【正文】 容量的電容 器對不同頻率的交流電呈現不同的容抗 .為開么會出現這些現象呢 \39。模擬測量方法電路環(huán)節(jié)多，容易受零漂溫漂的影響，尤其對小電容的測量，更難保證測量精度 。因 C 太小，故容抗很大，為高阻抗元件；由于電容小，需要作用的能量也小，可動的質量也小，因而它的固有頻率很高，可以保證有良好的動態(tài)特性。在各類非電量傳感器中，電容傳感器可以說是用得最普遍的一種了，在工業(yè)現場它作為流量、壓力、位移、液位、速度、加速度等物理量的傳感元件，應用已相當廣 泛。 該設計是利用單穩(wěn)態(tài)電路 以及電容充放電電路等把被測電容器的大小轉換成脈沖的寬窄，本設計中采用普通的 CMOS 反向器 CC40106 構成低頻方波發(fā)生器，將此方波發(fā)生器產生的方波與標準脈沖發(fā)生器產生的方波 進行比較，利用與門電路輸入計數器然后經過譯 碼器，最后通過顯示器顯示，從而達到將電容 C進行測量的目的。 畢業(yè)設計 課 題 名 稱 數字電容表 學 生 姓 名 周俊 學 號 0745531138 院 (系 )、專業(yè) 電子信息工程 指 導 教 師 李文瑜 職 稱 高級實驗師 2 摘 要 隨著 社會進步， 科技不斷發(fā)展，電子技術領域的 成就日新月異 ， 電子設備中 廣泛應用 不可或缺 的 電容器 至關重要 ， 其 容量 影響著 電路的性能。 本設計采用 通用集成電路制作 ，所以價格便宜， 調試簡單 ，實現 方便 。在煤炭行業(yè)，電容傳感器在生產開采、安全監(jiān)測及選煤自動化方面已大量應用，正確及時取得電容傳感器的信號對監(jiān)測監(jiān)控有著重要的意義。傳感器的視在功率 P=U20ωC ， C 很小， P 也很小，這使它易受到外界的干擾，所以信號的提取比較困難。 數字化 測量電容傳感器容量，可使信號在傳感器就地轉換為數字信號后，進行遠距離傳輸，轉換電路簡單性能穩(wěn)定。這是因為電容器是依靠它的充放電功能來工作的，如圖 1，電源開關 s未合上時．電容器的兩片金屬板和其它普通金屬板 — 樣是不帶電的。對已充電的電容器，如果我們用導線將兩個極板連接起來，由于兩極板間存在的電位差，電子便會通過導線，回到正極板上，直至兩極板間的電位差為零．電容器又恢復到不帶電的中性狀態(tài) ,導線中也就沒電流了．電容器的放電過程如圖 3所示．加在電容器兩個極板上的交流電頻率高，電容器的充放電次數增多；充放電電流也就增強；也就是說．電容器對于頻率高的交流電的阻礙作用就減小 ,即容抗小 ,反之電容器對頻率低的交流電產生的容抗大．對于同一頻率的交流電電．電容器的容量越大，容抗就越小，容量越小 ,容抗就越大 . 電子制作中需要用到各種各樣的電容器，它們在電路中分別起著不同的作用。兩片相距很近的金屬中間被某物質（固體、氣體或液體）所隔開，就構成了電容器。 不同的電容器儲存電荷的能力也不相同。小容量的電容，通常在高頻電路中使用，如收音機、發(fā)射機和振蕩器中。 把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上，過一會兒即使把電源斷開，兩個引腳間仍然會有殘留電壓（學了以后的教程，可以用萬用表觀察），我們說電容器儲存了電荷。 舉一個現實生活中的例子，我們看到市售的整流電源在拔下插頭后，上面的發(fā)光二極管還會繼續(xù)亮一會兒，然后逐漸熄滅，就是因為里面的電容事先存儲了電能，然后釋放。發(fā)燒友制作 HiFi音響，都要用至少 1萬微法以上的電容器來濾波，濾波電容越大，輸出的電壓波形越接近直流，而且大電容的儲能作用，使得突發(fā)的大信號到來時，電路有足夠的能量轉換為強勁有力的音頻輸出。那么交流電為什么能夠通過電容器呢？我們先來看看交流電的特點。首先是耐壓的問題。有的具有良好的 測 試穩(wěn)定性，抗沖擊能力強如： YD2612A/12B；如：多頻 HF2613 電容測量儀，它的最高頻率 1MHz，適用小電容，晶體管結電容的測量，能自行 診斷故障功能 。 （ 1） 標稱電容量（ C R ）。 （ 2） 類別溫度范圍。在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。對于所有的電容器，在使用中應保證直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過電容器的額定電壓。對于電子設備來說，要求 R S 愈小愈好，也就是說要求損耗功率小，其與電容的功率的夾角要小。電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。 電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類。在計數控制時間 Tc等參數合適的條件下，數碼管顯示器的數字 N 與 Cx的大小可符合題中所要求的函數關系。首先是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器部分， 單穩(wěn)態(tài)電路只有一個穩(wěn)定狀態(tài)。 74LS160 的邏輯圖如下： 關于譯碼部分，我采用的是七段顯示譯碼器（ 74LS48）因為計算機輸出的是 BCD 碼，要想在數碼管上顯示十進制數，就必須先把 BCD 碼轉換成 7段字型數碼管所要求的代碼。（圖 2— 12）（圖 2— 13）所示 圖 2— 12 測試電容電路 S2 量程調節(jié) tW 閘門開啟時 間 S0 測量啟動按鈕 R8 標準脈 沖頻率調節(jié) CP 標準脈沖 Cx 15 圖 2— 13 計數及七段譯碼顯示電路 16 如上圖所示 HC160起到一個計數作用， HC47是將得到的數據進行譯碼，最后通過共陽極七段譯碼顯示器顯示出來。如顯示電路的框圖所示： 可以看出 160主要起一個技術作用，而 47起到一個譯碼以及驅動 顯示器的作用。低頻方波發(fā)生器的振蕩周期應選在 1s 左右。其功能見表 1。當輸入信號自 6 腳輸入大于 2/3 DD U 時，觸發(fā)器復位， 3 腳輸出為低電平，放電管 T 導通；當輸入信號自 2 腳輸入并低于 1/3 DD U時，觸發(fā)器置位， 3 腳輸出高電平，放電管截止。 555 定時器的內部框圖及引腳排列如圖（ 2— 4）所示 圖 2— 4 555 定時器的內部框圖及引腳排列圖 555 定時器的功能見表 19 表 555 定時器的功能表 計數器 計數器的最大容量為 1000，千位，百位，十位，個位各用一個 BCD 碼計數器，高位可選用一個 D 觸發(fā)器，選用 74LS160 為該電路的千位，百位，十位，個位 BCD 碼計數器。同理，可將 2Q4作為十位計數器的進位輸出端。選用 D觸發(fā)器 CT74LS74作為高位觸發(fā)器，它是由上升沿觸發(fā)的，因此 2Q4必須經過反向后才能接到 D 觸發(fā)器的時鐘輸入端。這種數碼管的每個線段都是一個發(fā)光二極管，因此也稱 LED 數碼管或 LED 七段顯示器。 2）輸出：七段顯示，用Ya ~ Yg 表示（ 7位） 3）邏輯符號： (如圖 2— 7所示 ) 21 圖 2— 7 七段顯示譯碼器在數字測量儀表和各種數字系統(tǒng)中，都需要將數字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結果；另一方 面用于監(jiān)視數字系統(tǒng)的工作情況。 圖 2— 8 數字顯示電路組成框圖 數碼顯示器是用來顯示數字、文字或符號的器件，現在已有多種不同類型的產品，廣泛應用于各種數字設備中，目前數碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。 數字顯示方式目前以分段式應用最普遍，圖 2— 9 表示七段式數字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式，顯示 0～ 15 等阿拉伯數字。例如，對于 8421 碼的 0011 狀態(tài)，對應的十進制數為 3，則譯碼驅動器應使 a、 b、 c、 d、 g 各段