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          基于AVR的“三電”測量儀表設(shè)計

          作者: 時間:2013-10-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          這個電路不同國家和地區(qū)很多人制作過,測量精度高,測量范圍大,有用不同語言寫的程序,本人作了一個BASCOM-版本的,并增加了對電解電容器測量。
          電感測量范圍:0.1μH~2H
          電容測量范圍:1pF~2.5μF
          電解電容測量范圍:0.1μF~30000μF
          一、電容、電感測量原理:
          電路是一個由(U3A)組成的LC振蕩器。由單片機測量LC震蕩回路的頻率F1,然后控制繼電器K2將標(biāo)準(zhǔn)電容C2與C1并聯(lián),測出振蕩器頻率F2,再用下列式子計算出電容C1電感L1的值。

          這里電容器C2的容量的精確程度,基本上決定了整個測量過程的精度。應(yīng)該選用穩(wěn)定性好精度高的電容器,這個制作選用了1800pF的云母電容器。
          上述過程可稱作為一個校準(zhǔn)過程,由M8控制每次開機時自動完成。開機后延時1500ms,測量由U1A、L1、C1組成振蕩器頻率F1;Portd.3 = 0,K2吸合,C2接入延時1500ms,測量振蕩器頻率F2,Portd.3 = 1,K2斷開。M8計算C1、L1完成后按S1進入電容Cx的測量狀態(tài)。
          電容Cx、電感Lx的值,分別用下列式子計算:

          二、電解電容測量原理:
          電解電容的測量是基于對RC電路的時間常數(shù)的計算,由脈沖電路原理可知,電容的充電速度與R和C的大小有關(guān),R與C的乘積越大,過渡時間就越長。這個RC的乘積就叫做RC電路的時間常數(shù)τ,即τ=R?C。若R的單位用歐姆,C的單位用法拉,則τ的單位為秒。

          圖示曲線可以得到充電過程的一般規(guī)律:Uc是按指數(shù)規(guī)律上升的,Uc開始變化較快,以后逐漸減慢,并緩慢地趨近其最終值,當(dāng)t=τ時,Uc=0.632E;本測量儀就是利用單片機測量Uc=0到0.632E這段時間,用下列式子計算計算被測電容值:

          電路由比較器U3B,放電晶體管Q等組成。設(shè)定比較器正輸入端為Uc,(Uc=0.632E=0.632?5=3.16V,調(diào)節(jié)RP1獲得),反向輸入端接被測電容CEx,當(dāng)D端為高電平時,Q導(dǎo)通電路處于放電狀態(tài),這時CEx被放電,比較器U3B輸出高電平。當(dāng)D為低電平時Q截止電容CEx通過R9(R10)充電,CEx兩端電壓逐步升高,當(dāng)CEx兩端電壓>Uc時,比較器U3B輸出低電平,產(chǎn)生INT0中斷(INT0中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)),中斷服務(wù)程序讀取定時器值,并計算、顯示CEx的值。然后置位PD6為高電平,Q導(dǎo)通,CEx放電,延時100mS是為了保證CEx充分放電,中斷返回開始下一個測量周期。為了提高測量精度電解電容測量分兩檔,由繼電器K2切換,R9接入時測量0.1μF~500μF電容,R10接入時測量500μF~20000μF電容。R9(R10)的精度和電壓Uc的精度基本上決定了測量結(jié)果精度。
          這個設(shè)計原本加入了一個電解電容漏電流測試功能,由于測量時間太長而放棄,圖中的R13、R9(R10)與adc0等組成漏電流測量電路。



          關(guān)鍵詞: AVR 測量儀表 LM393

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