CN202339390U - 仪表测试线接触不良检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种仪表测试线接触不良检测装置，其包括采样控制信号发生器、第一级欠采样电路、第二级欠采样电路以及带通滤波器，采样控制信号发生器的第一输出端连接第一级欠采样电路的控制信号输入端，采样控制信号发生器的第二输出端连接第二级欠采样电路的控制信号输入端，第一级欠采样电路的信号输出端与第二级欠采样电路的信号输入端连接，第二级欠采样电路的信号输出端连接带通滤波器。本实用新型的优点在于成本低，能够将高频信号转变为低频信号，特别适用于元件检测装置中。

Description

仪表测试线接触不良检测装置

技术领域

本实用新型涉及仪表检测技术领域，特别涉及一种用于LCR电桥、低电阻测试、电池内阻测试等检测时的仪表测试线接触不良检测装置。 

背景技术

对于电阻、或电桥类的元器件，在生产完工时均需对其的是否合格进行检测。通常会采用仪表对其检测，该仪表上设置了四条测试线传输线，分别与仪表测试端的HC，HP，LC，LP连接，在各条测试线的另一端，将两条测试线的另一端连接至同一个夹持装置上，这样，每个夹持装置上连接了一条电压采样测试线和一条电流驱动测试线。使用时，将两个夹持装置分别夹持在被检测元件的两端，即可进行是否合格的检测。 

随着科技的进步，对检测仪器的测量准确性提出了更高的要求，由于测试线本身的接触不良或者断线造成的仪器测量结果的误差，致使合格率降低。这样也就增加了客户检测被测件出错的概率，很可能将不良品当作了良品使用，或者将良品判为了不良品丢弃。 

因此，目前，众多的客户都希望能够有这样一种手段，能够自动检测仪表测试线的接触是否可靠，从而能够大大减少测试被测件的误判情况。在现有的技术中，由于没有这样的手段，通常只能够由客户自己发现测试不对后，人工将测试线重新插进测量端口并查看测试数据是否正确，而这样的判断本身也可能存在问题。基于这样的需求和对产品性能的不断追求完善，我们设计出了这样一个用于测试线接触不良的检测电路， 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种仪表测试线接触不良检测装置，当采用仪表测试被测件时，如果四根测试线中的某一根接触不良或者断线，那么通过该检测装置即可检测出来，并通显示屏将测试线接触不良或断线的结果显示出来。 

实现本实用新型的技术方案如下： 

仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于，包括： 

信号放大模块，该信号放大模块将测试线电压采样端信号进行信号幅度的放大；以及 

基准信号源模块，该基准信号源模块提供一个与电压采样信号不同频率的交流波；以及 

电压采样信号合成模块，将接收的信号放大模块的信号与基准信号源的信号进行合成，得到电压采样端合成信号；以及 

电压采样比较模块，将电压采样信号合成模块输出的信号与一设定的正、负电压进行比较，从而得到电压采样端是否接触不良的比较信号；以及 

为测试线电流驱动端的采样信号的电流驱动信号模块；以及 

电流采样比较模块，将电流驱动信号模块输出的电流采样信号与一设定的正、负电平进行比较，从而得到电流驱动端是否接触不良的比较信号；以及 

电平转换器开关模块，将对电压采样比较模块以及电流采样比较模块这二者的输出信号进行电平的转换，使其信号符合CPU的电平信号，并将电平转换后的信号输出给CPU；以及 

CPU，对电平转换器开关模块输出的信号进行计数，从而判别出当前测试线是否存在接触不良的情况；以及 

显示器，接收CPU的输出信号，显示测试线接触的情况。 

采用了上述方案，本实用新型解决了目前阻抗测量方面由于测试线接触不良而导致的数据结果的偏差问题，这样大大减少了因此问题而造成的测量误差，提高了产品检验的合格率，提高了工作效率，从而降低了工作成本。选用一种与信号源不同频率的信号，从而来区分开哪路测试线接触不良。 

