定时器应用测电容电阻电感
基于单片机电阻电容电感测量

基于单片机电阻电容电感测量基于单片机的电阻、电容和电感的测量是一种常见的电子设计任务,特别是在嵌入式系统和传感器应用中。
以下是简要的介绍,具体实现方式可能因应用、单片机型号和测量精度的要求而有所不同。
1. 电阻测量:使用单片机进行电阻测量的一种方法是通过构建电压分压电路,然后使用模拟输入通道或模数转换器(ADC)来测量分压后的电压。
基本步骤如下:•构建电压分压电路,将待测电阻与已知电阻串联。
•通过单片机的ADC模块测量分压电路的电压。
•使用欧姆定律和分压电路的关系计算待测电阻的阻值。
2. 电容测量:电容测量可以通过测量充放电时间常数来实现。
具体步骤如下:•将待测电容与已知电阻组成一个RC电路。
•使用单片机的定时器来测量电容充电或放电的时间常数。
•通过时间常数和电阻值计算电容值。
3. 电感测量:电感测量一般使用LC振荡电路来实现。
具体步骤如下:•将待测电感与已知电容组成LC振荡电路。
•通过单片机的定时器来测量振荡周期。
•通过振荡频率和已知电容值计算电感值。
注意事项:1.校准:对于精度要求较高的测量,建议在使用前进行校准。
2.信噪比:在测量中要注意信号质量和干扰,尤其是在电容和电感的测量中。
3.电源电压:确保单片机和测量电路的供电电压稳定。
4.选择合适的元件值:为了提高测量的精度,选择合适的已知电阻、电容和电感值。
5.滤波:可以在测量结果中引入滤波以降低噪声。
这仅仅是一个简要的概述,具体的实现可能因项目要求和硬件平台而有所不同。
在设计时,请仔细考虑电路的特性和单片机的性能。
定时器应用 测电容 电阻 电感

综合比较,基于对精度要求较高,并从测量时操作的简便程度考虑,本设计采用方案三,用RC和555定时器组成的多谐振荡电路来实现要求。
方案一:利用RC充电原理,根据电路原理电容充电的时间常数τ=RC。通过选择适当的参考电容,通过测量充电到一个固定电压时所需的时间即可以测量出相应的电容大小。此方案下测量大电容较准,但在电容容量较小时,电容在极短的时间内就能充满,即充电时间较短,所以很难测准。
方案二:测周期法。该测量方法是通过测量被测信号的周期来计算频率。被测信号经脉冲形成电路变成方波通过单片机的计数器计数,再根据计算公式即可获得被测信号的频率。该方案对低频信号的测量比较准确,但对于高频信号,测量误差较大,故只适合低频信号的测量。
在比较两种方案之后,决定采用第一种方案来进行频率的测量。
系统设计总框图如图1-4所示,本设计将电阻、电容和电感测量模块产生的不同频率的方波信号经整形和分频电路分别送至通道选择模块,根据测试的元件类型,单片机通过按键的输入选择相应的测试电路,并自动检测出待测元件的值所对应的频率范围,控制继电器实现对元件测量的自动换挡。同时单片机通过一定的计算后,在液晶显示屏上显示出元件的类型和测量值。
为使振荡频率保持在10-20kHz这一段单片机计数的高精度范围内,需选择合适的C1和R1的值,同时不能使电阻功耗太大。所以我们设计了两路电路,
第一个量程选择 ;
第二个量程选择 ; 这样,
在第一个量程中,若 时(下限), ;
555定时器测量电容电感的方法

555定时器测量电容电感的方法(原创实用版4篇)《555定时器测量电容电感的方法》篇1555 定时器可以作为一种简单的振荡器,可以用来测量电容和电感。
以下是两种常用的方法:1. 使用555 定时器测量电容:通过连接一个电容到一个555 定时器的输入端,可以将555 定时器配置成一个简单的电容测量仪。
根据电容的阻抗公式Z = 1 / (2πfC),我们可以计算出电容的阻抗,从而测量电容的值。
具体步骤如下:-将555 定时器的Discharge 引脚(第7 引脚)连接到电容的一端。
-将电容的另一端连接到555 定时器的Threshold 引脚(第6 引脚)。
