简易电阻电容和电感测
量仪
公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
竞赛题目：简易电阻、电容和电感测量仪
2012年4月10日
简易电阻、电容和电感测量仪
摘要：本系统是以STM32为控制系统的简易数字式电阻、电容和电感测量
仪。系统利用半桥测量RLC的原理，设计了由信号产生电路、半桥电路、信号放大电路、真有效值测量电路、相位检测电路构成的系统。电阻、电容和电感的信息通过半桥电路变成电信号，由放大电路和检测电路变换为可测量量，由控制系统计算得到元器件信息。整个系统可以实现电阻、电容和电感的测量。?
关键词：RLC测量仪半桥电路真有效值测量相位检测 STM32
1.绪论
现今的万用表可以测量交流电压，交流电流，直流电压，直流电流，电阻，二极管正向压降，晶体管共发射极电流放大系数，有一些还能测试电容量，电导，温度等，但是对于电感量却不能直接测出，也不能够免掉在不同测量量之间切换的麻烦。在模拟电子技术中，最基本的元器件莫过于电阻、电容和电感，如何准确、快速的测出这三者各项系数对于快速选择元器件和设计和搭建电路至关重要。
本组成员通过参看国内外万用表数据资料，了解其工作原理，并借鉴有关RLC测量的方法，通过对比谐振法和电桥法，并根据客观条件，选用了一种既能够较准确的测量各项参数，又符合实际条件的方法——电桥法。
2.方案论证
总体方案
题目要求系统能对电阻、电容、电感测量，测量范围：电阻100Ω~1M
Ω；电感100Pf~10000pF；电感100uH~10mH；测量精度为±10%。
方案一：运用谐振法，利用不同的频率使RLC电路产生谐振，从而测量出R、L、C参数。利用信号源产生两种不同分辨率、两种不同频率范围的纯正弦波信号；经宽带稳压放大电路放大，形成检测电路需要的10V 恒压；测试接口电路根据测试参数自动切换量程；通过A/D 转换芯片检测接口电路中电容两端电压，经MCU 处理；MCU 根据谐振时，电容两端电压最大原理判断电路是否处于谐振，在谐振时，多次重复测量相关参数以减少随机误差，最后将计算结果显示。基本系统如下：
图1
缺陷：对信号源要求比较高，要发生几Hz到几十MHz的信号，在几Hz的频率下，容易有外部杂波干扰，使测试数据不准确，要发生MHz以上的信号时，硬件电路很难满足要求，要切换不同频率的信号，并且要在满足电容两端电压最大的条件下才能读取数据，使测量速度变得很慢。
方案二：电桥法：利用数字半桥的原理，R、L、C的参数通过半桥电路变为幅度信号和相位差信号，通过测量电路测量信号幅度和相位差，通过计算测量幅值关系和相位关系得到电阻电容电感各项参数。系统框图具体如下
图2
方案二中电阻、电容、电感测量都在半桥电路上进行的，因此只在半桥电路上设计几个档位，采用阻抗—有效电压法对分立元件进行参数测量，就可满足题目对测量范围和测量精度的要求综上所述，我们选择方案二。
信号产生方案
要测量电阻、电容和电感的参数，就必须将这些参数转换为电信号，因此就需要一个信号源，考虑到电容和电感的阻抗跟频率有关，因此我们需要一个能产生一定幅值，一定频率的正弦波发生器，我们考虑以下方案。
方案一：利用函数发生器ICL8038产生正弦波，ICL8038可以同时产生方波、三角波和正弦波，通过调节外部电路参数时，还可以获得不同频率不同占空比的波形。
方案二：采用DDS的方法使用CPLD+ROM+DA的方法查表产生正弦波，DDS 技术是一种数字化合成频率的技术，只要改变系统时钟和ROM表和相位累加字，便可不同频率不同类型的波形。
方案三：利用函数发生器MAX038产生正弦波，MAX038可以同时产生方波、三角波和正弦波，通过调节外部电路参数时，还可以获得不同频率不同占空比的波形。
方案比较：方案一产生测试频点的成本有很大的优势，但其产生正弦波是由三角波折线法变换而来，波形不纯粹谐波成分较多，因此测试的结果精度会被影响。方案二利用DDS技术产生波形有输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声求低，而且频率精准等优点，但是方案二中要改变系统时钟和ROM表和相位累加字，实现起来硬件电路较复杂，成本更高。方案三虽然只是与方案一的选用芯片不同，但是相比方案一，其外围电路更加简单，产生的信号谐波成分很少，精度很高，输出幅值稳定，频率稳定性高且可调。综上，方案一不能满足要求，方案二中DDS方法能够完全达到要求，而方案三已经能够满足此题的要求，并且电路简单，因此选择方案三。
半桥电路方案
我们利用半桥电路的原理对元件参数测量，半桥电路的种类不多，而且其效果也差不多不影响题目指标的实现，因此我们选择如下的经典电路作为半桥电路对元件进行测量。
图3
参数测量电路方案
参数测量电路是和半桥电路配合的，对器件相关参数进一步测量的电路，所以电路的性能会直接影响测量的精度，我们考虑了以下方案。
方案一：使用自由轴法的原理设计相敏检波器，同时对半桥电路输出信号的幅度和相位值的检测，变换为电压信号，利用微处理器强大的运算能力，计算出元件相关参数。本方法是工程上普遍使用的方法，其能达到的精度也相当不错。可是他需要两个相位差为严格90度的参考信号对信号检测，不容易实现这样的要求，并且电路也较复杂。
方案二：分别对半桥电路的电压和相位进行测量。电压用真有效值检测芯片来测量，现在已经有很准确的有效值检测集成电路AD637，能很好提高测量精度，且测量电路简单，利用A/D转换器将AD637输出的模拟量转化成能被处理器识别的数字量，从而通过微处理器计算出电容、电感和电阻的参数。相位测量使用微处理器的定时器计时功能测量出来，实际表明这种测量相位的方法精度满足了要求。
因此选择方案二。
控制和计算系统方案
这是一个对电阻、电感、电容进行测量的系统，因此需要计算的信息量和数据处理量相对比较大，涉及到大范围时档位的选择切换比较复杂，而题目没对系统功耗有相应的要求，我们有如下两种方案：
方案一：用51单片机作为控制系统。51作为控制系统理论上可以满足上述要求，但是51单片机处理速度有限，使得测量阻抗精度不高，而且片内资源有限，要测量Us和Ux还要外接AD，增加了硬件连接的复杂性。
方案二：考虑到STM32F103丰富的IO资源和出色的信号处理能力能很好的满足要求，且其自带有12位的A/D转换器的片内资源，不仅省掉了外接
A/D转换电路的麻烦，而且还能获得一个较为精确的测量值。因此我们选择了STM32F103为处理系统，负责A/D转换和整个系统参数测量计算及档位选择。
如图3所示，半桥电路的输出信号Us和基准信号Ux（没有经过半桥电路）的关系如下：
对于电阻R：R=Zx=Rs*Ux/Us
因此，只要通过有效值检测芯片测出有效值Us和Ux，通过以上公式就能计简便的算出电阻阻值，供电电源为+15V时，信号源输出电压有1V的Vpp 时，输出Vpp最多达到10V，因此设计7个档位便能达到1～10M（如1k档能有效的测量100~1k电阻）的测量范围。
