本實用新型涉及一種電位器碳片測試儀，尤其涉及一種具有電阻分選測量功能的電位器碳片測試儀。

背景技術：

電位器是一種可調(diào)的電子元件，由一個電阻體和一個轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成，用于調(diào)節(jié)電壓和電流的大小，用途十分廣泛。碳膜電位器的電阻體是用經(jīng)過研磨的碳黑，石墨，石英等材料涂敷于基體表面而成，碳膜電位器制作工藝簡單，具有分辯力高，耐磨性好，壽命較長等特點，是目前應用最廣泛的電位器。

碳膜電位器的生產(chǎn)需要對碳片進行印刷、檢測及裁切。一直以來，碳片的檢測都是一項難題。傳統(tǒng)的檢測方法是通過人工抽樣測量印刷碳片阻值，并利用人眼檢測中心抽頭是否與碳片短路。這種檢測方法準確度較差，效率極低，雖然可以達到90％以上合格率，但是仍然不能保證完全合格，會增加后續(xù)產(chǎn)品的廢品率。因而，目前急需研發(fā)一種高效、經(jīng)濟的新型檢測方法，用以降低電位器的制作成本，提高生產(chǎn)效率。

近年來，市場上出現(xiàn)了一些利用傳統(tǒng)模擬開關構(gòu)成的新型檢測設備，實現(xiàn)了碳片檢測自動化，效率較高。然而，模擬開關內(nèi)阻、漏電流不足等因素導致其在低阻和高阻測量范圍內(nèi)誤差較大，無法滿足電位器的精度要求。目前雖然有些廠家生產(chǎn)出了高速高精度的檢測儀器，但其價格過于昂貴，無法滿足經(jīng)濟性的要求。

通過走訪工廠可知，生產(chǎn)電位器碳片都是200路一起印刷。國內(nèi)目前對電位器碳片的合格檢測方法一般有兩種，一種是通過購買的進口機器進行檢測，但進口機器價格昂貴，效果也不是非常的好，速度比較慢。還一種方式就是采用人工抽檢，對200路電位器碳片板的四個角落上的電位器碳片進行檢測，如果這四個合格，就認為整個電位器碳片板上200個電位器碳片均合格，這種方法一般可以保證90％以上的合格率，但中間一些由于印刷問題導致的不合格品無法檢測出來。如果購買商對于碳片合格率要求高，生產(chǎn)商此時只能通過人工對每個電阻器碳片進行檢測，費時費力。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對以上問題，本實用新型提出一種具有電阻分選測量功能的電位器碳片測試儀。

技術方案：為實現(xiàn)上述設計目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種具有電阻分選測量功能的電位器碳片測試儀，包括人機交互模塊、恒流源、恒流源切換電路、基準電壓源、線性電源、切換陣列和針床測試板。

人機交互模塊包括液晶顯示區(qū)、電源開關、功能選擇開關、按鍵區(qū)、機械夾具接口 和信號輸出口。液晶顯示區(qū)的顯示內(nèi)容包括當前工作狀態(tài)、設定阻值、設定阻值單位、正負向誤差范圍、檢測狀態(tài)、不合格路徑和測量值。按鍵區(qū)包括確定按鍵、返回按鍵、左右鍵、上下鍵、單位按鍵和校準按鍵。

恒流源由差動放大器及反饋運算放大器構(gòu)成；恒流源切換電路采用電磁繼電器實現(xiàn)檔位切換；基準電壓源電路采用基準電壓源芯片；線性電源電路包括工頻線性變壓器、第一線性穩(wěn)壓器件、第二線性穩(wěn)壓器件、第三線性穩(wěn)壓器件、第四線性穩(wěn)壓器件和電感；切換陣列為200路切換陣列；針床測試板包括切換陣列輸出測試端和定位孔。

