制做一个程控电阻箱的方案

meitao605 · 发表于 2011-9-21 14:14:48

小弟需要做一个程控电阻箱， 0.01---9999.99可调的。共60个电阻进行切换，不同的电阻这间应该用什么样的元件进行切换啊，使用继电器的话好像导通电阻太大了，几十个毫欧的电阻，会让小范围的输出电阻偏差比较大。如果使用MOS管好像导通电阻可以很小，但是电路又比较复杂。大家有没有什么好一点的建议啊？

cqfeiyu · 发表于 2011-9-21 14:20:23

还是买现成的电阻信号发生器吧,不知道如何实现的,反正不是通过一大堆电阻实现的.

freshorange · 发表于 2011-9-21 14:20:26

误差要求多少？低电阻量程用四端口切换可以做到。

meitao605 · 发表于 2011-9-21 14:28:09

回复【1楼】cqfeiyu
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就是现成的没有啊？可不可以推荐一个？

meitao605 · 发表于 2011-9-21 14:30:12

回复【2楼】freshorange
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误差要求小于0.1欧，也就是0.1欧要是准确的，0.01欧可以不准。四端口切换是什么意思？有相关资料和网页参考一下吗？麻烦。

wangjiati · 发表于 2011-9-21 15:18:04

电阻使用二进制格式定做.. 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 使用继电器切换. 继电器的触点一定要选好.

迟一些时间,我也想开源做一个...

meitao605 · 发表于 2011-9-21 15:21:07

回复【5楼】wangjiati 叶子
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你用的办法可以大大节省电阻，和继电器。多谢，所以你的建议就是使用高质量的继电器了：-) 谢谢。

packer · 发表于 2011-9-21 15:28:06

回复【5楼】wangjiati 叶子
电阻使用二进制格式定做.. 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 使用继电器切换. 继电器的触点一定要选好.
迟一些时间,我也想开源做一个...
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WK,居然还有别人做。
我做了一个，10-100k范围，最小10欧，所以对继电器导通电阻不敏感，就是电阻太难调准了，81920欧。准备买个5位半的表

packer · 发表于 2011-9-21 15:40:30

贴个当时画的原理图，继电器用2003驱动

(原文件名:relay.JPG)

wangjiati · 发表于 2011-9-21 15:45:03

回复【8楼】packer
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校准是最大的难度... 但是和数控负载比..他也是有绝对优势的.

huayuliang · 发表于 2011-9-21 15:46:22

电阻，定做。。。

shja995 · 发表于 2011-9-21 16:04:20

搞个双掷继电器控制和外部输入和内部输入，微调引入反馈，采用内部高精度稳压供电、采样检测电压，实时调节到和设定值一样，再切换继电器到外部。
至于粗调，可以用多个量程数字电位器芯片组合。
又省钱，精度又高，还不用定制元件。。。

packer · 发表于 2011-9-21 16:16:32

回复【11楼】shja995
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没理解，怎么微调

packer · 发表于 2011-9-21 16:23:35

回复【9楼】wangjiati 叶子
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那是，我做了8块这样的小板，用串口通讯，可以用pc控制，装在一个盒子里。功耗刚刚的，时间久了，继电器微微发热，用了12v/2A开关电源

DSX_MCU · 发表于 2011-9-21 16:35:59

有意思。

shja995 · 发表于 2011-9-21 16:46:13

采用一个内部的参考电源，要求纹波小，将电源通过一个调_教好的精密电阻串入对应电阻网络，另一端接地。
简单来说，就是把电阻网络当一个电阻，内部提供一个电阻（算上继电器的接触电阻，阻值已知），串联起来，供电，采用连接点的电压。
通过AD采样电阻网络接精密电阻的接口电压换算电阻网络的阻值，并根据目标阻值调节数字电位器芯片，芯片都有误差，只有通过反馈调节才更准。
要做到普通精度的话，AD采样和数字电位器芯片要求都不高的，就是档位差别大，最好内部精密电阻多弄几个，按量程用继电器切换，
以便误差最小。
如果要做到0.01Ω精度的话，对AD采样器件和数字电位器芯片的分辨率要求比较高，数字电位器芯片的阻值搭配也很重要。

当然，如果要输出一个类似9000.02Ω，还要小数点后面精确的话是做不到的，估计用电阻加继电器也不可能实现。这个方案的精度主要是
参考AD采样的位宽，如果是12BIT的，估计在0.05%左右。

ma_gaap_7 · 发表于 2011-9-21 17:15:07

mark

not_at_all · 发表于 2011-9-21 18:57:02

都是直接用波段开关切换电阻的至于接触电阻，看开关质量吧！还有从工艺解决！
不要把简单问题复杂化加上什么电子控制之类，稳定性还差，最原始的方法反而最好
你想更标准，放弃电阻箱，考虑用标准电阻吧！

