电感测试仪数字化测量原理测量精度电感测量
答案:1 悬赏:50
解决时间 2021-10-13 08:23
- 提问者网友：记得曾经
- 2021-10-12 08:32
电感测试仪数字化测量原理测量精度电感测量
最佳答案
- 二级知识专家网友：渊鱼
- 2021-10-12 09:40
在测量电感电容值时，传统的测量大都采用交流电桥法和谐振法。然而这些方法通常采用刻度读数，读数不够直观。着眼于对传统测量方式的改进，基于lc振荡电路原理，结合以at89s51单片机为核心的频率测量电路，设计一种数字式电感电容测量仪,给出详细的电路原理和程序流程，对测量原理做了较详细的阐述。基于lc振荡电路原理测量lc是本设计的创新之处。
测量原理
本机的核心电路是一个由LM311组成的LC震荡器。测量的原理是由单片机测量LC震荡回路的频率，然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感量。为了提高测量的精度，本机采用了以一个已知的标准电容C2为基准，测量振荡器频率再计算电感电容的方法。C2由一个1000PF的聚苯乙烯电容和一个20PF的瓷介电容并联而成，精度为0.5%，当C2未接入电路时，由L1C1组成的振荡器的频率
然后将C2与C1并联，这时由L1和C1+C2组成的振荡器的频率
将以上两式变换整理后可得
C1=F22*C2/(F12－F22)
和
L1=1/4π2* F12*C1
可以看出L1和C1是基于已知标准电容C2和两次测量的频率F1和F2计算出来的，因此其准确性主要取决于标准电容的精度。测算出F1、L1和C1之后，再用待测电容Cx代替C2接入回路中，测出由L1和C1+Cx组成的振荡器的频率F2，由公式Cx=( F12 /F22－1)*C1就可以求出Cx，同理也可以用公式Lx=( F12 /F22－1)*L1测出Lx。
l 硬件电路
LM311是普通的电压比较器，它和L1C1组成振荡器。由测量原理可以看出电路对L1C1的精度无严格的要求，但是标准电容C2要尽可能的准确。电路组装好以后，首先要保证振荡器工作正常，可以用示波器看一下，正常后再调试程序，以免走弯路。我就是因为振荡器工作不正常浪费了不少时间，本来我也是用89C2051做的，但是那块试验版的振荡器工作不正常让我最终放弃了它。标准电容器的接入和断开是由单片机控制继电器完成的。2×2开关S1用来切换电容/电感测试模式，其中的一个空闲触点接到单片机的PB2端口用来指示当前的测试模式是电感还是电容，这里该触点接地是测试电感。单片机现在用的是Atmega16L，其它单片机也可以。液晶显示器是LC1602，接成4线数据方式，省几根数据线。
l 程序
程序主要包括测频率和计算两部分。测频率我这里是用定时器T0定时250毫秒，振荡器输出接至计数器T1端口，在T0溢出中断中记录计数值，将四次溢出中断的计数值加在一起就是振荡频率。主程序按以下顺序工作：
1. 测量由L1C1组成的振荡器的频率F1
2. 控制继电器将标准电容器与C1并联，测出由L1和C1+C2组成的振荡器的频率F2
3. 计算L1和C1的值
4. 断开C2，检测PB2：
PB2=1测电容，并联Cx测量F2，由公式Cx=( F12 /F22－1)*C1求出Cx
PB2=0测电感，串联Lx测量F2，由公式Lx=( F12 /F22－1)*L1求出Lx
测量原理
本机的核心电路是一个由LM311组成的LC震荡器。测量的原理是由单片机测量LC震荡回路的频率，然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感量。为了提高测量的精度，本机采用了以一个已知的标准电容C2为基准，测量振荡器频率再计算电感电容的方法。C2由一个1000PF的聚苯乙烯电容和一个20PF的瓷介电容并联而成，精度为0.5%，当C2未接入电路时，由L1C1组成的振荡器的频率
然后将C2与C1并联，这时由L1和C1+C2组成的振荡器的频率
将以上两式变换整理后可得
C1=F22*C2/(F12－F22)
和
L1=1/4π2* F12*C1
可以看出L1和C1是基于已知标准电容C2和两次测量的频率F1和F2计算出来的，因此其准确性主要取决于标准电容的精度。测算出F1、L1和C1之后，再用待测电容Cx代替C2接入回路中，测出由L1和C1+Cx组成的振荡器的频率F2，由公式Cx=( F12 /F22－1)*C1就可以求出Cx，同理也可以用公式Lx=( F12 /F22－1)*L1测出Lx。
l 硬件电路
LM311是普通的电压比较器，它和L1C1组成振荡器。由测量原理可以看出电路对L1C1的精度无严格的要求，但是标准电容C2要尽可能的准确。电路组装好以后，首先要保证振荡器工作正常，可以用示波器看一下，正常后再调试程序，以免走弯路。我就是因为振荡器工作不正常浪费了不少时间，本来我也是用89C2051做的，但是那块试验版的振荡器工作不正常让我最终放弃了它。标准电容器的接入和断开是由单片机控制继电器完成的。2×2开关S1用来切换电容/电感测试模式，其中的一个空闲触点接到单片机的PB2端口用来指示当前的测试模式是电感还是电容，这里该触点接地是测试电感。单片机现在用的是Atmega16L，其它单片机也可以。液晶显示器是LC1602，接成4线数据方式，省几根数据线。
l 程序
程序主要包括测频率和计算两部分。测频率我这里是用定时器T0定时250毫秒，振荡器输出接至计数器T1端口，在T0溢出中断中记录计数值，将四次溢出中断的计数值加在一起就是振荡频率。主程序按以下顺序工作：
1. 测量由L1C1组成的振荡器的频率F1
2. 控制继电器将标准电容器与C1并联，测出由L1和C1+C2组成的振荡器的频率F2
3. 计算L1和C1的值
4. 断开C2，检测PB2：
PB2=1测电容，并联Cx测量F2，由公式Cx=( F12 /F22－1)*C1求出Cx
PB2=0测电感，串联Lx测量F2，由公式Lx=( F12 /F22－1)*L1求出Lx
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