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图； 

图2为对应图1的电路原理图； 

图3为基准信号源模块另一实施方式 

图4为电平转换器开关模块的另一实施方式； 

附图中，1为信号放大模块，2为基准信号源模块，3为电压采样信号合 成模块，4为电压采样比较模块，5为电流驱动信号模块，6为电流采样比较模块，7为电平转换器开关模块，8为CPU，9为显示器。 

具体实施方式

参照图1，本实用新型的仪表测试线接触不良检测装置，包括： 

信号放大模块1，该信号放大模块将测试线电压采样端信号进行信号幅度的放大；以及基准信号源模块2，该基准信号源模块提供一个与电压采样信号不同频率的交流波；以及电压采样信号合成模块3，将接收的信号放大模块的信号与基准信号源的信号进行合成，得到电压采样端合成信号；以及电压采样比较模块4，将电压采样信号合成模块输出的信号与一设定的正、负电压进行比较，从而得到电压采样端是否接触不良的比较信号；以及为测试线电流驱动端的采样信号的电流驱动信号模块5；以及电流采样比较模块6，将电流驱动信号模块输出的电流采样信号与一设定的正、负电平进行比较，从而得到电流驱动端是否接触不良的比较信号；以及电平转换器开关模块7，将对电压采样比较模块以及电流采样比较模块这二者的输出信号进行电平的转换，使其信号符合CPU的电平信号，并将电平转换后的信号输出给CPU；以及CPU8，对电平转换器开关模块输出的信号进行计数，从而判别出当前测试线是否存在接触不良的情况；以及显示器9，接收CPU的输出信号，显示测试线接触的情况。下面对各模块的具体结构作出详细说明： 

参照图2，信号放大模块1包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2，一个第一电容C1和第一电阻R1串联后连接至第一运算放大器U1的同相输入端，第一电容C1的另一端悬空，使用时接收来自于测试线电压采样端信号，第二电阻R2和第三电阻R串联后一端接地，另一端连接在第一电容C1和第一电阻R1之间。第一运算放大器U1的反相输入端与一个第四电阻R4连接，第四电阻R4的另一端接地，在第一运算放大器U1的反相输入端与输出端之间连接一个第五电阻(R5)。第二运算放大器U2的反相输入端与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2的反相 输入端与输出端之间连接一个第七电阻R7。 

参照图2，基准信号源模块2包括基准信号源、充放电电路、以及高通滤波器，充放电电路连接基准信号源的输出端，高通滤波器的输入端连接充放电电路的输出端。基准信号源提供一个频率为2kHz，占空比为33.3％的5V方波信号。充放电电路由电阻R10、电容C3、电阻R11、电容C4组成，R10、电容C3构成第一次充放电电路，电阻R11、电容C4构成第二次充放电电路，高通滤波器由电容C5及电阻R12组成。当基准信号源输入信号时，对电容C3、电阻R10进行充放电，从而得到一个最低点为1V左右，最高点为3V左右的三角波信号。经过第一次充放电后的信号，该信号再对电阻R11，电容C4进行二次充放电，使得信号更加平滑。通过电容C5，电阻R12形成的高通滤波器，将直流电平隔离，从而得到一个有效值约50mV的2kHz交流波Vf，并将其输出到第三运算放大器U3的同相输入端。 

参照图3，基准信号源模块还可以采用如下电路进行替代，其包括时钟发生器，用于产生稳定精密的时钟信号；以及分频器，将来自于时钟发生器的信号转换为方波信号输出；以及计数器，将来自于分频器的方波信号转换为频率成倍数关系的PROM寻址信号；以及可编程序的只读存储器，将来自于计数器的信号转换为数字数信号；以及D/A转换器，将来自于可编程序的只读存储器的输出信号转换为模拟信号输出；以及运算放大器，将来自于D/A转换器输出的模拟信号转换为阶梯正弦波；以及低通滤波器，将运算放大器输出的阶梯正弦波转换为正弦波输出。该替代电路的工作方式为：从7.68MHz时钟发生器产生的高稳定精密时钟信号加至分频器输入，输出一个频率为20F(F为测试信号频率)的方波，再经过计数器获得频率成倍数关系的PROM寻址信号，在可编程序的只读存储器内存储了256点的数字形正弦波，在寻址信号作用下，输出的数字量送至8位D/A转换器，通过运算放大器将D/A转换器输出的电流信号变换为幅度最大为10Vp～p的阶梯正弦波，该正弦波经过低通滤波器，即得到一个标准正弦波。 

