《電阻電容電感測試儀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、簡易電阻、電容和電感測試儀1.1　基本設(shè)計要求（1）測量范圍：電阻100Ω～1MΩ；電容100pF～10000pF；電感100μH～10mH。（2）測量精度：±5%。（3）制作4位數(shù)碼管顯示器，顯示測量數(shù)值。示意框圖1.2設(shè)計要求發(fā)揮部分（1）擴大測量范圍；（2）提高測量精度；（3）測量量程自動轉(zhuǎn)化。-18-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現(xiàn)自動化，而且單片機構(gòu)成的應用系統(tǒng)有較大的可靠性。系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置靈

2、活。容易構(gòu)成何種規(guī)模的應用系統(tǒng)，且應用系統(tǒng)較高的軟、硬件利用系數(shù)。單片機具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實現(xiàn)，而且設(shè)計時間短，成本低，可靠性高。綜上所述，利用振蕩電路與單片機結(jié)合實現(xiàn)電阻、電容、電感測試儀更為簡便可行，節(jié)約成本。所以，本次設(shè)計選定以單片機為核心來進行。關(guān)鍵詞：單片機，555多諧振蕩電路，，電容三點式振蕩一、系統(tǒng)方案論證1.電阻測試方案論證方案一：電阻分壓法。圖1.1結(jié)構(gòu)圖如1.1所示，將待測電阻Rx和基準電阻R串聯(lián)在電路中。由于電阻分壓的作用，當串聯(lián)到電路上的電阻Rx的值不同時其Rx上分的壓降也不同。通過測量上Vx便可求得Rx。該方案原理簡單，理論上只要參考電阻

3、精確，就可以測量任何阻值的電阻，但實際上由于AD的分辨率有限，當待測電阻的很大或是很小時就很難測出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。這無疑會增加系統(tǒng)的復雜性和成本。方案二：電橋法。圖1.2-18-結(jié)構(gòu)圖如1.2所示，Rx=R2*R3/R1電橋法又稱零示法。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。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。方案三：555RC多諧振蕩。利用RC和555定時器組成的多諧振蕩電路，通過測量輸出振蕩頻率

4、的大小即可求得電阻的大小，如果固定電阻值，該方案硬件電路實現(xiàn)簡單，通過選擇合適的電容值即可獲得適當?shù)念l率范圍，再交由單片機處理。綜合比較，本設(shè)計采用方案三，采用低廉的NE555構(gòu)建RC多諧振蕩電路，電路簡單可行，單片機易控制。1.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間常數(shù)τ=RC。通過選擇適當?shù)膮⒖茧娙?，通過測量充電到一個固定電壓時所需的時間即可以測量出相應的電阻阻值。此方案下測量大電容較準，但在電容容量較小時，電容在極短的時間內(nèi)就能充滿，即充電時間較短，所以很難測準。方案二：同樣利用RC和555定時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

5、容的大小，如果固定電阻值，該方案硬件電路實現(xiàn)簡單，能測出較寬的電容范圍，能夠較好滿足題目的要求。綜合比較，本設(shè)計采用方案二，采用低廉的NE555構(gòu)建RC多諧振蕩電路，電路簡單可行，單片機易控制。2.電感測量方案論證方案一:采用平衡電橋法測量電感。將待測電感和已知標準電阻電容組成電橋，通過單片機控制調(diào)節(jié)電阻參數(shù)使電橋平衡，此時，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，同時可以測量電容和電阻的大小，但其電路電路復雜，實現(xiàn)起來較為困難。方案二:采用LC配合三極管組成三點式震蕩振蕩電路，通過測輸出頻率大小的方法來實現(xiàn)對電感值測量。該方案成本低，其輸出波形為正弦波，將其波形整形后

6、交給單片機測出其頻率，并轉(zhuǎn)換為電感值。綜合比較，本設(shè)計采用方案二，電路簡單，性價比高。一、理論分析與計算1.電阻測量的分析及計算根據(jù)題目要求，如圖2.1，采用555多諧振電路，將電阻量轉(zhuǎn)化為相應的頻率信號值?？紤]到單片機對頻率的敏感度，具體的講就是單片機對10Hz-10KHz的頻率計數(shù)精度最高。所以要選用合理的電阻和電容大小。同時又要考慮到不能使電阻的功率過大，所以在選第一個量程時取R=1KΩ，C=1uF（此時Rx=100歐為測量下限）；在第二個量程取R=20KΩ，C=10nF（此時Rx=1兆歐為測量上限）。-18-因為RC振蕩的穩(wěn)定性可達0.001，單片機測頻率最多誤差一個脈沖，因此由

7、單片機測頻率引起的誤差在0.01以下。量程自動轉(zhuǎn)換原理：單片機在第一個頻率的記錄中發(fā)現(xiàn)頻率過小，即通過繼電器轉(zhuǎn)換量程。再測頻率，求Rx值。誤差分析：因為R+2Rx=1/((ln2)Cf)所以2△Rx=-△f/((ln2)Cf*f)-△C/((ln2)Cf*f)于是

8、△Rx/(R/2+Rx)

9、=

10、△f/f

11、+

12、△C/C

13、經(jīng)分析知：因為

14、△f/f

15、相當小，在千分之幾的數(shù)量級，遠小于儀表所需要的精度，所以可以忽略不計。

16、△Rx/Rx

17、的精