[发明专利]一种网络型电桥测电阻实验仪及操作方法

说明书

本发明公开了一种网络型电桥测电阻实验仪，其特征在于，该实验仪包括外壳，所述外壳上表面嵌设有倍率波段开关、波段开关、检流计以及待测电阻接口端，所述外壳内部设置有处理器、第一数字电阻、第二数字电阻、第三数字电阻、固定电阻以及电源模块，所述倍率波段开关和波段开关成均与处理器内置模拟电压转换器连接，所述第一数字电阻与固定电阻串联构成第一电桥臂，所述第二数字电阻、第三数字电阻及待测电阻依次串联构成第二电桥臂，第一电桥臂和第二电桥臂之间并联检流计，并且两个电桥臂均与电源模块连接，所述第一数字电阻、第二数字电阻和第三数字电阻则分别与处理器连接。

技术领域

本发明属于电子电路测试技术领域，具体涉及一种网络型电桥测电阻实验仪及操作方法。

背景技术

惠斯通电桥是一种比较方法测量电阻的仪器，测量时将被测量与已知量进行比较得到测量结果，不从测量电路吸取电流，因而测量精度比较高。尽管各种电桥测量对象不同，构造各异，但基本原理和思想方法大致相同。因此，惠斯通电桥测电阻是大学物理实验中经典保留实验，如图1所示，是惠斯通电桥的原理图，图中R1、R2和R0是已知阻值的电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角A和B之间接电源E，对角C和D之间接检流计G，就像桥一样接通两边。

但实际教学中，由于学生人数的增加，任课老师无法监督每个学生的实验操作过程，导致过程考核成绩没有区分度，影响教学效果。传统型电桥通过滑动变阻器改变标准电阻R_0，经过长时间使用会出现滑动触头磨损和锈蚀，导致接触不良。实验操作过程中均是模拟物理量，易受外界干扰。

发明内容

针对上述存在的不足，本发明提出一种网络型电桥测电阻实验仪及操作方法，解决了传统设备易受干扰、不稳定以及无法自动监测与评判学生的操作过程等缺点。

本发明采用的技术方案是：

一种网络型电桥测电阻实验仪，该实验仪包括外壳，所述外壳上表面嵌设有倍率波段开关、电阻波段开关、检流计以及待测电阻接口端，所述外壳内部设置有处理器、第一数字电阻、第二数字电阻、第三数字电阻、固定电阻以及电源模块，所述倍率波段开关和电阻波段开关成均与处理器内置模拟电压转换器连接，所述第一数字电阻与固定电阻串联构成第一电桥臂，所述第二数字电阻、第三数字电阻及待测电阻依次串联构成第二电桥臂，第一电桥臂和第二电桥臂之间并联检流计，并且两个电桥臂均与电源模块连接，所述第一数字电阻、第二数字电阻和第三数字电阻则分别与处理器连接。

优选的，所述第一电桥臂与检流计之间连接有第二运放电压跟随器，所述第二电桥臂与检流计之间连接有第一运放电压跟随器，所述检流计的两端分别连接一个差分运算放大器的正极输入端和负极输入端，所述差分运算放大器的输出端与处理器内置模拟电压转换器连接。

优选的，所述外壳内部还是设置有WIFI通信模块，所述处理器通过WIFI通信模块与外部上位机实现通信。

优选的，所述处理器采用STM32F103RCT6处理器，所述WIFI通信模块采用高度集成的esp8266 WIFI联网芯片。

优选的，所述电阻波段开关包括1Ω波段开关、10Ω波段开关、100Ω波段开关及1000Ω波段开关，将倍率波段开关、1Ω波段开关、10Ω波段开关、100Ω波段开关及1000Ω波段开关的各触点串联电阻，并首尾接入0V和3.3V电压，处理器通过采样各触点电压的大小，即可识别出倍率波段开关、1Ω波段开关、10Ω波段开关、100Ω波段开关及1000Ω波段开关的各触点所对应的刻度位置，确定实验中的倍率选项以及电阻刻度值的大小。

优选的，所述第一数字电阻和第二数字电阻采用AD5272-20K数字电阻，其最大电阻20K欧，离散间隔数1024，所述第三数字电阻则采用AD8400-1K数字电阻，最大电阻1K欧，离散间隔数256；所述固定电阻的电阻值为200欧。

一种网络型电桥测电阻实验仪的操作方法，包括以下步骤：