系統(tǒng)原理如圖1所示?! ?BR>
為了實(shí)現(xiàn)電阻電容在線測試過程的自動化,由8031單片機(jī)、2732EPROM、鎖存器和8155擴(kuò)展器構(gòu)成控制部分;為了拓寬測試范圍,系統(tǒng)設(shè)置了自動轉(zhuǎn)換量程;為了進(jìn)一步提高測試精度,采用了軟件抗干擾措施。
3 電阻在線測試原理
電阻—電壓轉(zhuǎn)換電路原理如圖2所示。
圖中Rx是印刷板上的待測電阻,R1和R2是Rx兩端旁路的等效電阻,Uref為基準(zhǔn)電壓,Rx為基準(zhǔn)電阻。測試時(shí)用三根測試筆,其中一根將R1和R2的接點(diǎn)接地;第二根將Rx與R1的接點(diǎn)接至運(yùn)算放大器的反相輸入端;第三根將Rx與R2的接點(diǎn)接至運(yùn)算放大器的輸出端。由圖2不難看到:根據(jù)理想運(yùn)算放大器的“虛短”原理,R1上的電壓為零,因而沒有電流通過;又根據(jù)深度電壓負(fù)反饋時(shí)其輸出電阻為零的特征,作為負(fù)載電阻R2的數(shù)值大小,不會影響其輸出電壓Ur。
由圖2得Ur=-Uref Rx/Rx
可見在基準(zhǔn)電壓Uref和基準(zhǔn)電阻Rx確定后,Ur只取決于Rx,而與R1與R2旁路電阻均無關(guān),即對R2實(shí)現(xiàn)了“電隔離”。這就將印刷電路板上的被測電阻Rx直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出電壓Ur。為了擴(kuò)大測量范圍,引進(jìn)了基準(zhǔn)電阻Rr1~Rr4和相應(yīng)的開關(guān)S1~S4來轉(zhuǎn)換量程,如圖3所示。單片機(jī)根據(jù)Rx選擇合適的Rr,通過控制S1~S4自動轉(zhuǎn)化量程。若選用高精度的運(yùn)算放大器(如OP07等),可以進(jìn)一步提高測量精度。為了減少R2的影響,輸出級采用T1和T2復(fù)合管組成的射級輸出器,可進(jìn)一步減小輸出電阻,并為R2提供所需的電流。為了減小接觸電阻的影響,三根測試筆均用雙線結(jié)構(gòu),將通電流的導(dǎo)線(圖3中用粗T1線表示)和測電壓的導(dǎo)線(圖3中細(xì)線)分開。理論和實(shí)踐都指出:在測量小電阻時(shí),這種測試能有效地提高測試精度。
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