电压采样信号合成模块3包括第三运算放大器U3，该第三运算放大器U3的同相输入端与基准信号源模块2的输出端连接，第三运算放大器U3的反相输入端与信号放大模块1的输出端连接，在第三运算放大器U3的反相输入端与其输出端之间连接一个第八电阻R8，在第三运算放大器U3的输出端通过一个反馈电阻R9与信号放大模块连接。 

参照图2，电压采样比较模块4包括第一比较器U4、第二比较器U5，第一比较器U4的反相输入端通过第十三电阻R13与一个负5V的电压连接，一个接地的第十四电阻R14与第一比较器U4的反相输入端连接，第一比较器U4的同相输入端与电压采样信号合成模块的输出端连接。第二比较器U5的反相输入端与电压采样信号合成模块的输出端连接，第二比较器U5的同相输入端通过第十五电阻R15与一个正5V的电压连接，第二比较器U5的同相输入端还通过第十六电阻R16接地。 

参照图2，电流驱动信号模块5包括第一充放电电路，以及与该第一充放电电路连接的第二充放电电路。第一充放电电路由第六电容C6和第二十一电阻R21组成，第一充放电电路由第七电容C7和第二十二电阻R22组成，第六电容(C6)与第二十一电阻R21串联后接地，第七电容C7与第二十二电阻R22串联接地。同样地，通过两级充放电电路对输入的电流驱动信号进行充放电，输出的电流信号较为平滑。 

参照图2，电流采样比较模块6包括第三比较器U6、第四比较器U7，第三比较器U6的同相输入端通过第十七电阻R17与一个正电平连接，一个接地的第十八电阻R18与第三比较器U6的同相输入端连接，第三比较器U6的反相输入端与电流驱动信号模块5的输出端连接。第四比较器U7的同相输入端与电流驱动信号模块5的输出端连接，第四比较器U7的反相输入端通过第十九电阻R19与一个负电平连接，第四比较器U7的反相输入端还通过第二十电阻R20接地。 

参照图2，电平转换器开关模块7包括三极管Q1、第二十三电阻23、第二十四电阻24、第二十五电阻25，三极管Q1的基极与第二十四电阻24的一端 连接，第二十三电阻23的一端与连接电源，另一端与第二十四电阻连接，三极管Q1的集电极与第二十五电阻25的一端连接，第二十五电阻25的另一端连接电源，三极管Q1的发射极接地。 

参照图4，电平转换器开关模块7还可以采用光电耦合器进行替代。电压采样比较模块4和电流采样比较模块6的输出信号至光耦二极管的正端。当比较器信号为+5V高电平时，光耦二极管导通，光耦输出端三极管导通，输出给CPU的电平信号为零电平；当比较器信号为-5V时，光耦二极管截止，光耦输出端三极管截止，输出给CPU信号为高电平。由此可见，该电路能够完美替代图2中的三极管Q1。 

本实用新型的工作过程如下： 

仪器正常工作时，测试端HC，HP，LC，LP全部可靠与被测件连接，并且测试线的接触良好，此时，U3的输出Vo为1kHz的交流波，且信号幅度在V+，V-间，从而第一比较器U4，第二比较器U5输出为高电平，三极管Q1导通，输出给CPU的信号为低电平。表明测试线接触良好。 