有益效果：本實用新型采用自動化智能檢測方式自動及時準確地檢測電位器印刷碳片電阻體阻值是否在允許誤差范圍內(nèi)，電位器碳片的允許位差一般為±20％，同時檢測碳片中心抽頭焊片是否與碳片電阻體短路。該測試儀測量精度高，滿足電位器生產(chǎn)檢測需求，同時測量儀成本較低，可適用于實際生產(chǎn)。

本實用新型在電位器碳片測試儀的基礎上增設了電阻分選測量功能，保證電阻分選測量儀具有成本低，精度高，測量范圍寬的優(yōu)點，可高速測量分選電阻，測量速度可達每秒種60次左右，完全滿足生產(chǎn)線需求，精度非常高，可以達到千分之幾上，完全可以滿足普通碳膜電阻以及精度百分之一的金屬膜電阻的生產(chǎn)測量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作流程圖；

圖2是人機交互模塊示意圖；

圖3是恒流源電路圖；

圖4是恒流源切換電路圖；

圖5是基準電壓源電路圖；

圖6是線性電源電路圖；

圖7是切換陣列示意圖；

圖8是針床測試板示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術方案作進一步的說明。

本實用新型是一臺高精度、高速度、低成本的電位器碳片測試儀，采用自動化智能檢測方式自動及時準確地檢測電位器印刷碳片電阻體阻值是否在允許誤差范圍內(nèi)，電位器碳片的允許位差一般為±20％，同時檢測碳片中心抽頭焊片是否與碳片電阻體短路。該測試儀測量精度高，滿足電位器生產(chǎn)檢測需求，同時測量儀成本較低，可適用于實際生產(chǎn)。

本實用新型在電位器碳片測試儀的基礎上增設了電阻分選測量功能，保證電阻分選測量儀具有成本低，精度高，測量范圍寬的優(yōu)點，可高速測量分選電阻，測量速度可達 每秒種60次左右，完全滿足生產(chǎn)線需求，精度非常高，可以達到千分之幾上，完全可以滿足普通碳膜電阻以及精度百分之一的金屬膜電阻的生產(chǎn)測量。

本實用新型所述的具有電阻分選測量功能的電位器碳片測試儀的硬件部分包括人機交互模塊、恒流源、基準電壓源、線性電源、切換陣列和針床測試板；其工作流程如圖1所示。

如圖2所示是本實用新型所述的具有電阻分選測量功能的電位器碳片測試儀的人機交互模塊，包括液晶顯示區(qū)、電源開關、功能選擇開關、按鍵區(qū)、機械夾具接口和信號輸出口。

液晶顯示區(qū)的具體顯示內(nèi)容含有：

(1)當前工作狀態(tài)，顯示當前工作于功能一或功能二下；

(2)設定阻值，顯示000-999范圍內(nèi)數(shù)值；

(3)設定阻值單位，顯示Ω、KΩ或MΩ；

(4)正、負向誤差范圍，顯示00-99范圍內(nèi)數(shù)值；

(5)檢測狀態(tài)，功能一模式下顯示合格或不合格，功能二模式下顯示負超、正超或合格；

(6)不合格路徑，在功能一工作模式下，當碳片板出現(xiàn)不合格路徑時，顯示001-200范圍內(nèi)路徑值；

(7)測量值，顯示碳片阻值或電阻阻值，共四位，前三位顯示數(shù)值，后一位顯示單位。

電源開關用于控制測量儀是否接通電源，打開開關后，儀器進入工作，液晶顯示屏亮。功能選擇開關：當開關1按下時，進入功能一工作狀態(tài)，液晶上當前工作狀態(tài)顯示功能一；當開關2按下時，進入功能二工作狀態(tài)，液晶上當前工作狀態(tài)顯示功能二。

