文中针对电容和电感的丈量,简略介绍了关于LC振动电路丈量电容和电感的规划原理。一起经过试验证明该计划能进行高频电感和电容的丈量。丈量的精度能到达应有要求。
1 丈量原理
选用LC振动器的振动原理,LC振动器挑选L或是C参数为固定值。经过LC的组合,振动器起振,当丈量电容时电感固定,丈量电感时电容固定。经过LC振动器的频率计算公式
其间
能够核算出待测的电容或电感数值。
2 电路作业原理
2.1 电路框图规划
如图1所示。框图包含输入切换部分、振动部分、分频部分、单片机部分、显现部分和键盘部分。此体系由STC89C51单片机作为操控中心,输入切换部分选用双刀双掷继电器完结待测电容或电感的线路切换,振动电路作业在扩大谐振状况,频率有高频管9018的集电极输出,因为频率较高,所以需经过信号分频,再者因为输出的电压起伏大,此处无需再加一级驱动,以74LS393数字分频芯片,把分频端级联完成100分频,终究信号进入单片机,由单片机核算出频率,经过算法规划,完成不知道电容或电感参数的测定。图1给出了体系的整体结构图。
2.2 输入切换电路
输入切换电路运用双刀双掷继电器完成,首要担任电容和电感的输入切换,当衔接上电容时体系经过继电器K2,如图2所示。衔接单片机,K2的固定端直接衔接单片机的引脚IO3和IO4,常开节点衔招待测电容或电感的引脚两头,而且初始设置两个引脚一个为逻辑高电平5 V,一个为逻辑低电平0 V,当给K2通电,固定端和常闭端衔接,因为IO3和IO4别离为5 V和0 V。电容对直流是开路,所以IO3和IO4电平保持本来的状况。若为电感,因为电感对直流相当于导线,那么5 V的IO会被0 V的拉低。两个IO都为0 V。由此得出没有短路在一起时,单片机判别为电容,然后挑选丈量电容的办法,此刻经过单片机对IO1脚的设置把另一个双刀双掷开关K1,开关拨到上,上为与电容C2并联,如图2所示。而短路在一起时,单片机判别为电感,单片机挑选丈量电感的办法,此刻经过单片机对IO1脚的设置把另一个双刀双掷开关K1开关拨到下,即与电感L并联。
2.3 振动电路原理
振动电路选用LC振动电路,振动的频率由L和C承认。振动管选用9018,Rb1和Rb2为基极偏置,Rc为限流电阻,电容C1、C2和电感L构成正反应选频网络,反应信号取自电容C2两头。该电路也称为电容3点式振动电路。输入信号和反应信号同相。在丈量过程中,当丈量电感时,输入电路主动把待测电感Lx并联到L的两头。当丈量电容时,输入电路主动把要丈量的电容Cx并联到C1的两头。
2.4 分频电路原理
分频电路选用74LS393数字分频芯片,分频端级联完成100分频,高频管9018的集电极输出振动信号,之后把振动器输出的信号100分频,频率将降到单片机丈量的规模之内。2.5 单片机完成电容和电感的核算
当把待测的电容或电感接入时,体系主动进行判别,依据判别成果承认算法。当判别到是电容时,体系计入电容的核算办法,电容的核算办法选用公式
依据丈量得到频率和已知的L和C2,然后核算出Cx的值。当判别为电感时,体系进入电感的核算办法,电感的核算办法选用公式
依据丈量到的频率和已知的C1、C2、L核算出Lx的值。
3 算法规划
体系上电初始化而且清屏,单片机初始化完结后,进入键盘扫描程序,当要进行电容或电感丈量时,挑选丈量按键,体系进行主动判别并进行电容或电感的丈量。当判别为电容时,体系挑选电容的核算办法。当判别为电感时,体系挑选电感的核算办法。核算完结后在液晶屏上显现丈量成果。下面是详细的程序流程图,如图3所示。
4 实践丈量数据及其剖析
4.1 进步丈量精度的办法
选用该体系进行电容和电感的丈量,因为元器的热稳定性和外界对电路的搅扰影响,丈量的成果会有所跳动,是因为三极管的结电容跟着温度的改变而改变,然后影响丈量成果,这也是电容三点式振动电路不稳定的要害原因。根据以上原因,在丈量过程中能够选用屡次丈量求平均值的办法进步丈量精度。
4.2 实践丈量
电路的固定参数如下:Rb1=10 kΩ,Rb2=10 kΩ,Rc=4 kΩ,Re=4.7 kΩ,Cb=1μF,Ce=0.1μF,挑选不同的电容别离测验3次,得到表1。挑选不同的电感别离测验3次,得到表2。由表得出丈量值与标称值简直挨近,标明体系规划计划的正确性,满意一般的试验室和工程规划用到的电子%&&&&&%参数测验精度要求。
5 结束语
本体系选用单片机和振动器起振的组合,核算电容和电感值。体系具有比较智能的丈量办法和简易的操作办法。单片机进行全主动的判别和丈量,经过单片机的IO口判别来承认所要丈量的目标。然后进行频率的丈量和丈量成果的核算,终究核算出被测目标的实在值。该体系经过相应的试验和实践的丈量,能精确地丈量%&&&&&%和电感的数值,丈量规模为0.001~22μF和0.01~100 mH,丈量精度在5%以内。