当电压采样端测试线断开时，Vin无输入，第一电容C1浮空，基准信号源的输出电压Vf通过第三运算放大器U3上的反馈电阻R9形成正反馈，输出信号超出运放的正负电源，被削顶成为2kHz的±5V的方波，该方波信号超出设定的+5V，和-5V的范围，从而电压采样比较模块4输出结果为2kHz的方波信号，该信号使得三极管Q1不能导通，从而使得三极管输出给CPU的信号为一个2kHz的固定频率，通过CPU计数所得，从而判断出电压采样端测试线断开。 

当电流驱动端测试线断开，Vin(如图2)接地，电压采样信号合成模块3的输出电信号Vo为一小信号2kHz交流波，该电信号的范围在±5V之内，该信号不足以使三极管Q1导通。然而被测件上的电流在量程电阻上所采样的电压Vin1(如图2)却因为电流采样端测试线的断开而产生了突变，该信号与连接第三比较器的正电平，以及连接第四比较器的负电平进行比较，得到一个1kHz的方波信号，用于控制三极管Q1的导通，该信号输出给CPU，通过计数，检测出电流采样端测试线断开。 

如当电压采样端测试线断开后， $V02=(1-\frac{R7\×R5}{R6\×R4})\×V1,$ 这里使得R7×R5＝R6×R4，故而V02＝0；这样 $\mathrm{Vo}=(1+\frac{R8}{Z_{c2}})\×V_f,$ 输出信号频率为2kHz的波形。为使该信号超出比较电平的范围，从而能够依此来判别电压采样端测试线断开的问题，我们这里取R8＝50kΩ，电容C2＝1uF，这样Vo的输出幅度达到了±7.8V左右，已经超出了第三运算放大器U3的电源范围，故而输出结果被削顶到±5V，从而此时第三运算放大器U3输出Vo信号为一个2kHz的方波信号。 

下面以推导过程来表明本实用新型： 

参照图2，当仪器正常工作时，测试端全部可靠连接。Vin为1kHz频率，6毫伏有效值以下的正弦波，其通过第一电容C1，经第一运算放大器U1放大 $1+\frac{R5}{R4}$ 倍，得到信号V01；而V01与V1经过第二运算放大器U2的放大，得到信号V02，其之间关系为 $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×V1-\frac{R7}{R6}\×V01,$ 而 $V01=(1+\frac{R5}{R4})\×\mathrm{Vin},$ 从而  $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×V1-\frac{R7}{R6}\×(1+\frac{R5}{R4})\×\mathrm{Vin};$ 此外由于Vin很小，故而V1主要有电阻R3，反馈电阻R9分压而成，即 $V1=\left(\frac{R3}{R3+R9}\right)\×\mathrm{Vo},$ 所以  $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×\left(\frac{R3}{R3+R9}\right)\×\mathrm{Vo}-\left(\frac{R7}{R6}\right)\×(1+\frac{R5}{R4})\×\mathrm{Vin};$ 而V02经过第三运算放大器U3放大得到Vo，因此又存在如下关系 $V02=(1+\frac{Z_{C2}}{R8})\×V_f-\frac{Z_{C2}}{R8}\×\mathrm{Vo},$ 从而据此可以推得  $[\frac{Z_{C2}}{R8}+(1+\frac{R7}{R6})\×\left(\frac{R3}{R3+R9}\right)]\×\mathrm{Vo}=(1+\frac{Z_{C2}}{R8})\×V_f+\frac{R7}{R6}\×(1+\frac{R5}{R4})\×\mathrm{Vin};$ 这样最终Vo的输出信号即为Vf与Vin的合成信号，信号频率为1kHz，幅度且在+5V与-5V之间，故而最终第一比较器U4，第二比较器U5输出高电，而此时电流采样信号Vin1信号为毫伏级，信号频率为1kHz，幅度在V与-V之间，故而第三比较器U6，第四比较器U7输出为高电平，这样最终四个比较器的输出均为高电平，控制三极管Q1导通，从而输出给CPU的信号为低电平，表明所有测试线接触良好。 

