大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調(diào)電阻器技術(shù)，具體地，涉及一種大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器。
【背景技術(shù)】
[0002]電位器已在各種電路中廣泛應(yīng)用。其中，各種滑動電位器或變阻器雖可實(shí)現(xiàn)對電阻的無級調(diào)節(jié)，但其滑動觸頭易磨損從而嚴(yán)重影響電阻調(diào)節(jié)的精度、使用壽命，而且動態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)的響應(yīng)慢導(dǎo)致動態(tài)快速調(diào)節(jié)受限。為此，數(shù)字電位器在各種電路中得到了大量應(yīng)用。但現(xiàn)有的數(shù)字電位器仍存在諸多不足:電路復(fù)雜，例如，有1024個(gè)電阻檔的數(shù)字電位器就需要有1023個(gè)電阻;無法實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，即使現(xiàn)有電阻檔達(dá)1024個(gè)的數(shù)字電位器，名義分辨率僅
0.098% ,導(dǎo)致如其電阻調(diào)節(jié)的量程大則相鄰檔之間的電阻差過大，例如，如量程為O?2MΩ，即使對具有1024個(gè)電阻檔的數(shù)字電位器，其相鄰檔之間的電阻差也達(dá)約200ΚΩ，不能滿足對電位器電阻的高精度要求，因此，現(xiàn)有數(shù)字電位器的電阻量程一般較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器，其具有量程大、精度高、準(zhǔn)無級數(shù)字調(diào)節(jié)、動態(tài)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點(diǎn)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器，其特征在于，包括η個(gè)電阻、η個(gè)電子開關(guān)、一個(gè)控制模塊、電阻器第一接線端、電阻器第二接線端，其中，所述η個(gè)電阻串聯(lián)，所述η個(gè)電子開關(guān)依次分別與所述η個(gè)電阻并聯(lián)，所述控制模塊分別與所述η個(gè)電子開關(guān)相電路連接，電阻器第一接線端和第一個(gè)電阻與第二個(gè)電阻相連接端的另一端相連接，電阻器第二接線端和第η個(gè)電阻與第η-1個(gè)電阻相連接端的另一端相連接，所述η個(gè)電阻的電阻值組成的電阻值數(shù)列為等比數(shù)列，設(shè)Θ為該電阻值數(shù)列的公比、Rmax為欲實(shí)現(xiàn)的所述大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器的最大量程，所述η個(gè)電阻的電阻值依次為I Ω、Q1Q、Θ2Ω、...、θη-1Q，則η為對滿足關(guān)系式0nl = Rmax(0-l) + l的nl取整后的自然數(shù)，控制模塊通過控制所述η個(gè)電子開關(guān)中的一部分處于接通狀態(tài)，另一部分處于斷開狀態(tài)來高分辨率大量程地?zé)o級調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)所需的電阻器電阻值。
[0005]優(yōu)選地，所述η個(gè)電阻的電阻值數(shù)列的公比θ= 2，則控制模塊通過控制所述η個(gè)電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)分辨率為I Ω、量程范圍為0Ω?2η_1 Ω的電阻器電阻值的無級調(diào)節(jié)。
[0006]優(yōu)選地，所述控制模塊通過CAN總線或其它通信接口接收對電阻器電阻值的數(shù)字控制指令，記該指令的電阻值按向下取整后的無符號整數(shù)的η位二進(jìn)制表示為D。
[0007]優(yōu)選地，所述大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器還設(shè)有第η+1個(gè)電阻和第η+1個(gè)電子開關(guān)，其中，所述第η+1個(gè)電阻與所述的η個(gè)電阻串聯(lián)，所述第η+1個(gè)電子開關(guān)與所述第η+1個(gè)電阻并聯(lián)，所述控制模塊I通過PWM信號控制所述第η+1個(gè)電子開關(guān)，將所述第η+1個(gè)電阻和所述第η+1個(gè)電子開關(guān)的并聯(lián)電路的等效電阻動態(tài)調(diào)節(jié)在所述電子開關(guān)的導(dǎo)通電阻和所述第η+1個(gè)電阻的電阻值之間，實(shí)現(xiàn)毫歐級的電阻器電阻值或分辨率為毫歐級的電阻器電阻值的無級調(diào)節(jié);將所述電阻器第一接線端、第二接線端分別連接到這η+1個(gè)電阻的串聯(lián)電路的兩端。
[0008]優(yōu)選地，所述大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器還設(shè)有一個(gè)電流傳感器，所述控制模塊通過采樣所述電流傳感器輸出的電流信號與電阻器第一接線端和電阻器第二接線端之間的電壓并進(jìn)而據(jù)此計(jì)算的該電阻器的實(shí)際電阻值，采用PWM信號控制所述第η+1個(gè)電子開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對所述第η+1個(gè)電阻和所述第η+1個(gè)電子開關(guān)的并聯(lián)電路的等效電阻進(jìn)行閉環(huán)調(diào)