对于电感L：Zx=Rs*Ux/Us L=Zx/ω (ω=2πf)
因此，方法只在电阻的测量基础上除个频率相关量便可。
对于电容C；Zx=Rs*Ux/Us C=1/(Zx*ω)
因此，用此公式便可计算出容值。
显示方案
显示可用：方案一：数码管显示；方案二：LCD1602显示；方案三：LCD12864（带中文字库）显示。
数码管只能显示数字，没有中文指示效果，且占用IO口较多，故舍弃方案一。
LCD1602可以显示通用字符和自造的汉字，但界面的显示内容有限，故舍弃方案二。
LCD12864（带中文字库）使用串行方式除了可以显示通用字符和自带字库里的汉字，还可以显示自造汉字和自定义的图片（像素128X64），128X64的界面可以显示自带字库里的汉字或自造汉字和显示自定义的图片可以构成良好的人机界面，很好的满足了测量过程中的各种显示需求。
因此选择方案三。
最终方案系统框图：
3理论分析及单元电路设计
信号产生电路设计
我们是利用MAX038电路作为信号的产生部分。MAX038是一个高频、高精度的能够通过控制两个数字门产生三角波、正弦波、方波的信号发生器，输出频率可以调节，范围是到20MHz，占空比可调，输出的峰峰值为2Vpp。电路如下:
半桥电路设计
半桥电路形式为经典的反向比例运算电路，电路如下：
电路中Zx为被测量器件，Rs为标准电阻，这里给出了7个档位，保证了测量精度，两个放大器隔离了后级测量电路和半桥的路的阻抗系统，又一次保证了精度。半桥电路的输出Us和Ux的关系如下：
对于电阻R：R=Zx=Rs*Ux/Us
因此，只要通过有效值检测芯片测出有效值Us和Ux，通过以上公式就能计简便的算出电阻阻值，供电电源为+15V时，信号源输出电压有1V的Vpp 时，输出Vpp最多达到10V，因此设计7个档位便能达到1～10M（如1k档能有效的测量100~1k电阻）的测量范围。
对于电感L：Zx=Rs*Ux/Us L=Zx/ω (ω=2πf)
因此，方法只在电阻的测量基础上除个频率相关量便可。
对于电容C；Zx=Rs*Ux/Us C=1/(Zx*ω)
因此，用此公式便可计算出容值。
参数测量电路设计
真有效值检测电路:
AD637是真有效值检测集成电路，而且具有较高的测量精度，且能够对精度进行调节，调精后，对于1V的直流输入，则输出1V的直流量；若输入幅值为1V的正弦信号，则输出的直流量，其电路图如下:
电压跟随器缓冲隔离了后级测量电路，进一步保证了测量精度，其输出直接连接到STM32控制器片内的A/D输入口即可方便的测量出输出电压。
相位测量电路设计
由于半桥电路的输出是正弦波，所以我们需要将正弦信号变换为方波信号，供系统测量，给系统提供Us和Ux的相位信息的两路方波，系统就可以利用内部16位精确定时器将信号相位关系测量出来，判断处理出来的Us信号是超前还是滞后于处理后的基准信号Ux，从而判断所测的元件是电阻（无移相）、电感（超前）、电容（滞后）。
将正弦信号转换成方波信号的比较电路如下：
相位差的的测量方案
将基准信号Ux（没有经过半桥电路）和半桥电路的输出信号Us都经过相位检测电路，分别有通道一和通道二输出。
（1）如果所测元件为电阻，则通道一和通道二的输出波形图如下：
此时通道二的输出波形相对于通道一的输出波形既没有超前也没有滞后。（2）如果所测元件为电感，则通道一和通道二的输出波形图如下：
此时通道二的输出波形超前于通道一的输出波形
（3）如果所测元件为电容，则通道一和通道二的输出波形图如下：
此时通道二的输出波形滞后于通道一的输出波形。
具体方法及部分代码：
1、将通道一的输出波形接到(E端口0管脚)
将通道二的输出波形接到(E端口1管脚)
2、在主函数中将、都配置成外部中断引脚，有效检测边沿为上升沿，的有效检测边沿为下降沿有效。代码如下：
void EXTI_Configuration(void)
{
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/* Connect EXTI Line and 0 to and */
/* Configure EXTI Line0 to generate an interrupt on rising edge */
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource0);
= EXTI_Line0;
= EXTI_Mode_Interrupt;
= EXTI_Trigger_Rising ;
= ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
/* Configure EXTI Line1 to generate an interrupt on falling edge */
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource1);
=EXTI_Line1;
= EXTI_Mode_Interrupt;
= EXTI_Trigger_Falling ;
= ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
3、当的有效边沿到来时（上升沿），在中断函数EXTI0_IRQHandler中将的有效监测边沿改为上升沿或下降沿有效即上升沿和下降沿均可以触发中断。同时使能定时器TIM2、TIM3,代码如下：
void EXTI_Configuration_int(void)
在主函数中对的配置是为了总是在上升沿到来时启动定时器TIM2、TIM3，只是为了选定一个起始点，如果以任意边沿触发则会导致测出来的相位差不准确。在EXTI0_IRQHandler中断中将的有效边沿改为上升沿或下降沿是为了在通道一的下降沿到来时失能定时器TIM2，与此同时读出TIM2-CNT，测得在一个周期内通道一由高电平变为低电平定时器TIM2所计数的值counter_tim2。而在通道二的下降沿到来时失能定时器TIM3，与此同时读出TIM3-CNT，测得在通道一上升沿到来到通道二下降沿到来这一时间段定时器TIM3所计数的值counter_tim3。
3、相位差计算。结合以上三图：
（1）若counter_tim2 - counter_tim3 < 0，则通道二的输出信号滞后于通道一的输出信号，该元件无电容。
相位差 = | counter_tim2 - counter_tim3|/(2* counter_tim2)
（2）若counter_tim2 - counter_tim3 = 0，则通道二的输出信号没有发生移相，该元件为电阻。
相位差为0。
（3）若counter_tim2 - counter_tim3 > 0，则通道二的输出信号超前于通道一的输出信号，该元件为电容。