还有，电阻箱长期没用的话，用之前要旋转几次，减少接触电阻的有规程的

packer · 发表于 2011-9-21 19:30:41

回复【17楼】not_at_all
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你没理解我们的设计需求，前提就是要程控。
上位机发阻值下来，电阻箱就能输出相应阻值，而不是靠人掰来掰去。

我设计的初衷是给个工装用的，24小时开机测试，电阻按某种规律自动变化。

不是我们想把问题复杂化，而是设计需求放这了

meitao605 · 发表于 2011-9-21 19:34:29

回复【15楼】shja995
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我感觉你讲的办法十分不错，闭环控制才能保证精度。但是数字电位器不是有多档吗？档与档之间，有不少的电阻差值，这样的话精度在很大程度上难以保证的吧。

谢谢你。我觉得我可以按你的思路去做。

meitao605 · 发表于 2011-9-21 19:35:56

回复【18楼】packer
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对的，正如你所说。我也是要用在自动控制中，需要被电脑控制输出相应阻值的。所以确实是比较麻烦，而且也没有找到相关设备来购买。谢谢你的建议，我感觉使用继电器的话，在0.1欧这个程度可能精度比较难以保证。

kevinzcp · 发表于 2011-9-21 19:35:58

买个现成的电阻箱，加两个步进电机，想要多少就旋多少。
http://twsz.net/html/2004718142344-1.Html

packer · 发表于 2011-9-21 19:55:53

回复【19楼】meitao605
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开始我也觉得他的思路很好，可是不能每次先断开微调，调好在接入电路。难道要做2套，一套接在系统，另一套做buffer？

小电阻是很难做。我连1欧都没敢用，直接上10欧

packer · 发表于 2011-9-21 20:00:19

回复【21楼】kevinzcp
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我还真想过这方法，可2电机不够，要6个一起动啊，否则阻值突变太大。

freshorange · 发表于 2011-9-21 20:35:55

一般高精度低电阻值电阻是四端接口的；如图所示；采用继电器切换四条连线可做的很高准确度。

四端电阻 (原文件名:T1modGXXJcXXcxe8.__110413.jpg_310x310.jpg)
可以参考这个网页的四端口电阻箱http://www.ietlabs.com/decaderes-1/decade-resistor/1433.html

两端口的电阻箱http://www.ietlabs.com/decaderes-1/decade-resistor/hars.html

你要求0.1欧姆要准确，指标是多少？还有其他档位误差多少？这些指标定了才能考虑你的设计；两端口的电阻箱由于有开关的接触电阻（零位电阻），绝对值精度是做不高的，大约1%，相对值则可以很高。

100欧姆以下一般推荐用四端口接线来进行高精度测量的。
模拟电阻的方法可以参考福禄克的5500A 的电阻设计方法，高阻值时精度可达到0.01%，低阻时会提供四端口接法。

locky_z · 发表于 2011-9-21 20:56:40

你拆过电阻箱就知道，它里面的旋转开关接触面很可靠，面积又多
而继电器想达到电阻箱旋转开关的接触电阻，我估计很难
还是从10开始吧

另外一个想法是用MOS管+电路，做一个有源电阻，用电路检测它两端的电压和电流，使V/I等于你的设定值，

longtanshan · 发表于 2011-9-21 22:27:22

市面上有相关的设备（）你可以参考！我认为LS说的都很难达到精确性和稳定性！在网上搜索“电子合成电阻”相关论文吧！对你有帮助！
发个图供你参考！

单片机程控电阻的实现 (原文件名:1240451_b.jpg)

not_at_all · 发表于 2011-9-21 23:00:22

假如不是很频繁切换的话，我有一个比较抠门的办法，依然采用机械式电阻箱，但是采用步进电机驱动，当然，要加上一个东西定位。
电阻箱开关的弹力较大。

not_at_all · 发表于 2011-9-21 23:05:29

回复【19楼】meitao605
回复【15楼】shja995
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我感觉你讲的办法十分不错，闭环控制才能保证精度。但是数字电位器不是有多档吗？档与档之间，有不少的电阻差值，这样的话精度在很大程度上难以保证的吧。
谢谢你。我觉得我可以按你的思路去做。
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数字电位器能做到毫欧级吗？

wangjiati · 发表于 2011-9-21 23:26:22

回复【27楼】not_at_all
假如不是很频繁切换的话，我有一个比较抠门的办法，依然采用机械式电阻箱，但是采用步进电机驱动，当然，要加上一个东西定位。
电阻箱开关的弹力较大。
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这样看起来有点四不像... 数控分两类: 1. 数控负载. 2. 数控模拟电阻箱.触点使用继电器(无非就是代替了手动触点).