-将电阻连接到555 定时器的Trigger 引脚(第8 引脚),电阻的阻值应该为触发器的阻抗。
-使用示波器或逻辑分析仪观察555 定时器的输出波形,从而计算出电容的阻抗。
2. 使用555 定时器测量电感:通过连接一个电感到一个555 定时器的输入端,可以将555 定时器配置成一个简单的电感测量仪。
根据电感的阻抗公式Z = ωL,我们可以计算出电感的阻抗,从而测量电感的值。
具体步骤如下:-将555 定时器的Discharge 引脚(第7 引脚)连接到电感的一端。
-将电感的另一端连接到555 定时器的Threshold 引脚(第6 引脚)。
-将电阻连接到555 定时器的Trigger 引脚(第8 引脚),电阻的阻值应该为触发器的阻抗。
-使用示波器或逻辑分析仪观察555 定时器的输出波形,从而计算出电感的阻抗。
需要注意的是,在使用555 定时器测量电容或电感时,需要根据具体的测量范围和精度选择合适的电阻和电容值。
《555定时器测量电容电感的方法》篇2555 定时器可以作为一种通用的定时器,可以用来控制时间、产生脉冲等。
在测量电容或电感时,可以通过连接555 定时器的引脚,根据定时器的工作原理和公式来计算电容或电感的值。
具体地,当555 定时器作为多谐振荡器工作时,可以根据公式Ln2XRC 计算电容的值,其中L 为电感,R 为电阻,C 为电容,X 为定时器输出引脚的阻抗。
电阻电路的电感值测量与校准

电阻电路的电感值测量与校准电阻电路的电感值(inductance)是指电路中储存电能的能力,是电路中产生电磁感应的重要物理量。
在实际应用中,准确测量和校准电感值对于保证电路的稳定性和精度非常重要。
本文将探讨电阻电路的电感值测量与校准方法,并介绍适用的实验仪器。
一、电感值测量方法为了准确测量电感值,我们可以使用以下方法:1. 桥式测量法桥式测量法是一种常见的电感值测量方法。
其中,魏斯顿电桥是最常用的仪器之一。
它基于电路中交流电压的相位差来测量电感值。
通过调整电桥上的电容和可变电感器,我们可以找到电感的平衡点,从而准确测量电感值。
2. 时域法时域法也是一种常用的电感值测量方法。
在该方法中,我们发送一定频率的脉冲信号到电感,然后测量电感上产生的电压波形。
通过分析波形的特征,如峰值电压和上升时间,我们可以计算出电感的值。
3. 自激振荡法自激振荡法是一种简化的电感值测量方法。
在该方法中,我们使用待测电感和一个已知电容组成自激振荡电路。
通过调整电路的频率,使其达到自激振荡状态。
然后,我们可以通过测量振荡频率和已知电容值,计算出电感的数值。
二、电感值校准方法为了确保测得的电感值准确无误,我们需要进行电感值的校准。
1. 校准设备为了校准电感值,我们需要使用精确的校准设备,如LCR(电感、电容和电阻)桥和频率计。
LCR桥可以测量电感值,并与已知值进行比较,从而进行校准。
频率计用于测量电路中的频率,以保证准确校准。
2. 校准步骤校准电阻电路的电感值通常需要以下步骤:(1)校准频率计:先使用已知准确的频率源校准频率计,以确保准确测量电路中的频率。
(2)校准LCR桥:将已知准确的电感器接入LCR桥中,按照设备说明进行校准,求得准确的电感值。
(3)测量待校准电感器的值:接入待校准的电感器,通过LCR桥测量其电感值。
(4)比较和调整:将测得的待校准电感器的电感值与已知准确值进行比较,根据差异进行调整,直到达到预定的精度要求。
555定时器应用[测电容电阻电感]
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简易电阻、电感和电容的测试仪摘 要:本系统以MSP430单片机作为控制核心,由555构成多谐振荡电路实现对电阻和电容的测量,采用电容三点式振荡电路实现对电感的测量。
控制继电器实现电阻、电容测量的档位自动切换,使测量精度满足指标要求;为使单片机精确测量待测频率,在电感测量模块中先进行整形和分频,然后测量,以提高测量精度。