相位差 = | counter_tim2 - counter_tim3|/(2* counter_tim2)
程序流程图设计
简易RLC测量仪功能说明
简易RLC测量仪功能说明：能够自动识别元器件（电阻、电容、电感）类型并计算出其值的大小，能够测出基准信号Ux（没有经过半桥电路）和半桥电路的输出信号Us的频率，真有效值大小及相位差。
测试方案
测试工具：万用表DT9205
简易RLC测量仪使用说明：
1、整个测试过程通过使用操控台上的五个独立按键实现，五个按键分
为：key_up,key_down,ensure,return,res_consult+。
key_up：选中上一项。
key_down：选中下一项。
ensure：执行选中的当前项。
return：返回到上一幕。
res_consult+：更改程序中的档位值。
2、当向系统版写入程序后，进行测量，在10左右秒之后就会执行更新，
并且12864会实时显示更新的测量值。
3、在测量之前应将档位调小，避免电路电流过大烧坏电路，“选中元件
类型及值”之前应先执行“档位检测”以检测所选档位是否合适，如果不合适则进行更换。
3、系统能够测试常见的电阻、电感和电容的大小，将被测元件插入到测
试插座中，系统能够自动识别元件类型并将元件类型显示，也可根据元件参数大小提示拨动拨码开关手动换挡：将档位调大或将档位调小，并且会显示当前程序中所选档位值。可通过调节“Res_consult+”键，来改变程序中所选档位值以此于实际电路中所选档位值相匹配，计算出元器件的值。
实测记录
电阻测试：
电阻测量表格
电容测试：
电感测试：
测量数据分析
由表5-1电阻测量表格可知，电阻测量值的误差在10%以下，在满足题目要求的精度范围内测量范围大，而由表5-2电容测量值表格及电感测量值表格可知，电容电感值的测量只是在一定范围内精度较高，超出一定范围就达不到精度要求，这是因为我们采用半桥法真有效值比例运算计算元器件的值，频
率对电阻值的大小没有什么大的影响，但是对电容电感值的测量会产生较大的影响，如下为电阻、电容、电感的测量的计算公式;
对于电阻R：R=Zx=Rs*Ux/Us
对于电感L：Zx=Rs*Ux/Us L=Zx/ω (ω=2πf)
对于电容C；Zx=Rs*Ux/Us C=1/(Zx*ω)
对电感电容的测量误差是本方案信号产生自身的缺陷，即产生源正弦信号质量不好。
5参考文献
1童诗白,华成英．模拟电子技术基础. 高等教育出版社，
2王松武，赵旦峰，于蕾，王扬. 常用电路模块分析与设计指导. 清华大学出版社，
3林占江，林放. 电子测量仪器原理与使用. 电子工业出版社，
4杜宇人. 现代电子测量技术. 机械工业出版社，
5陈尚松，雷加，郭庆. 电子测量与仪器. 电子工业出版社，
附录：
STM32F103VE系统原理图
人机界面图：
1、主菜单
2、元件类型及值大小
3、档位检测
4、查看实测参数值
南昌工程学院 毕业设计(论文) 信息工程学院系（院）通信技术专业毕业设计（论文）题目智能电阻、电容和电感测试仪的设计 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2010 年 6 月19 日
智能电阻、电容和电感测试仪的设计Smart resistors, capacitors and inductors Test Instrument 总计毕业设计（论文） 27 页 表格 1 个 插图 12 幅
摘要 本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后会对电阻，电容，电感的测试进行设计。本设计是利用AT89C52芯片的单片机来实现测试的，其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，从而实现各个参数的测量。这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能化。 关键词：AT89C52芯片555多谐振荡电路电容三点式 Abstract This paper first to design function and requirement are expounded, then puts forward to finish the design scheme of the function, and finally to resistance, capacitance and inductance. This design is used to realize the AT89C52 chip microcontroller test, resistor and capacitor is used at 555 resonance swings, which is produced by the inductance circuits are produced according to SanDianShi capacitance, thus realize each parameter measurement. So, on the one hand, the measurement precision, on the other hand to make intelligent instrument. Key words：AT89C52Chip;555 resonance swings circuit; SanDianShi capacitance
课程设计任务书 学生：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计 初始条件： LM317 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶 要求完成的主要任务: 1、测量围：电阻 100Ω-1MΩ； 电容 100pF-10000pF； 电感 100μH-10mH。 2、测量精度：5%。 3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日