-K-
T O
[0009]優(yōu)選地，所述各電子開關(guān)為光電繼電器或其它隔離型電子開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)所述電阻器所連接的電路與所述控制模塊間的電氣隔離。
[0010]優(yōu)選地，所述電阻器第一接線端或電阻器第二接線端還串聯(lián)一個(gè)限流電阻。
[0011]優(yōu)選地，所述大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器還設(shè)有一個(gè)外殼，用于安裝所述的大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器的電路和其對外的接口。
[0012]優(yōu)選地，所述控制模塊還具有記憶存儲和自動恢復(fù)功能。
[0013]優(yōu)選地，所述控制模塊還設(shè)有自診斷功能。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:(I)本發(fā)明提出了電子開關(guān)與電阻并聯(lián)的方式和電阻的電阻值按等比數(shù)列設(shè)置的思想，改變了現(xiàn)有數(shù)字電位器中對電子開關(guān)的多選一控制模式而改用對各電子開關(guān)分別獨(dú)立控制的模式，從而在簡化了電路、降低了成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對電阻器電阻的毫歐級高分辨率和大量程的數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)，解決了現(xiàn)有數(shù)字電位器存在的大量程時(shí)電位器電阻值分辨率不高或電路復(fù)雜、不能無級調(diào)節(jié)、不易實(shí)現(xiàn)大量程的問題，也同時(shí)解決了現(xiàn)有各種滑動電位器或變阻器滑動觸頭易磨損從而嚴(yán)重影響電阻調(diào)節(jié)的精度、使用壽命以及動態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)的響應(yīng)慢導(dǎo)致動態(tài)快速調(diào)節(jié)受限的問題，同時(shí)具有超大量程、高精度、準(zhǔn)無級數(shù)字調(diào)節(jié)、動態(tài)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點(diǎn)。
(2)經(jīng)測試，本發(fā)明可調(diào)電阻器的電阻調(diào)節(jié)分辨率達(dá)二百萬分之一甚至更小，為現(xiàn)有數(shù)字電位器國際領(lǐng)先水平0.1%的2000倍以上且同時(shí)將電阻和電子開關(guān)的數(shù)量減少為其的五十分之一O
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0016]圖1為本發(fā)明大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器包括η個(gè)電阻Ro-Rn-^n個(gè)電子開關(guān)So?S^、一個(gè)控制模塊1、電阻器第一接線端2、電阻器第二接線端3，其中，所述η個(gè)電阻Ro?Rn-1串聯(lián)，所述η個(gè)電子開關(guān)So?Sn-1依次分別與所述η個(gè)電阻Ro?Rn-1并聯(lián)，所述控制模塊分別與所述η個(gè)電子開關(guān)So?Sn-1相電路連接，電阻器第一接線端2和第一個(gè)電阻Ro與第二個(gè)電阻R1相連接端的另一端相連接，電阻器第二接線端3和第η個(gè)電阻Rh與第η-1個(gè)電阻Rn-2相連接端的另一端相連接，所述η個(gè)電阻Ro?Rrrf的電阻值組成的電阻值數(shù)列為等比數(shù)列，設(shè)Θ為該電阻值數(shù)列的公比、Rmax為欲實(shí)現(xiàn)的所述大量程數(shù)字快速無級調(diào)節(jié)電阻器的最大量程，所述η個(gè)電阻的電阻值依次為I Ω、Θ4、Θ2Ω、...、θη-，則η為對滿足關(guān)系式Θη1= Rmax(Θ-1 ) + 1的nl取整后的自然數(shù)，如Θ = 2，欲實(shí)現(xiàn)Rmax = 2MΩ，滿足該式的nl = 20.9,則η=21，實(shí)際Rmax=2.1ΜΩ，從而近似實(shí)現(xiàn)了Rmax，控制模塊I通過控制所述η個(gè)電子開關(guān)So?Sm中的一部分處于接通狀態(tài)，另一部分處于斷開狀態(tài)來高分辨率大量程地?zé)o級調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)所需的電阻器電阻值。
[0019]所述η個(gè)電阻的電阻值數(shù)列的公比θ= 2，則控制模塊I通過控制所述η個(gè)電子開關(guān)S0?Sh實(shí)現(xiàn)分辨率為i Ω、量程范圍為0Ω?(2η_1) Ω的電阻器電阻值的無級調(diào)節(jié)。所述電阻值數(shù)列的公比θ = 2、所述電阻及電子開關(guān)的個(gè)數(shù)為n = 31，控制模塊I通過控制所述η個(gè)電子開關(guān)So?Sr1實(shí)現(xiàn)分辨率為I Ω、量程范圍為O Ω?2147ΜΩ的電阻器電阻值的無級調(diào)節(jié)。當(dāng)需設(shè)計(jì)為更大量程時(shí)，將所述電阻和電子開關(guān)的個(gè)數(shù)η增大即可，如η = 35時(shí)該量程范圍即達(dá)0Ω ?34359ΜΩ。
[0020]所述控制模塊I通過CAN總線或其它通信接口接收對電阻器電阻值的