该系统设计简单,成本低,操作简单,在测量范围内误差很小,经电路仿真分析可达到题目要求的指标。
关键词:555多谐振荡电路,电容三点式振荡,MSP430单片机,继电器一、系统方案论证1.1 电阻测量模块方案论证方案一:伏安法。
如图1-1所示,分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和电阻两端的电压,根据公式R=U/I 求得电阻。
这种测量方法虽然电路简单,但要同时测出两个模拟量,不易实现自动化,而电压表与电流表都存在内阻,测量误差大,精度不高。
方案二:电阻分压法。
如图1-2所示,将待测电阻Rx 和基准电阻R 串联在电路中,由于电阻分压的作用,当串联到电路上的电阻Rx 的值不同时其Rx 上分的压降也不同。
通过测量上Vx 便可由公式)(X XX V VCC R V R -= 求得X R 。
该方案原理简单,理论上只要参考电阻精确,就可以测量任何阻值的电阻,但实际上由于AD 的分辨率有限,当待测电阻很大或是很小时就很难测出Rx 上的压降Vx ,从而使测量范围缩小,要提高测量范围和精度就需要对电阻分档测试和提高AD 的分辨率。
这无疑会增加系统的复杂性和成本,所以也不可行。
方案三:RC 和555定时器组成的多谐振荡电路。
很多仪表都是把较难测量的物理图1-2 电阻分压电路 图1-1 伏安法测量原理 Vcc GNDRx R量转变成精度较高且较容易测量的物理量。
基于此思路,我们把电阻阻值转换成频率信号,通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小,如果固定电阻值,该方案硬件电路实现简单,通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围,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,即可直接供数字电路处理,这种处理一方面便于使仪表实现智能化,另一方面也避免了由指针读数引起的误差。
555定时器应用实验报告

555定时器应用实验报告555定时器应用实验报告引言:555定时器是一种经典的集成电路,具有广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作,探索555定时器的基本原理和应用。
一、实验目的本实验的目的是通过555定时器的应用实验,了解555定时器的基本工作原理、特性和应用场景。
二、实验器材1. 555定时器芯片2. 电源3. 电阻、电容、电感等元件4. 示波器5. 连线电缆等三、实验步骤1. 搭建基本的555定时器电路,包括电源、555芯片、电阻、电容等元件。
2. 连接示波器,观察输入和输出信号的波形。
3. 调节电阻和电容的数值,观察波形的变化。
4. 尝试不同的输入信号,如方波、正弦波等,观察输出信号的响应。
5. 探索不同的应用场景,如脉冲发生器、频率分频器等,观察555定时器的工作情况。
四、实验结果与分析在实验过程中,我们观察到了以下现象和结果:1. 通过调节电阻和电容的数值,可以改变555定时器的输出频率和占空比。
2. 输入信号的不同波形对输出信号的响应也有影响,方波信号能够得到更稳定的输出。
3. 在不同的应用场景中,555定时器表现出了良好的性能,如在脉冲发生器中能够产生稳定的脉冲信号,在频率分频器中能够实现精确的频率分频。
通过对实验结果的分析,我们可以得出以下结论:1. 555定时器是一种非常实用的集成电路,具有广泛的应用前景。
2. 通过调节电阻和电容的数值,可以实现对555定时器的频率和占空比的精确控制。
3. 在不同的应用场景中,555定时器表现出了良好的稳定性和可靠性。
五、实验总结通过本次实验,我们深入了解了555定时器的基本原理和应用。
通过实际操作,我们掌握了555定时器的调节方法和应用技巧。