目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 1、绪论 (5) 2、电路方案的比较与论证 (5) 2.1电阻测量方案 (5) 2.2电容测量方案 (7) 2.3电感测量方案 (8) 3、核心元器件介绍 (10) 3.1LM317的介绍 (10) 3.2LM337的介绍 (11) 3.3NE555的介绍 (11) 3.4NE5532的介绍 (13) 3.5STC89C52的介绍 (14) 3.6TLC549的介绍 (16) 3.7ICL7660的介绍 (17) 3.81602液晶的介绍 (18) 4、单元电路设计 (20) 4.1直流稳压电源电路的设计 (21) 4.2电源显示电路的设计 (21) 4.3电阻测量电路的设计 (22) 4.4电容测量电路的设计 (23) 4.5电感测量电路的设计 (24) 4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (25) 5、程序设计 (26) 5.1中断程序流程图 (26) 5.2主程序流程图 (27) 6、仿真结果 (27) 6.1电阻测量电路仿真 (27) 6.2电容测量电路仿真 (28) 6.3电感测量电路仿真 (28) 7、调试过程 (29) 7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (29) 7.2液晶显示电路调试 (29) 8、实验数据记录 (30)
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告 摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。测量结果采用12864液晶模块实时显示。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。 关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量 一、设计内容及功能 1.1设计内容 设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示： 测量对象 LCD显示 电阻/电容/电感 简易的数字电阻、电容和电感测量仪 自制电源 1.2 具体要求 1. 测量范围 （1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 （2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。 2. 测量精度 （1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。 （2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。 3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。 4. 自制电源 5. 使用按键来设置测量的种类和单位 1.3系统功能 1. 基本完成以上具体要求 2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试 3. 采用液晶显示器显示测量结果 二、系统方案设计与选择 电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。在设计前本文对各种方案进行了比较：
1 前言 1.1 设计的背景及意义 目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻，电容，电感的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电阻，电容，电感测试仪具有极大的现实必要性。 通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数传换成直流电压或频率后进行测量。 电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。 传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。 电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。 因为测量电阻，电容，电感方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555振荡器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入AT89C52的计数端端，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。 1.2 电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 当今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。 电阻、电容和电感测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确的测量电感但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。 在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实行等电位隔离，其特征在于，(1>将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟
电阻，电感，电容的主要参数 电阻主要特性参数 1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。 2、允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。 允许误差与精度等级对应关系如下：±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00）、±2%-0.2(或0）、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级 3、额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。 线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500 非线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100 4、额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压。 5、最高工作电压：允许的最大连续工作电压。在低气压工作时，最高工作电压较低。 6、温度系数：温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小，电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。 7、老化系数：电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百分数，它是表示电阻器寿命长短的参数。 8、电压系数：在规定的电压范围内，电压每变化1伏，电阻器的相对变化量。 9、噪声：产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声和电流噪声两部分，热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动，使导体任意两点的电压不规则变化。 电感器的主要参数 电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。