当电压采样端测试线断开(接触不良)时，Vin没有信号输入，此时第一电 容C1浮空。 $V1=\left(\frac{R3}{R3+R9}\right)\×\mathrm{Vo},$ 而 $V01=(1+\frac{R5}{R4})\×V1,$ 从而 $V01=(1+\frac{R5}{R4})\×\frac{R3}{R3+R9}\×\mathrm{Vo};$ 而 $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×V1-\frac{R7}{R6}\×V01,$ 从而 $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×V1-\frac{R7}{R6}\×(1+\frac{R5}{R4})\×V1,$ 由此推导得  $V02=(1-\frac{R7\×R5}{R6\×R4})\×V1,$ 这里使得R7×R5＝R6×R4，故而V02＝0；这样 $\mathrm{Vo}=(1+\frac{R8}{Z_{c2}})\×V_f,$ 输出信号频率为2kHz，而由于此时Vo的峰峰值已经超出了第三运算放大器U3的正负电源范围，故而被削顶成±5V的2kHz的方波信号，此时的Vo已经超出了±5V的范围，故而第一比较器U4，第二比较器U5输出2kHz的方波信号。同时由于电压采样端断开(接触不良)时，电流采样端仍然接触良好，此时的电流采样电压Vin1仍然是正常信号，故而第三比较器U6，第四比较器U7输出信号仍然为高电平，其不影响第一比较器U4，第二比较器U5的输出信号，这样最终比较器的输出信号为2kHz，±5V的方波信号，其控制三极管Q1的不能导通，从而得到一个2kHz，0～5V的方波信号，并将其输出给CPU，通过计数，判断此时电压采样端测试线断开(接触不良)。 

当电流采样端测试线断开(接触不良)时，Vin＝0，故而此时V01＝0；所以可以推得 $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×V1,$ 而 $V1=\left(\frac{R3}{R3+R9}\right)\×\mathrm{Vo},$ 所以可得 $V02=(1+\frac{R7}{R6})\×\frac{R3}{R3+R9}\×\mathrm{Vo};$ 而 $V02=(1+\frac{Z_{C2}}{R8})\×V_f-\frac{Z_{C2}}{R8}\×\mathrm{Vo},$ 由此可以推得：  $[(1+\frac{R7}{R6})\×\frac{R3}{R3+R9}+\frac{Z_{C2}}{R8}]\×\mathrm{Vo}=(1+\frac{Z_{C2}}{R8})\×V_f,$ 此时Vo为一个2kHz的交流波，且信号幅度在V+，V-之间，从而第一比较器U4，第二比较器U5输出为高电平；同时，当DRIVE电流驱动端测试线断开时，电流采样电压信号发生变化，其幅度超出了V与-V之间的范围，从而比较器第三比较器U6，第四比较器U7输出为一个1kHz，±5V的方波信号，该信号控制三极管Q1的导通与否，从而得到一个1kHz，0到5V变化的方波信号，并将该信号输出给CPU，通过计数，从而判断出此时电流采样端测试线断开(接触不良)。 

Claims (10)

