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電阻電容電感測試儀的設(shè)計與制作
時間:2022-02-09 06:22:01
電容器的充電時間t1和放電時間t2分別為:充電時間t1=0.7RC;放電時間t2=0.7RC。所以多諧振蕩器的周期T為:T=t1+t2=1.4RC,。 由于單片機的定時器的最大時間為65536us,因此我們選擇電容C為0.1 μF。圖7電阻測量電路圖

3.3.2 電容測量模塊 測量電容采用的RC振蕩電路與測電阻的振蕩電路完全一樣。 誤差分析:有|△Cx/Cx|=|△f/f|+|△C/C|。 已知|△f/f|能滿足1%以下的精度,而精密的金屬膜電阻,其阻值的變化率|△R1/R1|亦滿足1%左右的精度。這樣電容的測量精度也可以做的比較高。注意:由于建立RC穩(wěn)定振蕩的時間較長,在測量電容和電阻時,應(yīng)在顯示穩(wěn)定后再讀取參數(shù)值。3.4 電感測量模塊 在測量電感電容值時,傳統(tǒng)的測量大都采用交流電橋法和諧振法。然而這些方法通常采用刻度讀數(shù),讀數(shù)不夠直觀。著眼于對傳統(tǒng)測量方式的改進,基于LC振蕩電路原理,結(jié)合以AT89S52單片機為核心的頻率測量電路,測量電感。 利用普通的CMOS反相器構(gòu)成一個皮爾茲CMOS緩沖振蕩器,通過測量頻率來間接測量電感,并且測量值與電感的內(nèi)阻基本無關(guān)。本電路設(shè)計簡單,無需調(diào)試即可正常工作。其原理圖如圖4所示。

誤差分析:因為所以|△L/L|=|2△f/f|+|△C/C| 由此可見,因為|2△f/f|相當小,|△L/L|的精度主要取決于電容值的穩(wěn)定性,從理論上講,只要|△C/C|小于1%,|△L/L|也就能達到相應(yīng)的水平。一般而言,電容的穩(wěn)定性,特別是像獨石電容一類性能比較好的電容,|△C/C|都可以滿足小于5%的要求,這樣誤差精度就能保持在-5%~+5%以內(nèi)。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 AT89S52有兩個定時器/計數(shù)器T0和T1。初始化程序?qū)0設(shè)置為計數(shù)器,T1設(shè)置為定時器。T0是工作在計數(shù)狀態(tài)下,對輸入的信號進行計數(shù),但對工作在計數(shù)狀態(tài)下的T0,最大計數(shù)值為fOSC/24,由于fOSC=12MHz,因此,T0的最大計數(shù)頻率為500KHz。T1工作在定時狀態(tài)下,最大定時時間為65ms,達不到1秒的定時,所以采用定時50ms,共定時20次,即可完成1秒的定時功能。頻率計開始工作或者完成一次頻率或周期的測量,程序都進行測量初始化。測量初始化模塊是用來設(shè)置1602液晶顯示、工作寄存器、中斷控制和定時/計數(shù)器的工作方式的。 系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法。整個程序由初始化模塊、測量電感模塊、測量電容模塊、測量電阻模塊、測量實時時鐘模塊、測量電感品質(zhì)因數(shù)模塊、測量頻率模塊、記錄并保存數(shù)據(jù)模塊等各種功能模塊組成。上電后,進入系統(tǒng)初始化模塊,系統(tǒng)軟件開始運行。在執(zhí)行過程中,根據(jù)選擇分別調(diào)用各個功能模塊完成對應(yīng)的物理量測量。

5 實測結(jié)果 為了衡量這次設(shè)計的電阻電容電感測試儀的工作情況和測量精度,我們對系統(tǒng)進行了試驗,利用自制的測試儀對電阻、電容和電感的測量結(jié)果分別如表1、表2和表3。

6 結(jié)論 由于電路的增益很高,非常容易起振,即使在不接入電感的情況下,電路也會由于分布參數(shù)而起振。我們用了2個15cm長的線,接兩個鱷魚夾,直接短路的時候,電路的輸出頻率穩(wěn)定在502kH,折算出分布電感為2μH左右。這表明該測試儀最低只能勉強測出5μH。但是,如果電感值稍大,測量值還是比較準確的。 考慮到存儲空間的限制,在ROM中只存儲3k個數(shù)據(jù),實際分辨率為3.4%,測量小阻值的電阻器或者小容量的電容器誤差比較大,所以本系統(tǒng)適合測量阻值較大的電阻器和容量較大的電容器。 該測試儀操作步驟簡便,智能性強,誤差較小并且性能穩(wěn)定,數(shù)據(jù)顯示一目了然,已在實驗室使用。

關(guān)鍵詞: 單片機 電感 電阻 電容

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