三：测试原理 3.1隔离技术（GUARDING) 隔离技术是ict有别于万用表，是ＩＣＴ特有的一种技术．因电路板上的元器件都是串并联在一起的，直接测试会因周边零件的影响而造成测试数值不准确，故在ICT里面有一种非常重要的技术，它就是隔离技术，通过隔离来屏蔽其他零件的影响。如图所示： D 隔离是利用运算放大器的“虚断”和“虚短”原理使C点的电位保持和B点基本等同接地，电压为0V。 隔离一般为分二种：隔离ＶＣＣ与地。一般电阻测试都是隔离ＶＣＣ，电容测试隔离地（ＧＮＤ）隔离点（Ｇ点）的设置一般在３个以下，三个以上的隔离点使用效果也不太。 3.2电阻测试原理 3.2.1 电阻器的分类 电阻器有不同的分类方法。按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分，有 1/2W、 1/4W、 1/8W、1/16W 、1W、2W等额定功率的电阻；按电阻值的精确度分，有精确度为± 5%、± 10%、± 20%等的普通电阻，还有精确度为± 0.1%、± 0.2%、± 0.5%、± l%和± 2%等的精密电阻。电阻的类别可以通过外观的标记识别。电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，第一个字母R代表电阻；第二个字母的意义是：T－碳膜，J－金属，X－线绕，这些
符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。 电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，以前多见于进口微型产品中，现在电子爱好者也可以买到了国产产品用来制作小型电子装置。 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。 3.2.2 固定电流源(Constant Current)模式C2 f! r' H' r; \: ` 对于不同的电阻值,ICT本身会自动限制一个适当的固定电流源做为测试的信号源使用,如此才不会因使用都的选择不当,因而产生过高的电压而烧坏被测试元件,故其测试方式为:提供一个适当的固定电流源I,流经被测电阻R,再于被测电阻R两端,测量出Vr,由于Vr及I已知,利用Vr=IR公式,即可得知被测电阻R值,如图： y2 A( K1 Q3 R9 k5 z $ S4 U8 S( b2 n! Z9 ~ : R2 a+ m. F9 j3 t 3.2.3低固定电流源(Low Constant Current)模式
简易的测量电阻电容电感 摘要：本设计是一个电阻电感电容的简易测量装置，主要由模拟测量和1602液晶显示两部分组成，其中电阻和电容电感的测量都是通过构造电路产生一定频率的波形，再通过单片机读取频率，经过程序处理转化，再通过1602液晶显示。由于系统处理数据时通过单片机对频率信号的读取，使得最后测量的结果更加精确与稳定，误差控制在题目所允许的范围内。 关键词：电阻电容电感测量仪，1602显示，555定时器，电容三点式
目录 1. 系统设计 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案比较 (2) 1.2.1 电阻测量方案 (2) 1.2.2 电容测量方案 (4) 1.2.3电感测量方案 (5) 1.2.4显示电路方案 (6) 1.3 方案论证 (6) 1.3.1 总体思路 (6) 1.3.2 设计方案 (7) 2. 单元电路设计 (7) 2.1 电阻测量电路 (7) 2.2 电容测量电路 (8) 2.3 电感测量电路 (9) 2.4 1602显示电路 (10) 3. 软件设计 (11) 4. 系统测试 (11) 4.1 测试仪器与设备 (11) 4.2 指标测试 (12) 5 结论 (13) 参考文献 (13) 附录1、元器件明细表...............................................................= (13) 附录2：程序清单 (13)
1. 系统设计 1.1 设计要求 设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪 1. 测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 2. 测量精度：±5% 。 3. 带有显示部分。 1.2 方案比较 1.2.1 电阻测量方案 相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择。 方案一：串联分压原理 V Rx R0 图1串联电路原理图 根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。通过测量Rx和R0上的电压。由公式Rx=Ux/(U0/R0) 方案二：利用直流电桥平衡原理的方案 图2 电桥（其中R1，R2，为可变电位器，R3为已知电阻，R4为被测电阻）根据电路平衡原理，不断调节电位器，使得电表指针指向正中间。由R1*R4=R3*R4.在通过测量电位器电阻值，可得到R4的值。 方案三：利用555构成单稳态的方案
常用电容值 6.8uH,10uH,15uH,22uH,27uH,33uH,47uH,68uH,100uH,150uH,220uH,330uH,470uH,680uH,1m H,2mH,3mH 【单位pF】 39 P 43 P 47 P 51 P 56 P 62 P 68 P 75 P 82 P 91 P 100 P 120 P 150 P 180 P 200 P 220 P 240 P 270 P 300 P 330 P 360 P 390 P 470 P 560 P 620 P 680 P 750 P 【单位nF】 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 10 15 18 22 27 33 39 56 68 82 【单位uF】 0.1 0.15 0.22 0.33 0.47 1.0 (1.5) 2.2 常用电阻值 1 10 100 1.0 K 10 K 100 K 1.0 M 1.1 11 110 1.1 