电阻电容电感测量仪.ppt

简易电阻电容电感测量仪 制作基本要求 （1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH； （2）测量精度：±5%； （3）采用LCD显示测量数值，并分别显示所测元件的类型和单位。 2012-8-3 方案论证 方案一：电桥法 电桥法又称零示法。要求信号源的电压和频率稳定，特别是波形失真要小，增大硬件电路的难度，而且电桥法测量需要反复进行平衡调节，测量时间长，测量电阻多，很难实现实时快速的自动测量。 方案二：谐振法 利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，容易实现实时快速的电阻电容自动测量。采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。其输出波形为正弦波，将其波形整形后交给单片机测出其频率，并转换为电感值。 综上所述：谐振法测量比交流电桥法更易于实现自动化，测量线路简单方便,高频电路元件大多用于调谐回路中，故用谐振法测量也比较符合其工作的实际情况。本设计是利用单片机来实现测试的，其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，从而实现各个参数的测量。在电阻的测量电路中，我们把它分为两档来进行测量，并用单片机来驱动继电器以实现，这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能、自动化。 总体原理方框图 如图一所示： 被测电阻 被测电容 被测电感 RC振荡器 RC振荡器 电容三点式震荡器 单 片 机 msp 430g 2553 三路通道选择开关 数字显示 模拟开关AD4052 图一 模块调试分析及数据分析 电阻电容模块： 利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻电容的大小，利用公式 ，如果固定电阻值，则可测得电容值，固定电容值，电阻也利用同样的原理测得。该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容电阻范围，完全满足题目的要求。同时输出波形为TTL电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换。即可直接输入单片机处理。测量数据也满足误差在5%左右,经调试电路改进误差达到更低。 电感模块： 采用LC配合三极管组成三点式振荡电路配合555定时器振荡电路，将ＬＣ输出的正弦波经５５５后输出一个方波，有利于单片机捕获。通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。该方案成本最低，但其输出波形为正弦波，需要将其波形经５５５整形后才能交给处理器处理。测量数据有一定的误差为10％左右，电路还在改进，争取取得更小误差。 单片机模块： 在系统设计中，以MSP430Ｇ２２５３单片机为核心的电阻、电容、电感测试仪，将电阻，电容，电感，使用对应的振荡电路转化为频率实现各个参数的测量。由ＡＤ４０５２控制电阻电容电感的换档测试。通过定时并且计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出被测参数。使用C语言编程编写了系统应用软件；包括主程序模块、显示模块、电阻测试模块、电容测试模块和电感测试模块、键盘模块、整形模块、模拟开关模块。在测试时将被测参数通过本系统测量出来的示值与参数的标称值进行对比，进而可以知道系统的测试精度较高。 测量数据及分析： 电阻测量结果 电容测量结果 电感测量结果 经过测试，此次设计可以测量电阻100Ω～1MΩ，误差在5%以内； 可以测量电容100pF～10000pF，误差在6%以内； 可以测量100μH～10mH的电感，误差在10%以内。 调试中的问题及分析改进： １、电路布局问题：在同一电路中，焊接电路的布局，走线都会影响到电路测量的精准度，尤其是在ＬＣ高频振荡电路中，经反复试验调试改进，我们才得到比较精准的测量。 ２ 、理论与实际电路的差距：我们在理论的计算中，遇到参数在理论上是可行的，但在实际电路中，还得与外界实际问题结合，对参数综合考虑，以及适当选择参数及元器件的修改，对电路进一步调试、修改，得到稳定的输出波形。 ３ 、元器件的参数对电路性能的影响：由于原件参数有误差，有时在电路中我们需要较精确的参数，但在实际中往往存在误差，无法满足我们电路的需求，就需要对电路一步一步的测量其电压电流，检测电路的每一个环节，一步步纠错并查资料结合实际加以修正电路。 改进方法： 1·用标准的电感、电容来进行相对方式测量，可提高相对比较的测量精度。 2.该设计是测量电容电感参数