同时,我们也发现了555定时器在不同应用场景中的优势和局限性。
通过对实验结果的分析和总结,我们对555定时器有了更深入的理解。
总之,555定时器作为一种经典的集成电路,在电子领域有着广泛的应用。
通过实验,我们对555定时器的工作原理和应用场景有了更深入的了解。
555定时器的应用实验报告

555定时器的应用实验报告引言555定时器是一种广泛应用于电子电路中的集成电路,它具有稳定性高、成本低、可靠性强等特点。
在本次实验中,我们将通过实际操作,探索555定时器的应用。
实验材料•555定时器芯片•电阻•电容•LED灯•面包板•杜邦线•电源实验步骤第一步:搭建电路1.将555定时器芯片插入面包板中。
2.连接电阻和电容,以及其他所需元件。
具体连接方式如下所示:–将一个电阻的一端连接到芯片的引脚1(GND),另一端连接到引脚8(VCC)。
–将一个电阻的一端连接到引脚7(DIS),另一端连接到引脚8(VCC)。
–将一个电容的负极连接到引脚2(TRIG),正极连接到引脚6(THRES)。
–将一个电容的负极连接到引脚6(THRES),正极连接到引脚2(TRIG)。
–将一个电阻的一端连接到引脚6(THRES),另一端连接到引脚7(DIS)。
–连接LED灯,将正极连接到引脚3(OUT),负极连接到引脚1(GND)。
第二步:设置参数1.将电源连接到面包板上的合适位置,并打开电源。
2.调节电源电压为合适的数值,一般为5V。
3.根据实际需求,选择合适的电阻和电容值,并将其连接到电路中。
第三步:测试实验结果1.完成电路搭建后,按下555定时器芯片上的复位按钮,开始实验。
2.观察LED灯的亮灭情况,并记录下来。
3.根据实验结果,可以对555定时器的工作原理进行分析和解释。
结果分析根据实验结果,我们可以得出以下结论:1.当电容充电至阈值电压时,引脚3(OUT)输出高电平,LED灯亮起。
2.当电容放电至触发电压时,引脚3(OUT)输出低电平,LED灯熄灭。
3.通过调节电阻和电容的数值,可以改变LED灯亮灭的时间间隔。
结论通过本次实验,我们深入了解了555定时器的工作原理和应用。
通过调节电阻和电容的数值,我们可以实现不同的定时功能。
在实际应用中,555定时器被广泛用于计时器、脉冲发生器、频率分频器等电子电路中,具有重要的实际意义。
555定时器及其应用实验报告

555定时器及其应用实验报告实验报告:555定时器及其应用一、实验目的1.了解555定时器的结构和工作原理;2.学会使用555定时器搭建基本的定时电路;3.掌握555定时器的应用。
二、实验材料1.电源;2.555定时器芯片;3.电阻、电容等元器件;4.示波器、万用表等实验仪器;5.连接线等实验辅助器材。
三、实验原理555定时器是一种广泛应用于定时电路中的集成电路。
它具有三个功能引脚:触发引脚(TRIG)、控制引脚(CON)和复位引脚(RES)。
在定时工作模式下,555定时器可通过选择不同的电阻和电容值,实现不同的定时效果。
四、实验步骤1.搭建555定时器的基本电路。
将555定时器芯片插入实验板上,并根据电路图连接相应的元器件和电源。
2.测量电路的参数。
使用万用表测量电路中各个元器件的电阻、电容值,并记录下来。
3.调试电路并观察现象。
根据实验板上的示波器,调整电路,观察波形的变化,并记录下观察到的现象。
五、实验结果与分析通过调试和观察,实验发现在555定时器基本电路中,当输入信号触发引脚(TRIG)的电压高于比较引脚(THRESH)的电压时,输出引脚会输出高电平信号,反之输出引脚则输出低电平信号。
通过调整电压和触发条件,可以实现不同的定时效果。
六、实验应用1.交通信号灯。
通过555定时器的输出信号控制灯光的切换,实现交通信号灯的闪烁效果,提醒行人和车辆注意交通状况。
2.蜂鸣器报警器。
通过555定时器的输出信号控制蜂鸣器的频率,实现报警器的报警效果,用于安防应用中。
3.继电器控制。
