基于LabVIEW的光敏电阻自动测试系统
摘要：基于LabVIEW的光敏电阻自动测试系统是由555定时器和光敏电阻构成的多谐振荡电路，把对光敏电阻阻值的测量归结为频率的测量，结合LabVIEW采集电路实现电阻对频率的测量，并自动完成测量值转换成电阻值以及显示而制作的一套完整的自动测试系统。系统通过外置LED灯作为光源，控制其电压的变化使输出光强发生改变，从而使电路中光敏电阻阻值发生变化，继而引起输出信号频率发生改变，通过LabVIEW采集卡采集，自动测试、记录并处理分析得出某个频率下对应的光敏电阻阻值，并对这些器件的性能进行研究并以曲线显示出来。
关键词：555定时器；LabVIEW；光敏电阻；自动测试系统
中图分类号：TN911.734文献标识码：A文章编号：1004373X(2012)
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0引言
光敏电阻器件是光信号转换类传感器，光敏电阻不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可，因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用［1］。本测试系统主耍用于光敏电阻的光照特性的研究，装置包含电路板的设计，电路的制作，信号的接收和采集电路，光电信号的控制等，由LabVIEW语言编写程序,并对这些器件的性能数据、脉冲进行处理分析等一系列过程，组成一个完整的可以对光敏电阻的特性
进行自动测试、记录、分析的系统。处理方法相对比较简单，系统可应用光电自动测试系统中的测量分析，它可广泛应用于为路灯监控、高压控制、温度监测、防盗等电子行业［24］。
1光敏电阻测量方案的实现及模块电路
电阻测量的方案很多，最基本的就是根据R的定义式来测量。根据R二U/I求电阻，这种测量方法要同时测出2个模拟量，不易实现自动化，因此，运用数字电子技术并结合当代最新科技成果，设计转换频率测电阻是目前的要求。很多仪表都是把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。基于此思路，把电阻的参数转换成频率信号，然后用LabVIEW程序采集计数后再运算并求出R的值并送显示，转换原理是555多谐RC振荡器。其实，这种转换就是把模拟量近似地转化为数字量，频率是LabVIEW程序很容易处理的数字量，这种数字化处理一方面便于使仪
表实现智能化；另一方面也避免了由指针读数引起的误差［59］。
1.1系统方案设计分析
本设计方案的整体框图如图1所示。采用由主控芯片NE555P组成的RC振荡电路把要测的电阻的阻值转换成频率值，然后由计算机LabVIEW程序采集检测频率值，再把频率值换算成电阻值送显。电阻的口动筛选是由键盘输入筛选要求的阻值大小及其允许的误差值，经软件把要求与测得的电阻值进行比较，把结果送显。自动测量信号并显示测得的阻值曲线图是由计算机LabVIEW程序控制外置电路LED灯电压变化，从而使其发光光强发生改变，以致其阻值大小产生变化，然后由软件逐步检测阻值并由软件
处理后以曲线图形显示在液晶屏上。
图2是一个由555时基电路构成的多谐振荡电路，由该电路可以测出量程在100Q〜1MQ的电阻。该电路的振荡周期为：T=tl+t2=(In2) (R+Rx)
C+(In 2) RxC
=(Tn2) (R+2Rx) C
(1)式中:tl为输岀高电平的时间;t2为输岀低电平的时间，则Rx二12
(In2) fC-12Ro
图2由555定时器组成的多谐振荡电路2信号釆集和处理
自动测试系统的信号采集处理为软硬件处理，通采集卡采集的来自振荡电路输出的电信号，经过设计的LabVTEW程序处理分析，最后把结果从液晶屏显示出来［10］。采集程序如图3所示。程序按顺序向A0口(模拟
输出，到LED)输出线性变化的N个电压值，输出每个电压值的同时555
定时器芯片的信号通过AI(模拟输入)采集到计算机，将信号进行傅里叶变换后得到频谱曲线。然后通过找出频谱曲线的最大波峰对应的横处标得到该信号的频率，最后把得出的N个频率代入公式中，就得到N个电压对应N个电阻的值的曲线。另用一个变阻箱代替光敏电阻并在光敏电阻阻值范围内取20个值进行输出频率的测量，画出关系图为一次函数曲线，用LabVIEW得出斜率与截距再代入主程序模块输岀理论曲线并与LabVIEW从光敏电阻采集得到的实验曲线进行对比。
用一个变阻箱代替光敏电阻接入电路并在光敏电阻的变化阻值范I韦I取20个值用示波器测量出每个阻值时的输出频率，并利用LabVIEW软件
实现两者关系截距与斜率的测量。通过编程，将第一步得出的结果带入主程序模块，接通系统软硬件器件点击运行。外置LED灯控制电路的电压的改变，导致发射光强的变化，振荡电路中光敏电阻的阻值也随之发生改变,即输出信号频率发生变化。由程序采集并处理，得出光敏电阻阻值与光强对应的外置电路电压的关系曲线，红色为理论参数下的UR曲线，白色为实际参数下的UR曲线，如图3所示。由图3的UR曲线图看出，在外置电压较小即LED未启动，其发出光强为零，此时光敏电阻阻值几乎不变，当当电压增加，即LED发出光强变大时，光敏电阻阻值迅速作出反应变化。图中红色曲线是根据理论公式：Rx二12（In 2）fC—12R〜1.432fC—12R相关理论参数代入程序而得出的理论曲线，图屮黄色曲线是根据Rf的实际相关关系而得出的公式：Rx二Af—B二687337. 66f-461. 54代入程序而得
出的曲线。
3结语
本设计基于LabVIEW的光敏电阻口动测试系统采用由555定时器组成的RC振荡电路把要测的电阻值转化成LabVIEW程序容易处理的频率信号,然后由采集卡实现对频率的采集测量，并由LabVTEW程序完成测量值的处理、显示。本设计的测阻电路比传统的电阻测量电路简单，可以广泛应用于各种控制系统中。
本设计中基于LabVIEW的光电自动测试系统有以下优点：
（1）解决手动测试系统测试造成的人为误差，测试较灵活、方便、快速，并且精确，具有良好的可靠性，电子电路部分原理简单，系统稳定
性高。
（2）运用LabVIEW界面编程软件可以得到一个完整一且美观的显示
界面，LabVTEW软件功能强大，对控制和分析上有相当的优势，统计和计算可以交給计算.