电阻分检仪课程设计

1、电阻分检仪实训报告院（系）名称: 信 息 工 程 学 院 专 业 班 级: 学 号: 学 生 姓 名: 指 导 教 师: 2013年12月11日摘 要现代生活日新月异,人们一刻也离不开电。在用电过程中就存在着用电安全问题,为了避免事故发生,就要求经常测量各种电器设备的电阻值。判断其绝缘程度是否满足设备需要，判断其绝缘程度是否满足设备需要。 电阻分检仪实验应用三端集成稳压器W7805和W7905，电压跟随器和窗口比较器LM324，74LS86作为异或门，发光二极管，电阻和必要的保护电路，组成了电阻分检电路，实现了能够快捷的选出一级电阻的功能，有相应的LED发光显示，并制作样机。利用了现代集成芯片

2、技术，利用恒流源电路、使用高精度双积分式A/D转换器，输出精度高，检测准确。采用三又二分之一位LED大数显读数直观清晰：上下限可以任意设定，使用方便，实现了自动化、智能化。关键词：A/D转换器、稳压器、比较器。一、设计目的 通过电阻分检仪电路的设计、安装和调试，要求学会： （1）正负5V直流稳压源的设计、运算放大器、数字集成电路、电阻、电容来设计电阻分检电路； （2）掌握电阻分检仪电路的工作原理及调试方法。二、设计任务要求 1、设计任务 设计一个电阻分检电路，能快捷地选出一级电阻，并有相应的LED发光显示。 2、设计要求 本课题主要完成以下几个部分的设计： 直流电源电路：为系统各部分提供稳定、

3、可靠的直流电。 检测电路：把被测电阻与标准电阻串联进行比较，并对于检测的信号进行分析比较。 显示电路：在终端显示出各种检测信号状态。 设被测元件阻值为Rx，标准电阻为Rn，则电路测量情况为： 若Rx（10.05）Rn时， LED1红灯发光；LED3黄灯不发光。 若Rx（10.05）Rn时， LED1红灯不发光；LED3黄灯发光。 若0.95RnRx（1+0.05）Rn时，LED2绿灯发光，表示为一级电阻。三、基本原理 1、电路框图 2、工作原理（1）直流电源电路 直流电源由电源变压器、桥式整流电路、滤波器、稳压电路等四个组成部分组成。 本系统所需的是5V的直流电，因此要利用变压器将220V的市

4、电先降至合适的交流电压（本电路需先降至15V交流电压），然后再将变压器次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。 桥式整流电路作用是利用具有单方向导电性能的整流元件将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。 滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。 稳压电路的作用使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。电源稳压常采用三端集成稳压器，本设计可以采用三端集成稳压器W7805和W7905，它具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格低廉，只有三个引出端子，分别接输入端、输出端和

5、公共端，基本上不需外接元件，而且内部有限流保护、过热保护和过压保护电路，使用方便、安全。(2）检测电路 本电路主要用LM324作为电压跟随器和窗口比较器；74LS86作为异或门。 电源给出5V直流电压送到检测电路，为了防止四运放芯片LM324因电源接反时两电源相互串通或所接信号过高损坏芯片，这里特加了D1、D2（利用二极管的单向导电性）加以保护。 选择器部分，应用四运放LM324作为跟随器和窗口比较器。A1电压跟随器实现阻抗变换，A2、A3组成窗口比较器。 检测原理：由门限电压与阻值的关系，求出上下门限电压。经电压比较器输出两个不同电平，即高电平和低电平。当待测电阻与标准电阻相串联比较送入跟随

6、器，两个不同电平经窗口比较器送出电信号使相应发光二极管导通发光。 当标准电阻改变时或当电源电压改变时，也不影响电阻选择的精度。电路工作原理如下：A1的输出电压Ux随Rx阻值的增大而增大（电压跟随器）。当Ux大于UR1时，必定也大于UR3，此时A3和A2的输出电压均为UOH，因此D5导通发光，而D6和D7截止不亮，反之当Rx较小使Ux小于UR1时，必定也小于UR3 ，此时A3和A2输出电压均为UOL，因此D5和D6截止，D7导通发光。当 UR3UxUR1时，UO2=UOH,UO3=UOL,因此D5和D7均截止不亮，而D6导通发光。根据以上分析，当Ux与UR1和UR2满足以下条件时： Rx=1.0

7、5Rn, Ux=UR1 Rx=0.95Rn, Ux=UR2就能利用发光二极管正确指示被测电阻 是否符合选择要求。按电路图可得式：化简得： 只要在R1,R2,R3中选定一个电阻值，便可由上列式求出另两个电阻值。例如：取R1=10K,则R3=10K,R2=526 不论Rn取何值，Rx的选择范围都是(0.951.05)Rn，因此，同一选择器可以用来选择任意标准值的电阻，只要改变Rn即可。（3）显示电路 该电路由异或门与三个发光二极管组成。四、元器件的选择1、 LM324集成运放 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图6所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源

8、共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图6（a）所示的符号来表示，它有5个引出脚,其中“Vi-”、“Vi+”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端LM324主要参数 电压增益： 100dB 单位增益带宽： 1MHz 单电源工作范围： 3V-30V DC 每个运放功耗：（V+=5V时） 1mV/op.Amp 输入失调电压： 2mV（最大值7mV） 输入偏置电流： 50nA-150nA 输入失调电流： 5nA-50nA 输入共模电压范围： 0-V+-1.5V DC（单电源时） V-V+-1.5V DC（双电源时） 输出电压幅度： 0-V+-1.5V DC（单电

9、源时） 输出电流： 40mA 放大器间隔离度： -120dB（f0:1kHz-20kHz） 电路特点 可以用+5V电源工作，此时能与TTL逻辑电路兼容，即单电源工作； 可以用+15V电源工作，此时能与任何运放兼容； 可以作中等电流驱动器，输出电流40mA，吸入电流5mA； 输入阻抗高，频带宽。 由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。 电压跟随器 电路的主要特点是：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1 电路的作用：具有缓冲、隔离、提高带载能力，完成阻抗匹配的功能。 输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到

10、阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲，起到承上启下的作用。2、74LS86 集成电路74LS86是一片四2输入异或门电路，其引脚图如下所示： 异或门电路有两个输入端，1个输出端。当两个输入端中只有1个是高电平时，输出端则为高电平；当输入都是低电平或都是高电平时，输出端才是低电平。逻辑关系式为 五、电路设计原理图：六、PCB图总结许多科学实验都离不开电，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，因此，如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了许多不精确的人为操作，取而代之的是精确的微机控制，而我们所要做的就是在实验开始前