按鍵區(qū)具體包括：

(1)確定按鍵：確定完成當前設定項操作；

(2)返回按鍵：返回操作上一次設定項，重新設定；

(3)左、右鍵：在對設定阻值及正、負向誤差范圍進行設定時，選擇當前設定位；

(4)上鍵：對選定的設定位數(shù)值進行加1處理，數(shù)值是0到9循環(huán)，不進位、不借位；

(5)下鍵：對選定的設定位數(shù)值進行減1處理，數(shù)值是0到9循環(huán)，不進位、不借位；

(6)單位按鍵：對單位進行設定，選擇項在Ω、KΩ或“MΩ內(nèi)循環(huán)顯示；

(7)校準按鍵：用于電阻分選測量前的歸零校準。

機械夾具接口用于接入機械夾具，測量儀可通過機械夾具連接機械手。信號輸出口 在測量儀背部，用于接外部設備或功放，增加儀器的擴展性能，儀器根據(jù)檢測狀態(tài)欄給出不同信號。

本發(fā)明所述的具有電阻分選測量功能的電位器碳片測試儀的功能操作流程具體為：

功能一電位器碳片檢測的操作流程為：

(1)電源開關打開后，按下開關1進入功能一工作模式；

(2)按確定按鍵，對所測碳片需要設定的阻值進行設定，阻值設定范圍為000至999，設定值在液晶顯示屏上的設定阻值欄顯示；

(3)再按一次確定按鍵，對剛才所設定阻值的單位進行設定，有三檔可選Ω、KΩ或MΩ，通過單位按鍵進行單位切換；

(4)再按一次確定按鍵，對所測碳片的正向允許誤差進行設定，設定值由液晶顯示屏上的正向誤差范圍欄顯示；

(5)再按一次確定按鍵，對所測碳片的負向允許誤差進行設定，設定值由液晶顯示屏上的負向誤差范圍欄顯示；

(6)在以上設定過程中，當要重新設定上一項時，按返回按鍵；

(7)用戶將需要測試的200路電位器碳片板放入設備中的針床測試板上，對準定位孔，再按一次確定按鍵，裝置啟動氣動按壓設備，自動多路掃描碳片板，檢測電位器碳片板各路碳片的電阻體阻值是否在設定的允許誤差范圍內(nèi)，同時檢測各路碳片的中心抽頭焊片是否與碳片的電阻體短路；

(8)若200路碳片全部合格，液晶顯示屏上檢測狀態(tài)欄顯示合格，測量值欄顯示所測碳片的阻值，信號輸出口給出合格信號；若200路中任一路不合格，液晶顯示屏上檢測狀態(tài)欄顯示不合格，同時不合格路徑欄顯示不合格的路徑值，若有多個不合格路徑，則循環(huán)顯示這些路徑值。檢測工人可根據(jù)顯示的不合格路徑值對碳片板進行檢查、修補。

功能二傳統(tǒng)碳膜金屬膜電阻分選測量的操作流程為：

(1)電源開關打開后，按下開關2進入功能二工作模式；

(2)根據(jù)生產(chǎn)需求，測量儀設有機械夾具接口用于接入機械夾具，測量儀可通過機械夾具連接機械手，為提高測量精度，測量前需將兩個機械手短接，再按下校準按鍵，儀器自動進行內(nèi)部歸零校準，去除機械夾具、機械手及線路阻值；

(3)隨后按一次確定按鍵，對所需分選出的電阻阻值進行設定，阻值設定范圍為000至999，設定值在液晶顯示屏上的設定阻值欄顯示；

(4)再按一次確定按鍵，對剛才所設定阻值的單位進行設定，有三檔可選Ω、KΩ或MΩ，通過單位按鍵進行單位切換；

(5)再按一次確定按鍵，對所需分選出電阻的正向允許誤差進行設定，設定值由液晶顯示屏上的正向誤差范圍欄顯示；

(6)再按一次確定按鍵，對所需分選出電阻的負向允許誤差進行設定，設定值由液晶顯示屏上的負向誤差范圍欄顯示；

(7)在以上設定過程中，當要重新設定上一項時，按返回按鍵；

(8)結(jié)束以上設定后，機械手接觸電阻，對電阻進行測量分選，測出符合設定要求的電阻；

(9)當機械手所接觸電阻低于設定范圍，則檢測狀態(tài)欄顯示負超，同時機械手將該電阻放入不合格箱中；當機械手所接觸電阻高于設定范圍，則檢測狀態(tài)欄顯示正超，機械手將該電阻放入不合格箱中；當機械手所接觸電阻在設定范圍內(nèi)，檢測狀態(tài)欄顯示合格，同時蜂鳴器長響，機械手將電阻放入合格箱中；