K 11 K 110 K 1.1 M 1.2 12 120 1.2 K 12 K 120 K 1.2 M 1.3 13 130 1.3 K 13 K 130 K 1.3 M 1.5 15 150 1.5 K 15 K 150 K 1.5 M 1.6 16 160 1.6 K 16 K 160 K 1.6 M 1.8 18 180 1.8 K 18 K 180 K 1.8 M 2 20 200 2.0 K 20 K 200 K 2.0 M 2.2 22 220 2.2 K 22 K 220 K 2.2 M 2.4 24 240 2.4 K 24 K 240 K 2.4 M 2.7 27 270 2.7 K 27 K 270 K 2.7 M 3 30 300 3.0 K 30 K 300 K 3.0 M 3.3 33 330 3.3 K 33 K 330 K 3.3 M 3.6 36 360 3.6 K 36 K 360 K 3.6 M 3.9 39 390 3.9 K 39 K 390 K 3.9 M 4.3 43 430 4.3 K 43 K 430 K 4.3 M 4.7 47 470 4.7 K 47 K 470 K 4.7 M 5.1 51 510 5.1 K 51 K 510 K 5.1 M 5.6 56 560 5.6 K 56 K 560 K 5.6 M 6.2 62 620 6.2 K 62 K 620 K 6.2 M 6.8 68 680 6.8 K 68 K 680 K 6.8 M
简易电阻、电容和电感测试仪 1.1 基本设计要求 （1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。 （2）测量精度：±5% 。 （3）制作4位数码管显示器，显示测量数值。 示意框图 1.2 设计要求发挥部分 （1）扩大测量范围； （2）提高测量精度； （3）测量量程自动转化。
摘要：本系统是依赖单片机MSP430建立的的，本系统利用555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，而电感则是根据电容三点式振荡转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，而频率f是单片机很容易处理的数字量，一方面测量精度高，另一方面便于使仪表实现自动化，而且单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展、系统配置灵活。容易构成何种规模的应用系统，且应用系统较高的软、硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。综上所述，利用振荡电路与单片机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可行，节约成本。所以，本次设计选定以单片机为核心来进行。 关键词：430单片机，555多谐振荡电路，，电容三点式振荡 一、系统方案 电阻测量方案：555RC多谐振荡。 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，再交由单片机处理。 综合比较，本设计采用方案三，采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。 电容测量方案：555RC多谐振荡 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，能够较好满足题目的要求。 采用低廉的NE555构建RC多谐振荡电路，电路简单可行，单片机易控制。 电感测量方案：电容三点式 采用LC配合三极管组成三点式震荡振荡电路，通过测输出频率大小的方法来实现对电感值测量。该方案成本低，其输出波形为正弦波，将其波形整形后交给单片机测出其频率，并转换为电感值。 二、理论分析与计算 1.电阻测量的分析及计算 根据题目要求，如图2.1，采用555多谐振电路，将电阻量转化为相应的频率信号 值。考虑到单片机对频率的敏感度，具体的讲就是单片机对10KHz-100KHz的频率计数 精度最高。所以要选用合理的电阻和电容大小。同时又要考虑到不能使电阻的功率过
简易电阻、电容和电感测试仪的设计 一、任务 设计并制作一个简易电阻、电容和电感测试仪系统，包括测量、控制与显示三部分。其中测量电路包括：被测电阻，被测电容，被测电感，其中包括模拟快关、整形、分频等部分；显示电路包括：二极管的显示、数字显示；控制电路括：按键的选择测量电路与单片机的控制部分。 二、要求 1、基本要求 （1）测量范围：电阻100Ω～1M Ω；电容100pF ～10000pF ；电感100μH ～10mH 。 （2）测量精度：±5% 。 （3）制作4 位数码管显示器，显示测量数值。 示意框图 2．发挥部分 （1）扩大测量范围； （2）提高测量精度；
（3）测量量程自动转化。 3 评分标准 摘要： 本文先对设计功能及要求进行了阐述，然后提出要完成该功能的设计方案，最后综合考虑之后选定方法，再对电阻，电容，电感的测量电路进行设计。本设计是利用单片机来实现测试的，其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的，从而实现各个参数的测量。在电阻的测量电路中，我们把它分为两档来进行测量，并用单片机来驱动继电器以实现，这样，一方面测量精度较高，另一方面便于使仪表实现智能、自动化。 关键词：单片机 555多谐振荡电容三点式继电器 In this article, the function and the requirement of design were introduced, and then puts forward to want to complete the function, the design of the last comprehensive consideration selection methods, and then a resistor, capacitor, inductor measurement circuit design. This design is to realize the test using single chip computer, of which the resistor and capacitor is used more than 555 resonance swing circuitry, and inductance is produced according to the capacitance SanDianShi, so as to realize the measurement of each parameter. In the resistance and capacitance measurement circuit, we put it into two
