現代電器元器件的在線測試

［摘要］現代電器中元器件的在線測試，為商場、電子產品銷售電子產品售后服務提供了便利條件，大大提高了電子產品維護維修的工作效率，本文是基于單片機控制的，采用量程自動轉換和在線測試“電隔離”原理實現的對電阻、電容的在線測試，在實際應用中得到良好的效果。

［關鍵詞］產品檢測在線測試量程自動轉換單片機

現代電器中分立元件主要是電阻、電容，在這些設備的維護維修中，電阻器的阻值和電容器容量的測量是一項主要內容。在線測試是利用新型電子測量技術，在線測試無需拆焊印制板上的元器件，不會因拆焊損壞印制板和元器件。這里介紹一種基于單片機控制的新型智能電阻、電容在線測試儀，該儀器采用量程自動轉換和在線測試“電隔離”原理，可以直接在印制板上測量各元器件的參數，極大提高了測試速度，在電子產品的售后維護維修中得到很好利用，極大地提高了經濟效益。

一、電阻的在線測試原理

電阻的測量是通過電阻—電壓轉換實現電阻值的測量的，標準電流源，通過被測電阻Rx，在Rx兩端產生正比于被測電阻Rx的電壓Vo，由單片機測得電壓Vo值，就可以知道被測電阻Rx的大小，即Rx=V/Is。在實際應用中，標準電流源的產生通過標準電阻和標準參考電壓來實現。在線測試電阻電路原理圖如圖1所示。

圖1中，印制板上的待測電阻Rx接在反饋回路上，標準電阻RN接在輸入回路中，VREF為基準電壓，電路圖中的輸出Vo連接到量程自動轉換PGA的輸入端，作為PGA的輸入電壓，由圖可知:

。

電流I由VREF、RN決定，它在Rx上的壓降即輸出電壓V0，顯然V0正比于Rx。從而實現了R-V轉換。

其中，R1、R2為Rx的旁路等效電阻，根據深度電壓負反饋的運算放大器工作原理，當R1和R2結點通過測試筆接地時，R1上的壓降為零；作為負載電阻R2的值也不會影響其輸出電壓。輸出電壓表達式仍為:，它與R1和R2旁路電阻無關，即對Rx實現了“電隔離”。因此實現印制電路板上的被測電阻Rx直接轉換為相應的電壓測量。

為減小R2對輸出電壓的影響，輸出級采用由T1和T2復合管組成的射級輸出器，以進一步減小輸出電阻，并為R2提供所需電流。

二、電容的在線測試

在線測試電容的電路原理圖如圖2所示。這是一個Cx-Vo轉換電路，圖中Cx為印制板上被測電容，Vi為基準的正弦波信號。電路圖中的輸出Vo連接到量程自動轉換PGA的輸入端，作為PGA的輸入電壓。

Cx-Vo轉換電路采用簡單有源RC電路，輸出電壓Vo與被測電容Cx為線性關系。該測試原理的電容測試不僅可用于在線電容測試，也可對分立的電容進行測試(即不在線時電容的測試)。在線、分立電容測試時，Cx-Vo轉換電路實質上由反相積分器和微分器兩部分組成。當交流周期信號Vi(t)激勵Cx-Vo電路時，反相積分器的輸出電壓V′o(t)瞬時值為：

微分器輸出電壓為：。

式中：為Cx-Vo轉換電路的轉換系數。可見，Cx-Vo轉換電路在正弦波信號Vi(t)激勵下，只要合適選擇Cx-Vo電路中的R1、C1、RN以及Vi(t)的數值就可以得到正比于被測電容Cx的輸出電壓Vo(t)，從而實現了Cx-Vo的轉換。

三、量程自動轉換

在計算機控制系統的檢測中，當被測參數值不同時，必須提供多種量程的放大器，才能保證送到計算機的信號一致（0～5V）。為減少硬件電路結構，本測試儀采用美國B-B公司生產的PGA102型可編程增益放大器，其放大倍數可根據需要用程序進行控制。利用PGA可進行量程自動轉換，實現測量的智能化，利用PGA實現量程自動轉換的電阻、電容測試原理如圖3所示。

圖3PGA量程自動轉換的電阻、電容測試原理圖

圖中的PGA的增益為1、10和100三檔，A/D轉換器采用8位的ADC0809芯片。

四、整機硬件結構

本測試儀除主要的電阻、電容測試電路部分、量程自動轉換電路PGA、A/D轉換電路之外，還需要有正弦信號發生器電路、AT89S51單片機系統（包括AT89S51芯片、8155接口芯片、2732EPROM芯片等）、數字顯示（LED顯示器）接口電路，以及頻率轉換電路。下面是整機原理框圖，如圖4所示。

主要工作原理：將電阻、電容的參數值轉換成與之成正比關系變化的電壓輸出，采用可編程增益放大器PGA、A/D轉

換器和單片機系統實現量程自動轉換，測試結果送顯示器顯示，從而實現電阻、電容智能在線測試。

五、系統軟件設計

測試系統的軟件設計在數據處理方面采用了數字濾波的算術平均值濾波法，即能滿足系統測試精度要求，又簡化了硬件結構，達到了良好效果。

本測試儀給過多次改進、調試，通過實際應用，已初見成效，受到良好反映，改變了以往拆焊、測試、焊接的工藝過程，為電子產品售后服務、電子愛好者在進行產品調試提供了一種有效途徑。

參考文獻：

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