什么是可编程电阻？
市场和科技力量
可编程电阻模块的分类和参数介绍
需要更高的精度
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仔细想想，我们的日常生活中有很多传感器控制的场景。传感器可以保证冰箱里的食物保持低温，外出跑步时用智能手机计算步数，甚至可以保护交通事故。传感器包我们的个人生活中，如商业、航空/国防、医疗和其他领域。
所有这些传感器都增加了测试的复杂性，因为你需要模拟基于传感器响应的电路板。将实际传感器合并到测试夹具中通常是不现实的，因此Pickering Interfaces该公司在自动化测试程序中发布了外部硬件产品来替换这些真实的传感器。本文将讨论传感器仿真，如何选择这些产品，并展示几个传感器仿真的实际应用案例。Pickering在设计可编程电阻方面有15多年的历史，Pickering具有专业知识和产品深度，能在传感器驱动的产品测试中发挥重要作用。
顾名思义，它是一种可以通过测试程序改变值的电阻器。可编程电阻板卡可插入模块化测试设备(如PXI)。也可以通过USB独立设备由以太网控制。
对于大多数可编程电阻模块，输出电阻值通过使用继电器开关短路一系列电阻来改变。继电器可以是舌簧继电器、电磁继电器或固态继电器。每个继电器都有不同的优缺点，我们稍后会讨论这部分。
可编程电阻在范围、功率、精度和分辨率方面有多种选择。本文的目的是帮助您理解这些差异，并为在特定的测试需求中选择正确的可编程电阻模块提供指导。
因此，在实际测试中，您是否使用可编程电阻模块来模拟传感器？当您的传感器在设计测试过程中需要改变其输出电阻时，您可以使用该技术模拟任何类型的传感器。这些传感器包括大多数不同类型的传感器，如测量温度、高度、光纤和应变。
作为测试策略的一部分，通过模拟取代实际应用中的传感器，可以通过创建更小的测试系统来降低成本；例如，如果您在测试中使用实际的温度传感器，您需要一个烤箱或不同的热源来响应传感器。应变片还需要安装能使应变片弯曲的机械夹具。这样，测试系统不仅会变大，而且与传感器仿真相比，反应也会变慢。
因此，可编程电阻是为了提供一个更简单的测试系统，占用更少的空间，响应更快，可重复使用准确。
今天的传感器市场如此之大，可以肯定的是，如果你的产品没有与传感器结合，它很快就会被淘汰。据估计，到2025年，仅压力传感器的市场规模就将接近120亿美元(Source: Grand View Research)。包括上述大部分类型的传感器在内的全球汽车传感器市场，到2023年将成为360亿美元的市场(Source: Grand View Research)。这种市场估计表明，传感器技术将持续很长时间，我们还需要测试这些传感器的控制器。
在如此多的产品中，传感器仿真测试也很可能成为您测试策略的一部分。将最终产品和产品中的集成传感器作为试验台通常是不现实的。这里的原因很明显：如果我正在测试一个EMU(发动机管理单位)以实际汽车为试验站的一部分是不现实的。为了测试EMU，为了保证被测单元的正常运行，需要模拟传感器的温度、气流、高度等参数。
在上图中,您会看到一个基于PXI可编程电阻器(pickering interface40-295系列产品，其他厂家也会有类似的产品)。以其中一个通道为例，我们看到它是由多个电阻和各个继电器连接在一起的。理论上，当所有继电器都关闭时，串联电阻值为0欧姆。由于每个继电器和PCB电阻本身就很小。
当每个继电器打开时，电阻链的输出电阻值会发生变化。当一个或多个电阻继电器打开时，电阻板卡的输出电阻值等于串联电阻的电阻值。电阻模块可提供8、12、16和24。电阻模块的电阻链越长，分辨率越高，分辨率模块上的输出通道越少。
上图是pickering该品牌的40-262模块是高精度测试应用而设计的高精度程控电阻模块。它的设计类似于上面提到的电阻链，它有一个粗调的电阻链(如左下图所示的通道示例)。此外，一个数字电位器(微调)和一个了解电阻链的电阻值和精度的软件，模块可以微调设置正在编程的通道。该配置提供了比标准电阻链大的数量级电阻设置。高精度电阻模块的分辨率低至2毫欧姆，精度为0.03%，而标准电阻链的分辨率为25毫欧姆，精度为±0.3%。
高精度程控电阻的成本高于标准精度程控电阻，由于精度的增加，通道数量会更小。但如果实际应用需要这种精度，该系列产品是市场上的好选择。
对于非常简单的传感器测试要求，有些模块不能指定电阻值。您可以联系您的供应商，根据您的测试需要选择特定的电阻值或自己制作。如果您决定自己做，请注意建议的功率值，以确保模块消耗的功率值。
有些版本的可编程电阻在每个电阻上都有两个继电器，以避免在测试过程中注入故障。这些继电器可以用来模拟传感器短路或开路。需要注意的是，固定电阻模块意味着智能应用程序。当电阻模块需要较宽的电阻范围时，成本也会上升，以便在未来的应用中重复使用。
电位计模拟模块是通过将两个电阻链连接在一起设计的，如左上图所示。您的测试程序应该提高电阻链中的一个电阻值，并减少另一个电阻链的值，就像电位计的工作原理一样。您还可以通过硬件连接两个通道。
最后，我们还有一个专门为特定传感器类型配置的可编程电阻模块。两种最常见的模拟，一种是RTD（Resistive Temperature Detector），另一种应变片仿真中的电阻桥臂电路。这些模块有一个软件驱动，可以允许您设置温度或者平衡桥臂电路的程序值。仿真器的设置可以再该值的上下进行调整，用来仿真应变片的扩展或压缩。(如右上图所示）
需要提出的一些附加特性是通过隔离电阻通道或短路电阻通道来为测试设备提供接近0Ω的电阻值。这使得可编程电阻模块可以通过短路或开路的形式来仿真与传感器之间的不良连接，进一步为实际测试通过程序注入故障。
如果需要设置为高精度，就需要找一款带有校准端口的电阻模块。在左图的示意图中，校准端口是一个多路复用器，使得这个校准端口可以每次切换到任一通道。链接一个高精度的DMM模块到这个端口，就可以允许用户为测试程序验证每次需要设置的值。
根据制造商的不同，还有一个特性也许会对您有利。一些可编程电阻模块具有一些闲置的继电器，可以允许您对电阻模块重新进行配置。这些包括
- 串联或并联两个电阻链，用来扩展电阻的通道范围或者提高其分辨率。
- 添加一个固定的电阻进行切换，用来提供一个偏移电阻。
- 添加额外的故障条件。
在一个模块化的测试平台中，这就像在一个机箱槽位中有两个模块，它可以为另外的仪器或者开关释放一个槽位。
下一节，我们重点看一下关于可编程电阻的性能参数介绍，并介绍几篇案例供大家参考。