课程设计任务书 题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计 初始条件： LM317 LM337 NE555 NE5532 STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶 要求完成的主要任务: 1、测量范围：电阻 100Ω-1MΩ； 电容 100pF-10000pF； 电感 100μH-10mH。 2、测量精度：5%。 3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。 时间安排： 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日
目录 摘要 (4) ABSTRACT (5) 1、绪论 (7) 2、电路方案的比较与论证 (7) 2.1电阻测量方案 (7) 2.2电容测量方案 (9) 2.3电感测量方案 (10) 3、核心元器件介绍 (12) 3.1LM317的介绍 (12) 3.2LM337的介绍 (13) 3.3NE555的介绍 (13) 3.4NE5532的介绍 (15) 3.5STC89C52的介绍 (17) 3.6TLC549的介绍 (18) 3.7ICL7660的介绍 (20) 3.81602液晶的介绍 (21) 4、单元电路设计 (23) 4.1直流稳压电源电路的设计 (24) 4.2电源显示电路的设计 (24) 4.3电阻测量电路的设计 (25) 4.4电容测量电路的设计 (26) 4.5电感测量电路的设计 (27) 4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (28) 5、程序设计 (29) 5.1中断程序流程图 (29) 5.2主程序流程图 (30) 6、仿真结果 (30) 6.1电阻测量电路仿真 (30) 6.2电容测量电路仿真 (31) 6.3电感测量电路仿真 (32) 7、调试过程 (33) 7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (33) 7.2液晶显示电路调试 (33) 8、实验数据记录 (34)
电阻 电阻/电阻器的主要参数 在电阻器的使用中，必需正确应用电阻器的参数。电阻器的性能参数包括标称阻值及允许偏差、额定功率、极限工作电压、电阻温度系数、频率特性和噪声电动势等。对于普通电阻器使用中最常用的参数是标称阻值和允许偏差，额定功率。 ⑴标称电阻值和允许偏差 每个电阻器都按系列生产,有一个标称阻值。不同标称系列，电阻器的实际值在该标称系列允许误差范围之内。例如，Ｅ24系列中一电阻的标称值是1000欧，Ｅ24系列电阻的偏差是5%，这个电阻器的实际值可能在950～1050欧范围之内的某一个值，用仪表测得具体的阻值就是这个电阻的实际值。 表1-4 几种固定电阻器的外形和特点
压。器、仪表等。电路。 在要求电阻偏差小的电路中，可选用Ｅ48、Ｅ96、Ｅ192精密电阻系列，在电阻器的使用中，根据实际需要选用不同精密度的电阻，一般来说误差小的电阻温度系数也小，阻值稳定性高。 电阻的单位是欧姆，用符号Ω表示。还常用千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）等单位表示。单位之间的换算关系是：1ＭΩ＝1000ＫΩ＝1000000Ω ⑵电阻器的额定功率 电阻器在电路中实际上是个将电能转换成热能的元件，消耗电能使自身温度升高。电阻器的额定功率是指在规定的大气压和特定的温度环境条件下，长期连续工作所能呈受的最大功率值。电阻器实际消耗的电功率Ｐ等于加在电阻器上的电压与
流过电阻器电流的乘积，即Ｐ＝ＵＩ。电阻器的额定功率从0. 05Ｗ至500Ｗ之间数十种规格。在电阻的使用中，应使电阻的额定功率大于电阻在电路中实际功率值的1.5～2倍以上。 表1-5 电阻器和电位器的命名方法 图1-4 电阻器额定功率的图形符号 在现代电子设备中，还常用到如水泥电阻和无引脚的片状电阻等新型电阻器。水泥电阻体积小，功率较大，在电路中常作降压或分流电阻。 片状电阻有两种类型，厚膜片状电阻和薄膜片状电阻。目前常用的是厚膜电阻，如国产ＲＬ11系列片状电阻。片状电阻的特点是体积小，重量轻，高频特性好，无引脚采用贴焊安装。除此之外，还有集成电阻（排阻）。
第一章：基本元件 第一节电阻器 电阻，英文名resistance，通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律说，I=U/R，那么R=U/I，电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”表示，有这样的定义：导体上加上一伏特电压时，产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。事实上，“电阻”说的是一种性质，而通常在电子产品中所指的电阻，是指电阻器这样一种元件。师傅对徒弟说：“找一个100欧的电阻来！”，指的就是一个“电阻值”为100欧姆的电阻器，欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用单位还有千欧（kΩ），兆欧（MΩ）。 一、电阻器的种类 电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，R代表电阻，T－碳膜，J－金属，X－线绕，是拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。 电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，以前多见于进口微型产品中，现在电子爱好者也可以买到了（做无线窃听器？） 二、电阻器的标识 这些直接标注的电阻，在新买来的时候，很容易识别规格。可是在装配电子产品的时候，必须考虑到为以后检修的方便，把标注面朝向易于看到的地方。所以在弯脚的时候，要特别注意。在手工装配时，多这一道工序，不是什么大问题，但是自动生产线上的机器没有那么聪明。而且，电阻器元件越做越小，直接标注的标记难以看清。因此，国际上惯用“色环标注法”。事实上，“色环电阻”占据着电阻器元件的主流地位。“色环电阻”顾名思义，就是在电阻器上用不同颜色的环来表示电阻的规格。有的是用4个色环表示，有的用5个。有区别么？是的。4环电阻，一般是碳膜电阻，用3个色环来表示阻值，用1个色环表示误差。5环电阻一般是金属膜电阻，为更好地表示精度，用4个色环表示阻值，另一个色环也是表示误差. 色环电阻的规则是最后一圈代表误差，对于四环电阻，前二环代表有效值，第三环代表乘上的次方数。不要怕，记住颜色和数码就行啦，其他的不用记。有一个秘诀：面对一个色环电阻，找出金色或银色的一端，并将它朝下，从头开始读色环。例如第一环是棕色的，第二环是黑色的，第三环是红色的，第四环是金色的，那么它的电阻值是1、0，第三环是添零的个数，这个电阻添2个零，所以它的实际阻值是1000Ω，即1kΩ。
