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1、高精度电感，电容测量仪原理，电路图及制作方法这个电路不同国家和地区很多人制作过，测量精度高，测量范围大，有用不同语言写的程序， 我作了一个BASCOM-AVR版本的，并增加了对电解电容器测量。电感测量范围：O.lyH2H电容测量范围：lpF2.5吓电解电容测量范围：0.1吓30000吓一、电容、电感测量原理：电路是一个由LM393(U3A)组成的LC振荡器。由单片机测量LC震荡回路的频率F1, 然后控制继电器K2将标准电容C2与C1并联，测出振荡器频率F2,再用下列式子计算出电 容C1电感L1的值。Cl = y -C2L1 - -一FY-F2-4F1-C1这里电容器C2的容量的精确程度，基本上
2、决定了整个测量过程的精度。应该选用稳定性好 精度高的电容器，这个制作选用了 18OOpF的云母电容器。上述过程可称作为一个校准过程，由M8控制每次开机时自动完成。开机后延时1500ms，测 量由U1A、L1、C1组成振荡器频率F1； Portd.3 = 0, K2吸合，C2接入延时1500ms,测量振 荡器频率F2, Portd.3 = 1，K2断开。M8计算C1、L1完成后按S1进入电容Cx的测量状态。 电容Cx、电感Lx的值，分别用下列式子计算：( Ff ACx= -11-Cl Lx= -1 1F2- )F2-二、电解电容测量原理：电解电容的测量是基于对RC电路的时间常数的计算，由脉冲电路
3、原理可知，电容的充电速 度与R和C的大小有关，R与C的乘积越大，过渡时间就越长。这个RC的乘积就叫做RC 电路的时间常数t,即t=RC。若R的单位用欧姆，C的单位用法拉，则t的单位为秒。图示曲线可以得到充电过程的一般规律：Uc是按指数规律上升的，Uc开始变化较快，以后 逐渐减慢，并缓慢地趋近其最终值，当t=T时，Uc=0.632E；本测量仪就是利用单片机测量 Uc=O到0.632E这段时间，用下列式子计算计算被测电容值：电路由比较器U3B,放电晶体管Q等组成。设定比较器正输入端为Uc， （Uc=0.632E=0.632 5=3.16V,调节RP1获得），反向输入端接被测电容CEx,当D端为高
4、电平时,Q导通电路处于放电状态，这时CEx被放电，比较器U3B输出高电平。当D为低电 平时Q截止电容CEx通过R9 （R10）充电,CEx两端电压逐步升高，当CEx两端电压Uc时, 比较器U3B输出低电平，产生INTO中断（INTO中断设置为下降沿触发），中断服务程序读 取定时器值，并计算、显示CEx的值。然后置位PD6为高电平,Q导通,CEx放电，延时100mS 是为了保证CEx充分放电，中断返回开始下一个测量周期。为了提高测量精度电解电容测 量分两档，由继电器K2切换，R9接入时测量0.1吓500吓电容，R10接入时测量 500吓20000吓电容。R9（R10）的精度和电压Uc的精度基本上
5、决定了测量结果精度。这个设计原本加入了一个电解电容漏电流测试功能，由于测量时间太长而放弃，图中的R13、 R9（R10）与adc0等组成漏电流测量电路。三、电路原理图：提示:如有需要，请用鼠标轮控制电路图的缩放KtolXT.U.iTUSCnW XTAL3T I2hADOi 2rtHTXDiPDVWTh PCM PD*iTliPB： renMostccst p(uj- PBm i.UXMWAlKM *ADC5arLrr*LiDIOOSL_C_CE MeterN(UbL*IMalpF|rWriHoutmi k* rATME1.AM IHT2S电容，电感测量仪电路原理图四、热转印图和装配图：点击此处
6、下载ZP.RAR这是源程序及十六进制文件：点击此处下载LC-1.RAR五、使用方法：按下S2接通电源，进入校准状态（此时测量端子不能接入器件）:校准完成后:按动S1进入电容测量状态:按动S1进入电感测量状态:按动S1进入电解电容（v500uF）测量状态:按动S1进入电解电容（500uF）测量状态:再按S1返回到电容测量状态。这是安装完成的样子:电路板被设计成适合热转印:加了一个铝合金底座摘要：本系统设计主要有控制模块、正弦信号产生模块、测量模块、显示模块组成。以 AT89S52单片机作为主控制器，通过DDS芯片AD9851产生的正弦波信号，经过滤波、放 大处理，得到频率和幅值可调的高精度正弦信
7、号。利用编程实现频率预置、步进，实现输出 频率的连续可调。标准直流信号流经待测电阻、标准正弦信号流经待测电容或电感与标准电 阻的串连电路，通过高精度真有效值测量芯片AD637测量电容或者电感和标准电阻各自的 有效值电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值，电容值或者电感值。通过单片机控制 12864液晶显示屏显示测试时间、元件类型以及元件参数，并通过控制多路选择开关设定测 量的量程，实现精确读数。关键词：电阻电容电感测量；AD9851 ；真有效值转换；电压比例法Abstract： This system desig n mainly contains con trol module, sine