通过555定时器的输出信号控制继电器的通断,实现对电器设备的定时自动控制。
七、实验总结本实验通过对555定时器的学习和实验应用,深入理解了555定时器的结构、工作原理和应用场景。
通过实验,掌握了555定时器的基本使用方法,并在实验中成功搭建了基本的定时电路,同时也了解了其应用于交通信号灯、报警器和继电器控制等方面。
通过本次实验,对电子学的学习和实践经验也得到了提升。
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简易电阻、电感和电容的测试仪摘要:本系统以MSP430单片机作为控制核心,由555构成多谐振荡电路实现对电阻和电容的测量,采用电容三点式振荡电路实现对电感的测量。
控制继电器实现电阻、电容测量的档位自动切换,使测量精度满足指标要求;为使单片机精确测量待测频率,在电感测量模块中先进行整形和分频,然后测量,以提高测量精度。
该系统设计简单,成本低,操作简单,在测量范围内误差很小,经电路仿真分析可达到题目要求的指标。
关键词:555多谐振荡电路,电容三点式振荡,MSP430单片机,继电器一、系统方案论证1.1 电阻测量模块方案论证方案一:伏安法。
如图1-1所示,分别用电流表和电压表测出通过电阻的电流和电阻两端的电压,根据公式R=U/I求得电阻。
这种测量方法虽然电路简单,但要同时测出两个模拟量,不易实现自动化,而电压表与电流表都存在内阻,测量误差大,精度不高。
Rx方案二:电阻分压法。
如图1-2所示,将待测电阻Rx 和基准电阻R 串联在电路中,由于电阻分压的作用,当串联到电路上的电阻Rx 的值不同时其Rx 上分的压降也不同。
通过测量上Vx 便可由公式)(X X X V VCC R V R -= 求得X R 。
该方案原理简单,理论上只要参考电阻精确,就可以测量任何阻值的电阻,但实际上由于AD 的分辨率有限,当待测电阻很大或是很小时就很难测出Rx 上的压降Vx ,从而使测量范围缩小,要提高测量范围和精度就需要对电阻分档测试和提高AD 的分辨率。
这无疑会增加系统的复杂性和成本,所以也不可行。
方案三:RC 和555定时器组成的多谐振荡电路。
很多仪表都是把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。
基于此思路,我们把电阻阻值转换成频率信号,通过测量输出振荡频率的大小即可求得电阻的大小,如果固定电阻值,该方案硬件电路实现简单,通过选择合适的电容值即可获得适当的频率范围,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,即可直接供数字电路处理,这种处理一方面便于使仪表实现智能化,另一方面也避免了由指针读数引起的误差。
综合比较,基于对精度要求较高,并从测量时操作的简便程度考虑,本设计采用方案图1-2 电阻分压电路三,用RC 和555定时器组成的多谐振荡电路来实现要求。
1.2 电容测量模块方案论证方案一:利用RC 充电原理,根据电路原理电容充电的时间常数τ=RC 。
通过选择适当的参考电容,通过测量充电到一个固定电压时所需的时间即可以测量出相应的电容大小。
此方案下测量大电容较准,但在电容容量较小时,电容在极短的时间内就能充满,即充电时间较短,所以很难测准。
方案二:电桥法是另一种经典的方法,如图1-3所示,可利用交流电桥来测量电容。
电桥的平衡条件为:eex n j x j n )(2)(121Z Z Z Z ϕϕϕϕ+⋅+⋅⋅⋅=⋅⋅通过调节阻抗Z1、Z2使电桥平衡,这时电表读数是零。
根据平衡条件及一些已知的电路参数就可以求出被测参数。
用这种测量方法,参数的值还要通过联立方程求解,调节电阻值一般只能手动,电桥平衡的判别亦难以用简单的电路实现。
这样,电桥法不易实现自动测量。