packer · 发表于 2011-9-22 00:12:34

回复【29楼】wangjiati 叶子
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哈哈，看过菜篮子机箱，这不算什么，倒是很有diy乐趣

不过，27楼的方法可不便宜。6档电阻箱要200，步进电机加驱动也要200以上，还有机械部分，定位什么的。
一点都不抠门，体积还很大

freshorange · 发表于 2011-9-22 13:39:43

参考资料：FLUKE 5500A 服务手册中的模拟电阻原理；
5500A校准源服务手册ourdev_678586IAQ7QW.pdf(文件大小:3.06M) (原文件名:5500a___smeng0600.pdf)

night_0309 · 发表于 2011-9-22 15:17:50

回复【3楼】meitao605
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有现成的这东西叫做电子负载，安捷伦的十多万

gongnn · 发表于 2011-9-22 15:21:47

那么多继电器，电流很大啊，几个安培啊，这个我做过，不实用。

not_at_all · 发表于 2011-9-22 20:04:33

回复【30楼】packer
回复【29楼】wangjiati 叶子
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哈哈，看过菜篮子机箱，这不算什么，倒是很有diy乐趣
不过，27楼的方法可不便宜。6档电阻箱要200，步进电机加驱动也要200以上，还有机械部分，定位什么的。
一点都不抠门，体积还很大
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想做到毫欧级而且保证精度  不算高了
步进电机定位不难做，要求不高，知道零位就行  搞个带缺口圆盘+光电检测就行  不需要编码盘
虽然很山寨，而且不好看，但是很实用       当然  ，卖产品就....呵呵

大家大致有两种方案：（亮点在于：毫欧级）
一是继电器切换（触电越多，精度越不保证，每次接触的电阻都会有所不同，累加起来就很大了）
二是电子负载（你能做到毫欧级吗？或许可以，但是成本肯定很高，对稳定要求太高）

yishan97 · 发表于 2011-9-22 22:49:55

这个不是很了解，不过校准难度比较大吧

meitao605 · 发表于 2011-9-23 09:30:23

回复【33楼】night_0309
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我需要的功率很小，我查了一下，这种电子负载可能是用在大功率的测试上面吧。另外。。介个太贵了吧，1W左右还可以承受。。这么贵买不起啊。

atl0402 · 发表于 2011-9-23 09:45:59

我也对模拟电阻感兴趣，试验过一下没有结果就放在一边了

meitao605 · 发表于 2011-9-23 09:54:51

回复【32楼】freshorange
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我仔细看过了这个手册，好像并没有模拟电阻的原理啊。只有输出RTD电阻的相关参数啊？具体在哪里？

freshorange · 发表于 2011-9-23 13:32:56

回复【39楼】meitao605
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这里有模拟电阻、电容的原理图

(原文件名:5500.jpg)

(原文件名:5500c.jpg)

这个模拟电阻的功率、电压范围是有限制的，主要用于校准温度表、万用表、电阻表之类测量仪器；准确度看下表：0.009%

(原文件名:r.jpg)

meitao605 · 发表于 2011-9-24 20:53:58

回复【40楼】freshorange
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非常清楚了，应该一般检验仪都是类似的原理，受教了。多谢。

asj1989 · 发表于 2011-9-24 21:16:14

我也想做一个这样的东西

kingsabbit · 发表于 2011-9-24 21:27:07

不太可行吧

freshorange · 发表于 2011-9-26 01:09:17

回复【43楼】kingsabbit 电子白菜
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福禄克的东西相信没人会质疑他们的数据的。 5500A大约二十几万，改进型5520 三十几万。

(原文件名:5500a.gif)

again · 发表于 2011-9-26 08:34:00

用MOS，原理参考电子负载

zhangsusu · 发表于 2013-3-15 04:48:29

packer 发表于 2011-9-21 15:28
回复【5楼】wangjiati 叶子
电阻使用二进制格式定做.. 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 819 ...

我做的方案是不用校准电阻集成了一个几百元的数控电桥输出前测试一下输出值作为实际输出值

zhangsusu · 发表于 2013-3-15 04:52:16

zhangsusu 发表于 2013-3-15 04:48
我做的方案是不用校准电阻集成了一个几百元的数控电桥输出前测试一下输出值作为实际输出值 ...

如果指定一个输出值那么就先达到名义输出值然后在这个二进制附近找一个最接近的作为实际输出这样规避温飘和继电器接触阻抗

475627406 · 发表于 2013-3-15 09:32:01

回去用电脑看看

制做一个程控电阻箱的方案

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