一種整根導線不同點之間阻值檢測方法研究與應用

林德強 秦素文 王浩

摘要：設計了一種基于微控制器、電源模塊、電壓放大器、信號源、繼電器及LCD顯示模塊的電路連接方式，用盡可能少的繼電器來解決整根導線不同點之間電阻值的快速檢測，降低繼電器的使用數量進而減少設備的體積和減少后期的維護成本，同時也提高了設備的可靠性。

關鍵詞：電路連接方式;不同點之間電阻值;快速檢測

A circuit connection method based on microcontroller， power supply module， voltage amplifier， signal source， relay and LCD display module is designed. As few relays as possible can solve the rapid detection of resistance value between different points of the whole wire， reduce the number of relays， and then reduce the volume of equipment and the maintenance cost in the later stage， and improve the reliability of the equipment Sex.

key word：Circuit connection mode;Resistance value between different points;Fast detection

0引言：某產品需要測試38條支路的電阻值（每條支路不應超過0.5Ω）。38條待測支路不均勻的分布在產品的7組插頭中，其中有多條支路組成一整根導線，如何用四端子測試方法[1]將多條支路電路阻值快速準確的測試出來是本文的研究重點。

1目前小電阻測試方法簡介

1.1四端子檢測方法在多支路電阻上的應用

目前，電阻值自動測試設備通常利用四端子檢測方法，利用恒流源提供的恒流A，通過多路繼電器將恒流源切換至被測支路上，支路電阻R上產生直流電壓降V，將電流和電壓的電極分離，消除了引線和接觸電阻的阻抗，被測電阻R=V/A，通過微處理器進行數據處理后顯示電阻值，測試一條獨立的支路電阻后自動切換至下一支路進行測試，直至測試完所有的獨立的支路。

1.2 含3條支路導線阻值插頭的測試方法

如圖1中的插頭圖中有6個插針，3條線路相互獨立無交聯（A與A為一條待測試支路、B與B為一條待測試支路、C與C為一條待測試支路），為了實現自動測量需要引入繼電器，通常采用圖2所示的繼電器連接電路，通過前端3個繼電器組合的動作（每次僅有一個繼電器接通，另兩個關閉），可以將恒流源單獨的切換至每一條線路中，保證信號采集的準確性，進而保證線路測量的可靠性。

1.3本文涉及的檢測插頭線路連接關系

如圖3所示（本產品含有多段此電路需檢測，而且最多有14段組成一根導線），6個插針之間N1與N2為一條待測試支路、N3與N4為一條待測試支路、N5與N6為一條待測試支路，同時，N2與N3也是一條待測試支路，N4與N5也是一條待測試支路，此時無法采用開爾文4線檢測（四端子檢測）方法，即通過簡單的幾個前端繼電器就能將信號源完全的切換至待測試線路中。

2硬件組成

針對1.3存在的問題，本文給出了詳細的軟、硬件和電路設計設計方案;

2.1硬件組成

如圖4所示，硬件包括：微控制器、電源模塊、電壓放大器、信號源、繼電器、LCD顯示模塊及按鍵模塊。

2.4電路連接方案設計與原理介紹

2.4.1插頭內部待測試導線分類

如圖5所示，待測試的導線的連接關系如下：38根導線分為五組，第一組包括14根導線，14根導線首尾相連，共形成2個端點和13個中間點，令2個端點分別為A1和A15，13個中間點順序分別為A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A14;第二組、第三組、第四組相同，均包括3根導線，3個首尾相連，共形成2個端點和2個中間點，令2個端點分別為B1和B4，2個中間點順序分別為B2和B3;第五組包括15根導線，15根導線不相連;

2.4.2 整體連接關系如下：

如圖5所示，第一組的7個中間點，即A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14，分別與7個前端繼電器的COM端連接;第一組的另6個中間點及2個端點，即A1、A3、A5、A7、A9、A11、A13、A15，分別與8個后端繼電器的COM端連接;第二組的1個中間點和1個端點，即B2和B4，分別與2個前端繼電器的COM端連接，第二組的另1個中間點和另1個端點，即B1和B3，分別與2個后端繼電器的COM端連接;第三組、第四組與前端繼電器和后端繼電器的連接方式與第二組與前端繼電器和后端繼電器的連接方式相同;第五組的15根導線的一端均與一個前端繼電器的COM端連接，15根導線的另一端分別與15個后端繼電器的COM端一一對應連接;

2.4.3工作原理

2.4.3.1 系統工作原理

信號源的輸出端的正極與14個前端繼電器的常開接口端連接，后端繼電器的常開接口端與信號源的輸出端的負極或地端連接;所述信號源用于給當前待測量電阻的導線輸入10mA的恒定電流;所述電壓放大器的一端與信號源的輸出端的正極連接，另一端與信號源的輸出端的負極或地端連接;電壓放大器用于測量當前待測量電阻的導線兩端的模擬電壓，并將該模擬電壓進行放大后，傳輸給微控制器的AD采集單元;微控制器的AD采集單元接收到該放大后的電壓后，將該放大后的電壓發送給微控制器的控制單元，控制單元根據該電壓及信號源發出的恒定電流，計算得到當前待測量電阻的導線的電阻值，并將該電阻值發送給LCD顯示模塊，同時，給下一個待測量電阻的導線的兩端的前端繼電器和后端繼電器的低電平觸發端發送低電平信號，控制該前端繼電器和后端繼電器均處于閉合狀態，進而實現對下一個待測量電阻的導線進行電阻測量;其中，測量電阻時，38根導線中僅有一根導線有電流通過，即每次控制一個導線兩端的繼電器閉合;

2.4.3.2分時復用繼電器工作流程

以第二組的導線為例，令與B1連接的后端繼電器為第一后端繼電器，與B2連接的前端繼電器為第一前端繼電器，與B3連接的后端繼電器為第二后端繼電器，與B4連接的前端繼電器為第二前端繼電器;繼電器的工作原理如下：當第一后端繼電器為閉合時，第一前端繼電器閉合，第二前端繼電器和第二后端繼電器均斷開，此時，B1-B2導線所在回路導通，當前測量B1-B2導線的電阻;當第一前端繼電器閉合時，第二后端繼電器閉合，第一后端繼電器和第二前端繼電器均斷開，此時，切換為B2-B3導線所在回路導通，當前測量B2-B3導線的電阻;當第二后端繼電器閉合，第二前端繼電器閉合時，第一后端繼電器和第一前端繼電器均斷開，此時，切換為B3-B4導線所在回路導通，當前測量B3-B4導線的電阻;在此過程中，第一前端繼電器在不同時間段處于閉合狀態，可以分別測試B1-B2導線的電阻和B2-B3導線的電阻，實現了分時復用;第二后端繼電器在不同時間段處于閉合狀態，可以分別測試B2-B3導線的電阻和B3-B4導線的電阻，實現了分時復用;其中，在所有繼電器中，與兩根以上導線相連的繼電器均作為分時復用繼電器，實現了分時復用的功能;因此，在本實施例中，有11個前端繼電器和9和后端繼電器為分時復用繼電器;

4.3軟件實現

軟件流程如圖7所示。

5結束語

該檢測方法通過四端子測試方法，并依據本文設計的連接電路，通過前后端繼電器的設計，實現了整根電纜不同點之間的阻值的測試，該方法已在某產品上含有38根導線分為五組類型的整根導線上應用，此測試方法可向其它類似待測試導線推廣，具有廣闊的應用空間。