方案三:同样利用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容的大小,如果固定电阻值,该方案硬件电路实现简单,能测出较宽的电容范围,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。
综合比较,基于对精度要求较高,并从测量时操作的简便程度考虑,本设计采用方案三,用RC和555定时器组成的多谐振荡电路来实现要求。
1.3 电感测量模块方案论证方案一:采用电桥法测量电感。
将待测电感和已知标准电阻电容组成电桥,通过单片机控制调节电阻参数使电桥平衡,电感的大小由电阻和电桥的本征频率求得,该方案测量精准,同时可以测量电容和电阻的大小,但其电路复杂,实现起来较为困难。
方案二:用555定时器和被测电感利用电感储能以及充放原理构成多谐振荡器,通过测频率值确定被测电感的值。
该方案电路结构简单,输出波形为TTL电平的方波信号,简单分频后可获得较为理想的测试频率范围,方便单片机精确测量。
方案三:采用LC配合三极管组成三点式振荡电路,通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。
该方案成本最低,但其输出波形为正弦波,需要将其波形整形后才能交给处理器处理,成本稍微高了。
综合比较,基于方案二的设计误差太大,最终采用了方案三。
1.4 频率测量方案论证方案一:直接测频法。
该测量方法是把被测频率信号经过脉冲形成电路,计数器计数被测信号的脉冲周数,从而通过计算频率的公式得到被测信号的频率。
此方案对低频信号的测量精度不是很高,对于高频信号的测量也不是很准确,只在一定范围的频率内才能测得比较准确的数值。
因此只适用于一定范围内的频率测量。
方案二:测周期法。
该测量方法是通过测量被测信号的周期来计算频率。
被测信号经脉冲形成电路变成方波通过单片机的计数器计数,再根据计算公式即可获得被测信号的频率。
该方案对低频信号的测量比较准确,但对于高频信号,测量误差较大,故只适合低频信号的测量。
在比较两种方案之后,决定采用第一种方案来进行频率的测量。
1.5 系统方案概述系统设计总框图如图1-4所示,本设计将电阻、电容和电感测量模块产生的不同频率的方波信号经整形和分频电路分别送至通道选择模块,根据测试的元件类型,单片机通过按键的输入选择相应的测试电路,并自动检测出待测元件的值所对应的频率范围,控制继电器实现对元件测量的自动换挡。
同时单片机通过一定的计算后,在液晶显示屏上显示出元件的类型和测量值。
二、理论分析与计算2.1 电阻测量的分析与计算电阻测量原理图如图2-1所示,是由555定时器和R1、R2、C1组成的多谐振荡电路。
电路振荡产生的频率由R1、Rx、C1确定。
电容C1的充电所需的时间,即脉冲维持时间:2ln)(1x11CRRt+=放电所用时间,即脉冲低电平时间:2ln12CRtx=图1-4 系统设计总框图R1所以脉冲周期时间为: )2(2ln 1121x R R C t t t+⨯=+=故输出脉冲频率为: )2(2ln 111x R R C f +⨯=所以只要已知R1、R X 、C1中的其中两项的参数再通过单片机测出振荡频率的大小就可以计算出剩下第三项的参数。
本设计中通过固定R1和C1的参数将待测量的电阻作为R2接入电路中的方法来测量电阻。
为使振荡频率保持在10-20kHz 这一段单片机计数的高精度范围内,需选择合适的C1和R1的值,同时不能使电阻功耗太大。
所以我们设计了两路电路,第一个量程选择uF C R 1,50011=Ω=;第二个量程选择nF C K R 1,1822=Ω=; 这样,在第一个量程中,若Ω=100x R 时(下限),kHzR R C f x 06.2)2(2ln 111≈+⨯=;在第二个量程中,若Ω=M R x 10时(上限),kHzR R C f x 72)2(2ln 122≈+⨯=。
因为RC 振荡的稳定度可达1/1000,单片机测频率最多误差一个脉冲,所以由单片机测频率值引起的误差在百分之一以下。
