一种电阻电容电感测试仪的设计

一种电阻电容电感测试仪的设计

技术领域

本发明专利涉及单片机技术领域，尤其涉及一种电阻电容电感测试仪的设计。

背景技术

现代电子产品正以前所未有的速度，向着多功能化、体积最小化、功耗最低化的方 向发展，机电产品广泛应用于家电、通信、一般工业乃至航空航天和军事领域。无论是日常 生活还是高端科技领域，电子技术的应用均日益深入。

目前市面上测量电子元器件参数R、C和L的仪表种类较多，方法和优缺点也各有不 同。一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点。

电阻电容电感测量方法较多（谐振法，电桥法，电压比例法等）但因为对于测量仪 器来说精度越高越好，所以本设计选择精度比较高的电压比较法做电阻电感电容测试仪， 它的原理是将一定频率的交流信号经过串联分压电路转化为电压信号，然后经过电路处理 变成频率信号经过单片机进行比例运算，最后将计算出的测量值输送给显示模块并显示各 参量对应的量纲。

发明专利内容

本发明专利涉及一种电阻电容电感测试仪的设计，本发明采用MAX038单片压控函数发 生器产生高精度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路，利用电压 比例计算的方法推算出电容值或者电感值，利用51单片机控制测量和计算结果，采用1602 液晶模块实时显示数值，可以手动调节量程，正弦信号发生器可以实现幅值和频率的调整， 为了提高精度，本发明把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻较低产 生的误差。

附图说明

图1：系统流程图。

图2：稳压电源电路图。

图3：正弦信号发生器电路图。

图4：ICL7650引脚排列图。

图5：ICL7650的工作原理图。

图6：采样电路图。

图7：控制测量程序流程图。

图8：按键处理程序流程图。

图9：电阻电感电容计算程序流程图。

图10：液晶显示程序模块流程图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种电阻电容电感测试仪的设计，本发明采用MAX038单片压控函 数发生器产生高精度的正弦波信号流经待测的电容或者电感和标准电阻的串连电路，利用 电压比例计算的方法推算出电容值或者电感值，利用51单片机控制测量和计算结果，采用 1602液晶模块实时显示数值，可以手动调节量程，正弦信号发生器可以实现幅值和频率的 调整，为了提高精度，本发明把被测的交流电压先通过ICL7650来消除因为AD637输入电阻 较低产生的误差。

进一步的，本发明由电源模块、正弦信号发生器、标准电阻和电感或电容串联分压 电路、多路开关、电压跟随器、高精度交流/有效值转换、A/D转换、单片机、液晶显示、键盘等 模块组成。系统主要模块流程图如图1所示。

进一步的，电阻电感电容测试采样模块采用与标准电阻相比较的的方法，其原理 是在待测原件与标准原件的串联电路中加以电流I，这样被测元件与标准元件上得到的电 压分别为Vx与Vi；通过计算得出被测值，此方法精度高，需要一个具有输出频率稳定的信号 源来提供激励。

进一步的，正弦信号发生器模块采用MAX038单片压控函数信号发生器产生正弦 波，改变外接电阻或电容值就可改变输出频率的值，其频率范围从0.1Hz到20MHz，最高可达 40MHz，输出频率稳定。各种波形的输出幅度均为2V，幅值经过一个放大器就可以调节。占空 比的调节范围宽，占空比和频率均可进行单独调节，互不影响。占空比最大调节范围10％～ 90％。波形失真小。正弦波失真度小于0.75％。

进一步的，显示模块采用LCD液晶显示器，LCD液晶显示器可轻松实现字母、汉字的 显示，控制简单，能耗小，可以中文输出便于人际交流显示内容丰富。

进一步的，稳压电源模块的电路如图2所示。

进一步的，正弦信号发生器电路的核心器件为MAX038，具有输出频率范围宽、波形 稳定、失真小、使用方便等特点。正弦信号发生器电路如图3所示。

进一步的，ICL7650是斩波稳零式高精度运算放大器，它具有输入偏置电流小、失 调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点。ICL7650采用 14脚双列直插式和8脚金属壳两种封装形式，图4所示是最常用的14脚双列直插式封装的引 脚排列图。ICL7650的工作原理如图5所示。如图6所示，高精度的正弦波信号流过串联的标 准电阻和待测元件，待测元件一端接地。仪器通过继电器转换分别从标准电阻的两端测量 电压。由于AD637的输入电阻较低，为了降低其分压产生的误差，被测的交流电压先通过精 密运算放大器ICL7650构成的电压跟随器，然后才通过高精度交流/有效值转换芯片AD637 转换成有效值，进过ADC转换成数字信号，在单片机中完成比例运算，得到电容电感数值。测 量不同数值电感电容时，可以选择相应的标准电阻和改变MAX038输出信号的频率来分压， 这通过单片机控制继电器切换电路和编程来实现。

进一步的，本发明采用常用的2行16个字的1602液晶显示器来显示电阻电感电容 值。单片机的P1口与1602液晶模块的数据口连接传输数据，P2口分别控制RS、RW和使能端E。 RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线， 高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RW和RS同时为低时，可以写入指令或显示地 址；当RS为低，RW为高时，可以读忙信号；当RS为高RW为低时，可以写入数据。E端为使能端， 当E端有高电平跳变到低电平时，液晶模块执行命令。D0-D7为8位双向数据线。V0为液晶显 示器对比度调节端，接正电源时对比度弱，接地是对比度高，使用时要通过一个10KΩ的电 位器调整对比度。

进一步的，单片机控制测量程序不仅担负着量程的识别与转换，而且还负责数据 的修正和传输；因此主控制器的工作状态直接决定着整个测量系统能否正常工作，所以控 制测量程序对整个测量来说至关重要。控制测量流程如图7所示。

进一步的，按键处理程序的主要功能是设置测量的类型和测量的档位，当有按键 被按下时就执行相应的按键功能，流程如图8所示。

进一步的，单片机根据A/D 转换得到的电压值计算出电阻、电感或者电容值，该程 序流程如图9所示。

进一步的，液晶显示程序模块只有一个功能，就是对测量结果清晰正确的显示出 来，并能够保持稳定。程序流程如图10所示。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。