電阻電容電感測試儀-展示頁
2025-04-04 02:57本頁面
【正文】 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)。在此處這個(gè)三點(diǎn)式振蕩電路中，C3,，因其電容值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶體管極間電容值，所以可把極間電容值忽略。 電容的測量采用“脈沖計(jì)數(shù)法”，由555電路構(gòu)成的多諧振蕩路，通過計(jì)算振蕩電路的輸出頻率計(jì)算被測電容的大小。這樣電容的測量精度也可以做的比較高。這樣可使電容擋的測量范圍很寬。同樣也選用兩個(gè)量程。又由于單片機(jī)程序中采用了多位數(shù)的浮點(diǎn)運(yùn)算，其計(jì)算精度可遠(yuǎn)小于1%。|△Rx/Rx|的精度取決于|△C/C|，即電容的穩(wěn)定性。再測頻率，求Rx值。 ，單片機(jī)測頻率最多誤差一個(gè)脈沖。所以要選用合理的電阻和電容大小。二、 理論分析與計(jì)算1. 電阻測量的分析及計(jì)算根據(jù)題目要求，采用555多諧振電路，將電阻量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的頻率信號值。該方案成本低，其輸出波形為正弦波，將其波形整形后交給單片機(jī)測出其頻率，并轉(zhuǎn)換為電感值。將待測電感和已知標(biāo)準(zhǔn)電阻電容組成電橋，通過單片機(jī)控制調(diào)節(jié)電阻參數(shù)使電橋平衡，此時(shí)，電感的大小由電阻和電橋的本征頻率即可求得，該方案測量精準(zhǔn)，同時(shí)可以測量電容和電阻的大小，但其電路電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來較為困難。 綜合比較，本設(shè)計(jì)采用方案二，采用低廉的NE555構(gòu)建RC多諧振蕩電路，電路簡單可行，單片機(jī)易控制。此方案下測量大電容較準(zhǔn)，但在電容容量較小時(shí)，電容在極短的時(shí)間內(nèi)就能充滿，即充電時(shí)間較短，所以很難測準(zhǔn)。 2. 電容測量方案論證 方案一：利用RC充電原理，根據(jù)電路原理電容充電的時(shí)間常數(shù)τ=RC。利用RC和555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路，通過測量輸出振蕩頻率的大小即可求得電阻的大小，如果固定電阻值，該方案硬件電路實(shí)現(xiàn)簡單，通過選擇合適的電容值即可獲得適當(dāng)?shù)念l率范圍，再交由單片機(jī)處理。但為保證電橋的平衡，要求信號源的電壓和頻率穩(wěn)定，特別是波形失真要小，增大硬件電路的難度。 ， Rx=R2*R3/R1電橋法又稱零示法。這無疑會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。通過測量上Vx便可求得Rx。 ，將待測電阻Rx和基準(zhǔn)電阻R串聯(lián)在電路中。所以，本次設(shè)計(jì)選定以單片機(jī)為核心來進(jìn)行。單片機(jī)具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)計(jì)時(shí)間短，成本低，可靠性高。系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置靈活。示意框圖 設(shè)計(jì)要求發(fā)揮部分（1）擴(kuò)大測量范圍；（2）提高測量精度；（3）測量量程自動轉(zhuǎn)化。5% 。簡易電阻、電容和電感測試儀 基本設(shè)計(jì)要求（1）測量范圍：電阻100Ω～1MΩ；電容100pF～10000pF；電感100μH～10mH。（2）測量精度：177。（3）制作4位數(shù)碼管顯示器，顯示測量數(shù)值。 摘要：本系統(tǒng)利用555多諧振蕩電路將電阻，電容參數(shù)轉(zhuǎn)化為頻率，而電感則是根據(jù)電容三點(diǎn)式振蕩轉(zhuǎn)化為頻率，這樣就能夠把模擬量近似的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而頻率f是單片機(jī)很容易處理的數(shù)字量，一方面測量精度高，另一方面便于使儀表實(shí)現(xiàn)自動化，而且單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。容易構(gòu)成何種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，且應(yīng)用系統(tǒng)較高的軟、硬件利用系數(shù)。綜上所述，利用振蕩電路與單片機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀更為簡便可行，節(jié)約成本。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，555多諧振蕩電路，電容三點(diǎn)式振蕩 一、 系統(tǒng)方案論證1. 電阻測試方案論證 方案一：電阻分壓法。由于電阻分壓的作用，當(dāng)串聯(lián)到電路上的電阻Rx的值不同時(shí)其Rx上分的壓降也不同。 該方案原理簡單，理論上只要參考電阻精確，就可以測量任何阻值的電阻，但實(shí)際上由于AD的分辨率有限，當(dāng)待測電阻的很大或是很小時(shí)就很難測出Rx上的壓降Vx，從而使測量范圍縮小，要提高測量范圍和精度就需要對電阻分檔測試和提高AD的分辨率。 方案二：電橋法。它利用指零電路作為測量的指示器，工作頻率很寬，能在很大程度上消除或削弱系統(tǒng)誤差的影響，精度很高。方案三：555RC多諧振蕩。 綜合比較，本設(shè)計(jì)采用方案三，采用低廉的NE555構(gòu)建RC多諧振蕩電路，電路簡單可行，單片機(jī)易控制。通過選擇適當(dāng)?shù)膮⒖茧娙荩ㄟ^測量充電到一個(gè)固定電壓時(shí)所需的時(shí)間即可以測量出相應(yīng)的電阻阻值。 方案二：同樣利用RC和555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路，通過測量輸出振蕩頻率的大小即可求得電容的大小，如果固定電阻值，該方案硬件電路實(shí)現(xiàn)簡單，能測出較寬的電容范圍，能夠較好滿足題目的要求。3. 電感測量方案論證方案一:采用平衡電橋法測量電感。方案二:采用LC配合三極管組成三點(diǎn)式震蕩振蕩電路，通過測輸出頻率大小的方法來實(shí)現(xiàn)對電感值測量。綜合比較，本設(shè)計(jì)采用方案二，電路簡單，性價(jià)比高?？紤]到單片機(jī)對頻率的敏感度，具體的講就是單片機(jī)對10Hz10KHz的頻率計(jì)數(shù)精度最高。同時(shí)又要考慮到不能使電阻的功率過大，所以在選第一個(gè)量程時(shí)取R=1KΩ，C=1uF（此時(shí)Rx=100歐為測量下限）；在第二個(gè)量程取R=20 KΩ，C=10nF（此時(shí)Rx=1兆歐為 測量上限）。 量程自動轉(zhuǎn)換原理：單片機(jī)在第一個(gè)頻率的記錄中發(fā)現(xiàn)頻率過小，即通過繼電器轉(zhuǎn)換量程。 誤差分析：因?yàn)?R+2Rx=1/((ln2)Cf) 所以2△Rx=△f/((ln2) Cf*f) △C/((ln2) Cf*f)于是|△Rx /(R/2+Rx)|=| △f/f|+|△C/C|經(jīng)分析知：因?yàn)閨 △f/f|相當(dāng)小，在千分之幾的數(shù)量級，遠(yuǎn)小于儀表所需要的精度，所以可以忽略不計(jì)。由于電路中采用了穩(wěn)定性良好的獨(dú)石電容，從理論上講只要使|△C/C|小于1%，所測電阻的精度也能小于1%。電路分為了兩個(gè)檔：1)、100≤Rx≤20000歐:R1=1千歐，C=1微法：Rx=[1e6*f*2]1000/22)、20000≤Rx≤10兆歐:R1=20千歐，C=：Rx=[1e8*f*2]20000/2
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