量程自动转换原理:单片机在第一个频率的记录中发现频率过小,即通过继电器转换量程。
再测频率,求x R 的值。
误差分析 : fC R R x ⨯=+222ln 12ΘfC C Cf f C f R x ⋅⋅∆-⋅⋅∆-=∆∴2222ln 2ln 22222/C C f f R R R x x ∆-∆=+∆∴因为ff∆相当小,在01001左右,远小于仪表所需要的精度,可忽略。
这样,xx R R ∆的精度取决于22C C ∆,即电容的稳定性。
电路中采用了稳定性良好的独石电容,理论上说,只要22C C ∆小于1001,所测电阻的精度亦能在1001以下。
由于单片机程序中采用了多位数的浮点运算,计算精度可远高于1001。
2.2电容测量的分析与计算电容测量的原理图也如图2-1,同样由555电路构成的多谐振荡电路,通过计算振荡输出的频率来计算被测电容的大小。
由2.1的分析知其振荡周期为:得出:)2()2(ln 121R R C f x +⋅⨯=,即: )2()2(ln 1C 21R R f x x +⋅⨯=为使频率在单片机高精度测量范围内,我们同样设计了两路电路,取值分别为:第一量程:Ω=Ω=M R k R 10,121;第二量程:Ω=Ω=k R k R 470,47043;这样的取值使电容档的测量范围很宽,同样可通过继电器转换量程。
误差分析:同x R 的测量,有11R R f f C C x x ∆+∆=∆,已知ff ∆能满足1001以下的精度,而精密的金属膜电阻其阻值的变化11R R ∆亦能满足1001左右的精度。
这样,电容的精度也可以做得很高。
2.3 电感测量的分析与计算电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。
三点式振荡电路是指:LC 回路中与发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的,另外一个电抗元件必须为异性质的,而与发射级相连的两个电抗元件同为电容式的三点式振荡电路,其振荡频率为:LCf x π21=即:Cf f L x x x ⋅⋅⋅⋅=ππ41如图3-3所示, C1和C2分别采用100nF 和1uF 的独石电容,其电容值远大于晶体管的极间电容,可以把极间电容忽略,则uF C C C C C 09.0)/()(2121=+⋅=单片机的高精度测量范围有限,因此在测电感这一档时,只能分频后送单片机计数。
误差分析:Cf f L x x x ⋅⋅⋅⋅=ππ41Θ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=∆⋅∂∂-∆∂∂=∆∴C f f C C f C C L f f L L 22222422ππC Cf f L L ∆-∆=∆∴2由此可见,因为ff ∆相当小,LL ∆的精度主要取决于电容值的稳定性,从理论上讲,只要CC ∆小于1001,LL ∆也就能达到相当的水平。
一般而言,电容的稳定性,特别是像独石电容一类性能比较好的电容,C ∆能满足小于1005的要求,这样误差精度就能保持在1005±以内。
三、硬件电路设计3.1 测量电阻电路的设计电阻的测量分为两个量程:第一个量程,Hz f 30>=,开关S1和S3闭合;第二个量程,Hz f 30<,开关S2和S4闭合。
电路图如图3-1所示:图3-1 电阻测量电路图3.2 测量电容电路的设计电容的测量同样设计了两路电路,取值分别为:第一量程:pF pF x 1000C 10<≤,开关S2和S4闭合;第二量程:pF pF x 100000C 1000≤≤,开关S1和S3闭合;电路图如图3-2所示:图3-2 电容测量电路图3.3 测量电感电路的设计因为电感测量模块产生的信号是正弦信号,所以必须先整形成方波,又由理论分析可知电路的输出频率很高,所以也要对输出的信号分频,单片机才能处理。