8、 sig nals gen erated module, measureme nt modules, display ing module. AT89S52 SCM is used as the main con troller to gen erate the high precisi on sine sig nals through spurious AD9851 chip, to step into preset output freque ncy adjustable step with programmi ng. Stan dard dc sig nal flows to resis
9、ta nee, sta ndard test sinu soidal through the capacita nce and in ducta nce sta ndard resista nce or stri ng circle. We can measure sta ndard and the RMS voltage by measuring high-precision true RMS AD637 chip capacitor or inductance, resistance of their respective percentage of the calculation met
10、hod of the voltage resistance, capacitance calculated value or inductance. After being filtering, sine signals will be in enl arge process ing, the n that we can get freque ncy and amplitude adjustable si ne sig nals. The sin gle-chip microcomputer con trol 12864 LCD displays test time, comp onent t
11、ypes and component parameters, and controls the control multi-channel switch selector measureme nt gear to achieve precise read in gs.Keyword： Resistance、 capacitance and inductance measuring； AD9851 ； True RMS conversion； Voltage proportion method1、方案比较、设计与论证本设计硬件部分主要由以下几个部分组成：（1）主控制处理器，其主要任务是控制测 量
12、，获取数据和量程转换；（2） ADC模数转换器;（3）标准正弦波产生芯片；（4）斩波自稳零 式精密运放；（5）高精度交流/有效值转换芯片；（6）显示模块负责显示测量数据。系统框图如 图1所示。图1系统框图1.1控制模块方案一：选用凌阳公司的SPCE061A单片机。SPCE061A单片机是16位的处理器， 单片机运算能力强，而且SPCE061A自带语音模块，便于实现语音的添加，但该单片机的 应用不是十分灵活，操作不熟练。方案二：采用现在比较通用的51系列单片机。51系列单片机的发展已经有比较长的时 间，应用比较广泛，各种技术都比较成熟，结合题目的要求及51单片机的特点，本系统采 用方案二，选用A
13、T89S52单片机实现整个作品的核心控制，如图2（放大可以见清晰原理图） 所示。图2控制模块1.2正弦信号产生模块方案一：在FPGA中实现DDS功能。频率控制字由单片机给出 控制频率从1HZ1MHZ可调，但由于FPGA的价格较高，考虑到低成本，故不采用此方 案。方案二：使用MAX038芯片。MAX038芯片可以产生高精度的正弦信号，但该芯片的 设计电路较为复杂，且成本较高，调试时间较长，不利于电子设计大赛题目的完成。方案三：使用DDS芯片AD9851。该芯片电路简单，容易实现，调试也相对简单，频 率调节范围满足题目要求，故采用该方案。1.3交流/有效值转换模块方案：采用AD637芯片。AD63
14、7芯片是当前国际上转换精度 最高及频带最宽的真有效值转换芯片，具备输出失调调整和尺度因数误差外表调整功能，可 以帮助用户把总误差减小到最少，并且电路设计较为简单。1.4显示模快方案一：LED数码管显示，数码管虽然价格便宜，但是耗能高，占用大量 的I/O 口，显示内容较少、单一，而且不能显示字符。方案二：LCD液晶显示，耗电量低，串行通信，占用很少的I/O, LCD液晶不但能显 示字符和数字，而且显示效果较好，容易编程实现，故采用方案二。2、理论分析与计算电阻高精度测量较好的方法之一是采用与标准电阻相比较的方法，其原理是在待测电 阻Rx与标准电阻R1的串联电路中加一电流I，这样Rx和R1 上将得
15、到电压Ux和U1,则测量电阻为：。本设计采用了与测量电阻相同的测量方法即电压比例法来测量电容和电感。由于电容 和电感属电抗元件，因此不能采用直流来产生测量信号，而只能采用交流信号在角频率为e 的交流信号的作用下，电容和电感获得的电压分别为：,（式中:Cx和Lx为待测电容和电感）标准元件的选择有许多种方法，但为了提高测量精度和降低成本，本设计采用了标准 电阻，它获得的电压为：根据电压比例法，经过计算可得:,（式中：、 分别是、向量电压的模值）。3、电路图及有关设计文件3.1测量信号产生电路AD9851芯片有并行加载和串行加载2种方式，图3 （放大可以见清晰原理图）所示 是串行加载电路连接图。单片机只需要4根信号线就可以对AD9851编程。DATA_IN是 数据加载串行输入线，FQ
