视频加载中...
一、前言
这是一个可编程电阻箱，QR10，售价在 700多元。我使用它应用在一个电路矫正设备中。下面准备使用 MCP4017 电子变阻器替代它，为了达到相同的目的，设计一个隔离电路，把 MCP4017与控制电路之间在电源和控制线方面都进行隔离。以期能够达到替代 QR10的目的。下面来设计这个电路。
二、电路设计
电路的核心是 STM32F103单片机，一方面控制 MCP4017，一方面和微机相连。电源部分，包括一个隔离电源，它为后面MCP4017电路提供隔离5V电源。单片机通过光耦，输出 MCP4017的 I2C 总线控制命令。这是隔离电阻的设计原理。
▲ 图1.2.1 测试电路原理图
▲ 图1.2.2 测试PCB
设计单面测试电路板，适合一分钟制板。一分钟之后，得到测试电路板。电路板制作的非常完美。
三、焊接测试
焊接电路板，清洗之后进行调试。使用 弹簧夹子将 ST-LINK 接入单片机。下载测试软件之后，可以看到 LED 开始闪烁。
▲ 图1.3.1 MCP4017 控制协议
单片机使用了 IO 口来模拟 I2C 总线，通过软件编程，根据 MCP4017的 I2C 总线控制协议，发送 电阻设置命令，下面通过 DM3068测量对于不同的 设置命令，输出的电阻大小。
▲ 图1.3.2 MCP4017设置与实测电阻
绘制出MCP4017 电阻与设置之间的关系，它们之间呈现非常好的线性关系。昨天测试中，没有使用隔离，测量得到的电阻出现较大的误差。对比可以看到，在 设置数值 小于 30 的时候，两者之间还是非常好的吻合。超过 30之后，没有进行隔离的电阻就呈现比较大的误差了。具体是什么原因，现在还不得而知。
使用线性拟合，得到MCP4017的拟合曲线。计算出实际电阻与线性拟合公式之间的误差。可以看到这个误差在 负200到100 之间。
▲ 图1.3.3 输出线性误差
四、静态电压
看到有朋友在前天的视频后面询问了一个问题。那就是MCP4017的 W,B端口 分别对地线的电压是多少。是否这个电压对于后级放大电路存在影响。这个问题，我也非常关心。下面测量一下这个电压数值。
使用万用表测量 W端口和地线之间的电压 。这个电压大约为 41.6mV，改动测量 B端对地线之间的电压，这个电压为 45mV 左右，数值在跳动。测量对地之间的电流，可以看到这个电流不到 1nA。非常小。测量 W,B 和地线之间的电阻。超出了万用表的量程。这说明如果W,B上的电压在 0V和VCC之间，它们基本上与地线之间是绝缘的。对于普通的电路没有影响。
※总 结 ※
本文测试了隔离状态下的 MCP4017 电子变阻器的特性，利用光耦传递 I2C 控制命令，MCP4017输出电阻与控制数据之间呈现非常好的线性关系。线性误差在 200欧姆之内。电阻的滑动端与固定端和地线之间基本上是绝缘的。这为后面测试电路中，使用它替代电阻箱打下了实验基础。
参考资料
[1]
隔离电压信号源的设计-CSDN博客: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136777816
[2]
??TLP113?LTC2644: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136650016