電阻電容電感測試儀的設計與制作

3．3．2 電容測量模塊
測量電容采用的RC振蕩電路與測電阻的振蕩電路完全一樣。
誤差分析：有|△Cx／Cx|=|△f／f|+|△C／C|。
已知|△f／f|能滿足1％以下的精度，而精密的金屬膜電阻，其阻值的變化率|△R1／R1|亦滿足1％左右的精度。這樣電容的測量精度也可以做的比較高。注意：由于建立RC穩(wěn)定振蕩的時間較長，在測量電容和電阻時，應在顯示穩(wěn)定后再讀取參數(shù)值。
3．4 電感測量模塊
在測量電感電容值時，傳統(tǒng)的測量大都采用交流電橋法和諧振法。然而這些方法通常采用刻度讀數(shù)，讀數(shù)不夠直觀。著眼于對傳統(tǒng)測量方式的改進，基于LC振蕩電路原理，結合以AT89S52單片機為核心的頻率測量電路，測量電感。
利用普通的CMOS反相器構成一個皮爾茲CMOS緩沖振蕩器，通過測量頻率來間接測量電感，并且測量值與電感的內(nèi)阻基本無關。本電路設計簡單，無需調試即可正常工作。其原理圖如圖4所示。

誤差分析：因為所以|△L／L|=|2△f／f|+|△C／C|
由此可見，因為|2△f／f|相當小，|△L／L|的精度主要取決于電容值的穩(wěn)定性，從理論上講，只要|△C／C|小于1％，|△L／L|也就能達到相應的水平。一般而言，電容的穩(wěn)定性，特別是像獨石電容一類性能比較好的電容，|△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)。

4 系統(tǒng)軟件設計
AT89S52有兩個定時器／計數(shù)器T0和T1。初始化程序將T0設置為計數(shù)器，T1設置為定時器。T0是工作在計數(shù)狀態(tài)下，對輸入的信號進行計數(shù)，但對工作在計數(shù)狀態(tài)下的T0，最大計數(shù)值為fOSC／24，由于fOSC=12MHz，因此，T0的最大計數(shù)頻率為500KHz。T1工作在定時狀態(tài)下，最大定時時間為65ms，達不到1秒的定時，所以采用定時50ms，共定時20次，即可完成1秒的定時功能。頻率計開始工作或者完成一次頻率或周期的測量，程序都進行測量初始化。測量初始化模塊是用來設置1602液晶顯示、工作寄存器、中斷控制和定時／計數(shù)器的工作方式的。
系統(tǒng)軟件設計采用模塊化設計方法。整個程序由初始化模塊、測量電感模塊、測量電容模塊、測量電阻模塊、測量實時時鐘模塊、測量電感品質因數(shù)模塊、測量頻率模塊、記錄并保存數(shù)據(jù)模塊等各種功能模塊組成。上電后，進入系統(tǒng)初始化模塊，系統(tǒng)軟件開始運行。在執(zhí)行過程中，根據(jù)選擇分別調用各個功能模塊完成對應的物理量測量。

5 實測結果
為了衡量這次設計的電阻電容電感測試儀的工作情況和測量精度，我們對系統(tǒng)進行了試驗，利用自制的測試儀對電阻、電容和電感的測量結果分別如表1、表2和表3。

6 結論
由于電路的增益很高，非常容易起振，即使在不接入電感的情況下，電路也會由于分布參數(shù)而起振。我們用了2個15cm長的線，接兩個鱷魚夾，直接短路的時候，電路的輸出頻率穩(wěn)定在502kH，折算出分布電感為2μH左右。這表明該測試儀最低只能勉強測出5μH。但是，如果電感值稍大，測量值還是比較準確的。
考慮到存儲空間的限制，在ROM中只存儲3k個數(shù)據(jù)，實際分辨率為3．4％，測量小阻值的電阻器或者小容量的電容器誤差比較大，所以本系統(tǒng)適合測量阻值較大的電阻器和容量較大的電容器。
該測試儀操作步驟簡便，智能性強，誤差較小并且性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)顯示一目了然，已在實驗室使用。