新型电容电感测量仪的设计
电容器和电感器性能的好坏决定了电路各项功能的优劣,因此对电容器和电感器性能的判定是非常重要的。
目前传统模拟式测量仪普遍存在测量精度不高、易受干扰、操作繁琐、不能实现快速自动测量等缺点,已经逐步被新型的数字智能化测量仪所取代。市面上的数字智能化测量仪中,精度高的价格昂贵,价格低的精度不够[1][2]。
为此本文采用电容(电感)-电压转换法[3,4,5],基于STC89C52单片机设计出一种高精度、低成本,操作简便的新型电容电感测量仪。
1 硬件设计
该测量系统以STC89C52单片机为核心,实现信号的采集、分离、转化、处理、显示等功能。其总体硬件框图如图1所示。硬件主要包括:(1)10kHz信号源;(2)测量电路;(3)虚实部分离电路;(4)AD转换及主控制器电路。
1.1 信号源电路
10kHz信号源电路采用EPROM(M27C256)和DA转换器(DAC0832)来完成。通过该电路同步产生10kHz标准正弦和余弦信号。其工作原理如下:EPROM用来存储正弦或余弦信号100个采样点信息,通过1MHz脉冲进行寻址,将100个采样点的十六进制信息送入DA转换电路,经转换由LF356输出相应模拟正弦或余弦信号。电路图如图2所示。
1.2 测量电路
电路主要由集成运放LF356构成的反相运算电路和继电器组成。通过该电路能够将待测电容或电感的相关参数调制成电压信号,实现电容(电感)—电压转换。其工作原理如下:将待测电容或电感放到电容电感检测头处,当继电器K2位于常开触点,K4位于常闭触点时,进行电感测量。当继电器K2位于常闭触点,K4位于常开触点时,进行电容测量。K1和K3用来选择量程范围。调制电压信号由集成运放输出端输出。电路图如图3所示。