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(mǎn)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(mǎn)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穩定振蕩的時(shí)間較長(cháng)，在測量電容和電阻時(shí)，應在顯示穩定后再讀取參數值。
3．4 電感測量模塊
在測量電感電容值時(shí)，傳統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，讀數不夠直觀(guān)。著(zhù)眼于對傳統測量方式的改進(jìn)，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(gè)皮爾茲CMOS緩沖振蕩器，通過(guò)測量頻率來(lái)間接測量電感，并且測量值與電感的內阻基本無(wú)關(guān)。本電路設計簡(jiǎn)單，無(wú)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(jiàn)，因為|2△f／f|相當小，|△L／L|的精度主要取決于電容值的穩定性，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，電容的穩定性，特別是像獨石電容一類(lèi)性能比較好的電容，|△C／C|都可以滿(mǎn)足小于5％的要求，這樣誤差精度就能保持在-5％～+5％以?xún)取?br />
4 系統軟件設計
AT89S52有兩個(gè)定時(shí)器／計數器T0和T1。初始化程序將T0設置為計數器，T1設置為定時(shí)器。T0是工作在計數狀態(tài)下，對輸入的信號進(jìn)行計數，但對工作在計數狀態(tài)下的T0，最大計數值為fOSC／24，由于fOSC=12MHz，因此，T0的最大計數頻率為500KHz。T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為65ms，達不到1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms，共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。頻率計開(kāi)始工作或者完成一次頻率或周期的測量，程序都進(jìn)行測量初始化。測量初始化模塊是用來(lái)設置1602液晶顯示、工作寄存器、中斷控制和定時(shí)／計數器的工作方式的。
系統軟件設計采用模塊化設計方法。整個(gè)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(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、測量電感品質(zhì)因數模塊、測量頻率模塊、記錄并保存數據模塊等各種功能模塊組成。上電后，進(jìn)入系統初始化模塊，系統軟件開(kāi)始運行。在執行過(guò)程中，根據選擇分別調用各個(gè)功能模塊完成對應的物理量測量。

5 實(shí)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，我們對系統進(jìn)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(huì )由于分布參數而起振。我們用了2個(gè)15cm長(cháng)的線(xiàn)，接兩個(gè)鱷魚(yú)夾，直接短路的時(shí)候，電路的輸出頻率穩定在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(gè)數據，實(shí)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(jiǎn)便，智能性強，誤差較小并且性能穩定，數據顯示一目了然，已在實(shí)驗室使用。