(10)在以上三種狀態(tài)下，液晶屏上測量值會實時顯示當前接觸電阻阻值，以供人工監(jiān)控。同時在各狀態(tài)下，信號輸出口也會根據(jù)檢測狀態(tài)欄對外輸出不同信號，供外擴設備接收。

如圖3所示是恒流源電路圖。恒流源由差動放大器A1及反饋運算放大器A2構(gòu)成，差動放大器選用INA105，反饋運放選用OP07。基準電壓V_REF加于差動放大器INA105正相輸入端，V_REF為2.5V，該電壓控制負載R1輸出電流量Io，差動放大器INA105反相輸入端直接接地。R1上的電壓為輸入電壓V_REF，產(chǎn)生恒定的負載電流Io。

電阻阻值分為六檔，對應六種恒流源：25mA、2.5mA、250uA、25uA、2.5uA、250nA，通過檔位進行切換。恒流源屬于小電流轉(zhuǎn)換器，當需要高電流輸出，如25mA時，需用三極管實現(xiàn)擴流。

如圖4所示是恒流源切換電路圖，采用電磁繼電器(Relay)實現(xiàn)檔位切換。由于電阻檔位設有100KΩ～1MΩ、1MΩ～100MΩ兩檔，因此對應需要有2.5uA及250nA的恒流源。在微電流情況下，若使用半導體開關器件實現(xiàn)檔位切換則存在漏電問題，影響測試精度，所以采用電磁繼電器實現(xiàn)檔位切換。

如圖5所示是基準電壓源電路圖，采用基準電壓源芯片ADR441，解決了溫漂問題，很好的保證了精度。

如圖6所示線性電源電路圖，包括傳統(tǒng)工頻線性變壓器、第一線性穩(wěn)壓器件A3、第二線性穩(wěn)壓器件A4、第三線性穩(wěn)壓器件A5和第四線性穩(wěn)壓器件A6，第一線性穩(wěn)壓器件A3選用L7812，第二線性穩(wěn)壓器件A4選用L7912，第三線性穩(wěn)壓器件A5選用L7805，第四線性穩(wěn)壓器A6選用LM1117-3.3V，并使用電感L1對模擬地與數(shù)字地進行隔離處理。該線性電源降低了紋波，且不引入噪聲。

如圖7所示是切換陣列示意圖，為200路切換陣列。在實際生產(chǎn)中，電位器碳片的允許誤差一般為±20％，較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品允許誤差為±10％，因此測試電位器碳片的精度無需像測試碳膜金屬膜電阻一樣達到0.1％的精度，1％的精度已經(jīng)足夠。因此多路切換陣 列的設計，無需像設計恒流源切換電路時考慮漏電流問題，可利用半導體開關器件進行開斷控制，在待測碳片高端選擇低漏電的CJ2302N溝道MOS型場效應管，當需對某一路碳片進行檢測時，導通該路開關器件，通過恒流源對其進行測試。裝置在對碳片板進行自動檢測時，各路開關器件依次導通，實現(xiàn)各路碳片依次檢測。

如圖8所示是針床測試板示意圖，包括切換陣列輸出測試端和定位孔，進行碳片檢測時，將碳片板對準定位孔，針床測試板上各路碳片自動接入測試端進行碳片測試。

本實用新型一機多用，既能實現(xiàn)電位器碳片板的質(zhì)量檢測，也能實現(xiàn)碳膜金屬膜電阻的分選測量，靈活性高，極大地節(jié)省了工廠儀器設備的投入。