1.一种仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于，包括：

信号放大模块，该信号放大模块将测试线电压采样端信号进行信号幅度的放大；以及

基准信号源模块，该基准信号源模块提供一个与电压采样信号不同频率的交流波；以及

电压采样信号合成模块，将接收的信号放大模块的信号与基准信号源的信号进行合成，得到电压采样端合成信号；以及

电压采样比较模块，将电压采样信号合成模块输出的信号与一设定的正、负电压进行比较，从而得到电压采样端是否接触不良的比较信号；以及

为测试线电流驱动端的采样信号的电流驱动信号模块；以及

电流采样比较模块，将电流驱动信号模块输出的电流采样信号与一设定的正、负电平进行比较，从而得到电流驱动端是否接触不良的比较信号；以及

电平转换器开关模块，将对电压采样比较模块以及电流采样比较模块这二者的输出信号进行电平的转换，使其信号符合CPU的电平信号，并将电平转换后的信号输出给CPU；以及

CPU，对电平转换器开关模块输出的信号进行计数，从而判别出当前测试线是否存在接触不良的情况；以及

显示器，接收CPU的输出信号，显示测试线接触的情况。

2.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述信号放大模块包括第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)，一个第一电容(C1)和第一电阻(R1)串联后连接至第一运算放大器(U1)的同相输入端，第一运算放大器(U1)的反相输入端与一个第四电阻(R4)连接，第四电阻(R4)的另一端接地，在第一运算放大器(U1)的反相输入端与输出端之间连接一个第五电阻(R5)；第二运算放大器(U2)的反相输入端与第六电阻(R6)的一端连接，第六电阻(R6)的另一端连接第一运算放大器(U1)的输出端，第二运算放大器(U2)的反相输入端与输出端之间连接一个第七电阻(R7)。

3.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述基准信号源模块包括基准信号源、充放电电路、以及高通滤波器，充放电电路连接基准信号源的输出端，高通滤波器的输入端连接充放电电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述基准信号源模块包括：时钟发生器，用于产生稳定精密的时钟信号；以及

分频器，将来自于时钟发生器的信号转换为方波信号输出；以及

计数器，将来自于分频器的方波信号转换为频率成倍数关系的PROM寻址信号；以及

可编程序的只读存储器，将来自于计数器的信号转换为数字数信号；以及

D/A转换器，将来自于可编程序的只读存储器的输出信号转换为模拟信号输出；以及

运算放大器，将来自于D/A转换器输出的模拟信号转换为阶梯正弦波；以及

低通滤波器，将运算放大器输出的阶梯正弦波转换为正弦波输出。

5.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述电压采样信号合成模块包括第三运算放大器(U3)，该第三运算放大器(U3)的同相输入端与基准信号源模块的输出端连接，第三运算放大器(U3)的反相输入端与信号放大模块的输出端连接，在第三运算放大器(U3)的反相输入端与其输出端之间连接一个第八电阻(R8)，在第三运算放大器(U3)的输出端通过一个反馈电阻(R9)与信号放大模块连接。

6.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述电压采样比较模块包括第一比较器(U4)、第二比较器(U5)，第一比较器(U4)的反相输入端通过第十三电阻(R13)与一个负电压连接，一个接地的第十四电阻(R14)与第一比较器(U4)的反相输入端连接，第一比较器(U4)的同相输入端与电压采样信号合成模块的输出端连接；第二比较器(U5)的反相输入端与电压采样信号合成模块的输出端连接，第二比较器(U5)的同相输入端通过第十五电阻(R15)与一个正电压连接，第二比较器(U5)的同相输入端还通过第十六电阻(R16)接地。

7.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：电流驱动信号模块包括第一充放电电路，以及与该第一充放电电路连接的第二充放电电路。

8.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述电流采样比较模块包括第三比较器(U6)、第四比较器(U7)，第三比较器(U6)的同相输入端通过第十七电阻(R17)与一个正电平连接，一个接地的第十八电阻(R18)与第三比较器(U6)的同相输入端连接，第三比较器(U6)的反相输入端与电流驱动信号模块的输出端连接；第四比较器(U7)的同相输入端与电流驱动信号模块的输出端连接，第四比较器(U7)的反相输入端通过第十九电阻(R19)与一个负电平连接，第四比较器(U7)的反相输入端还通过第二十电阻(R20)接地。

9.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述电平转换器开关模块包括三极管(Q1)、第二十三电阻(23)、第二十四电阻(24)、第二十五电阻(25)，三极管(Q1)的基极与第二十四电阻(24)的一端连接，第二十三电阻(23)的一端与连接电源，另一端与第二十四电阻连接，三极管(Q1)的集电极与第二十五电阻(25)的一端连接，第二十五电阻(25)的另一端连接电源，三极管(Q1)的发射极接地。

10.根据权利要求1所述的仪表测试线接触不良检测装置，其特征在于：所述电平转换器开关模块为光电耦合器。

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