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基于PXI和PCI的程控电阻模块(1)
sophiaWang | 2017-09-11 10:36:54    阅读:35   发布文章

什么是程控电阻?

程控电阻设计用于对电阻型输出的传感器或可变电阻进行仿真,特别适合用于对发动机控制器等设备进行测试的系统。程控电阻最简单的形式是由一串电阻器与舌簧继电器、电磁继电器或固态继电器组合而成的电路。高精度多通道程控电阻适用于仿真应变片电桥等对阻值精度要求更高的应用。



程控电阻的选型

产品平台

  • 支持PCI和PXI两种常用的硬件平台

  • 利用LXI机箱可以通过以太网控制全部PXI电阻模块

通道数

  • 1~18个

阻值范围

  • 阻值选择范围广,从短路到几十M欧

  • 部分产品具有较小的阻值范围和极高的阻值分辨率,适用于仿真传感器和应变片

分辨率

  • 从2mΩ到10Ω

操作时间

  • 基于电磁继电器的模块,典型动作时间为3ms

  • 基于舌簧继电器的模块,典型动作时间为0.5ms

负载功率

  • 高精度程控电阻一般为100mW

  • 标准精度程控电阻一般为1W

  • 也提供高达15W的PXI程控负载模块(40-292)

最小电阻值

  • 需求的最小电阻值越低,继电器触点电阻与导线电阻的影响就越明显

  • 一般情况下,最小阻值低的产品相应的阻值范围小,阻值范围大的产品最小阻值也较高

准确度

  • 实现更高的阻值准确度需要经过良好的设计,热电动势的影响,并尽可能使用具有更高稳定性的电阻器件

校准端口

  • 校准端口允许用户无需拔下前面板连接器就可以检测通道电阻

  • 用户可以通过外部数字多用表对任意电阻通道进行高精度的4线制电阻测量



程控电阻的应用

传感器仿真

  • 温度传感器

  • 应变片仿真

  • 压力传感器仿真

  • 位置传感器仿真



在线阻值调整

  • 程控电阻可用于在生产测试阶段对元件参数进行优化的测试环境


负载电阻

  • 在测试中做功率负载

开关仿真

  • 用于在汽车ECU测试中仿真开关触点损坏或污染

故障注入

  • 在航空或汽车控制系统的测试中注入故障以测试各种故障容限



温度传感器仿真

  • 金属热电阻传感器

  • 半导体热敏电阻传感器

温度传感器是利用电阻随温度变化的特性制成的传感器,主要用于测量温度以及与温度有关的物理量,例如,压力(真空度)、流量、气体和液体的成分分析等。还可作为温度补偿、过负荷保护、火灾报警以及温度控制等。


(1)金属热电阻传感器-铂热电阻


铂热电阻用高纯铂丝制成

-200~0℃之间,其电阻数值和温度的关系为

Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]R00℃时铂电阻的阻值

0~650℃之间,其电阻数值和温度的关系为Rt= R01+At+Bt2 

ABC为铂电阻的温度系数

  • A=3.9687x10-3-1

  • B=-5.84x10-7-2

  • C=-4.22x10-12-4

在较窄温域内铂电阻与温度的关系可视为线性

  • Rt= R01+αt,α=0.00375

  • PT100R0= 100Ω

  • PT1000R0= 1000Ω

(2)半导体热敏电阻传感器


按热敏电阻的热电特性(阻值与温度的关系)可分为

  • 负温度系数热敏电阻(NTC):NTC的电阻率随温度的增加均匀地减小

  • 正温度系数热敏电阻(PTC):当温度超过某一数值后,PTC电阻率才随温度增加而迅速增加

  • 临界温度热敏电阻(CTR):当温度变化到某点时,CTR电阻率产生突变,突变的数量级为2~4


热敏电阻的特性是非线性的,只有在较窄的温域内才能视为线性。



电阻应变片式传感器


由电阻应变片和测量电路组成。其敏感元件的电阻随着机械变形(伸长或缩短)的大小而变化。广泛应用于测量力和力有关的一些非电参数(如压力、荷重、扭力、加速度等)。


一条长度为l ,电阻率为ρ ,截面积为A的金属导体,其电阻值为R=ρ l/A。


应变片常用于机械系统中来测试结构部件的伸展或压缩。仿真时需要极高的阻值分辨率、准确度、以及温度稳定性。



电位器式传感器


电位器式传感器可以把直线位移或转角位移转换成具有一定函数关系的输出电阻或输出电压,因此可以用来测量振动、位移、速度、加速度和压力等非电量参数。

由电阻元件(包括骨架和金属电阻丝)和电刷(活动触点)两个基本部分组成。


当有机械位移时,电位器的活动触点产生位移,改变了活动触点相对于电位参考点(0点)的电阻Rx或电压Ux,从而实现非电量(位移)到电量(电阻值或电压幅值)的转换。


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