实验二十八 交流电桥测电容和电感 交流电桥与直流电桥相似，也由四个桥臂组成。但交流电桥组成桥臂的元件不仅是电阻，还包括电容或电感以及互感等。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，因此它测量范围更广泛。交流电桥除用于精确测量交流电阻、电感、电容外，还经常用于测量材料的介电常数、电容器的介质损耗、两线圈间的互感系数和耦合系数、磁性材料的磁导率以及液体的电导率等。当电桥的平衡条件与频率有关时，可用于测量交流电频率等。交流电桥电路在自动测量和自动控制电路中也有着广泛的应用。 一、实验目的 1．了解交流电桥的平衡原理及配置方法． 2．自组交流电桥测量电感、电容及损耗． 3．学习使用数字电桥测量电阻、电感和电容． 二、仪器与用具 低频信号发生器，交流毫伏表，交流电阻箱，可调标准电容箱(例如RX7-0型)，待测电容，电感线圈，电阻，数字电桥，开关等． 实验原理 1．交流电桥平衡条件 交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的，它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似，如图28-1所示，电桥的四个臂，，，通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电感或它们的组合)，间接交流电源，间接交流平衡指示器(毫伏表或示波器等)． 电桥平衡时，、两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： = (28.1) 利用交流电桥测量未知阻抗 (=)的过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足的 过程．一般来说，包含二个未知分量，实际上按 复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数平衡 条件，电桥平衡时它们应同时得到满足，这意味 着要测量，电桥各臂阻抗参数至少要有两个可 调，而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作适当 配置． 图28—1 2．桥臂配置和可调参数选取的基本原则 在多数交流电桥中，为了使线路结构简单和 实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别 只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系)，常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂)，这样，除被测x Z ~ 外只剩一个臂具有复阻抗性质，此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容 )与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂)，在这样的条件下，由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则． (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性)，二者应放在相邻的桥臂位置上；反之，应放在相对的桥臂位置上． (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数，则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时，二者应放在相邻的桥臂位置；反之，就放在相对的桥臂位置． (3)当缺乏可调标准电抗元件或需要采用高精度固定电抗元件作为标准量具时，则选取辅助臂和比较臂所含电阻中的两个作为可调参数使电桥趋于平衡．(此时一般不能分别读
简易电阻电容和电感测 量仪 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
竞赛题目：简易电阻、电容和电感测量仪 2012年4月10日
简易电阻、电容和电感测量仪 摘要：本系统是以STM32为控制系统的简易数字式电阻、电容和电感测量 仪。系统利用半桥测量RLC的原理，设计了由信号产生电路、半桥电路、信号放大电路、真有效值测量电路、相位检测电路构成的系统。电阻、电容和电感的信息通过半桥电路变成电信号，由放大电路和检测电路变换为可测量量，由控制系统计算得到元器件信息。整个系统可以实现电阻、电容和电感的测量。? 关键词：RLC测量仪半桥电路真有效值测量相位检测 STM32 1.绪论 现今的万用表可以测量交流电压，交流电流，直流电压，直流电流，电阻，二极管正向压降，晶体管共发射极电流放大系数，有一些还能测试电容量，电导，温度等，但是对于电感量却不能直接测出，也不能够免掉在不同测量量之间切换的麻烦。在模拟电子技术中，最基本的元器件莫过于电阻、电容和电感，如何准确、快速的测出这三者各项系数对于快速选择元器件和设计和搭建电路至关重要。 本组成员通过参看国内外万用表数据资料，了解其工作原理，并借鉴有关RLC测量的方法，通过对比谐振法和电桥法，并根据客观条件，选用了一种既能够较准确的测量各项参数，又符合实际条件的方法——电桥法。 2.方案论证 总体方案 题目要求系统能对电阻、电容、电感测量，测量范围：电阻100Ω~1M Ω；电感100Pf~10000pF；电感100uH~10mH；测量精度为±10%。 方案一：运用谐振法，利用不同的频率使RLC电路产生谐振，从而测量出R、L、C参数。利用信号源产生两种不同分辨率、两种不同频率范围的纯正弦波信号；经宽带稳压放大电路放大，形成检测电路需要的10V 恒压；测试接口电路根据测试参数自动切换量程；通过A/D 转换芯片检测接口电路中电容两端电压，经MCU 处理；MCU 根据谐振时，电容两端电压最大原理判断电路是否处于谐振，在谐振时，多次重复测量相关参数以减少随机误差，最后将计算结果显示。基本系统如下：
CL-I电容电感测试仪 使用说明书 苏州华电电气股份有限公司
目录 一、产品介绍 (1) 1.1 技术指标 1.2 功能特点 二、操作指导 (2) 2.1 面板说明 2.2 测量操作 三、现场测试 (4) 3.1 接线 3.2 注意事项 四、仪器附件 (5) 五、维修及售后服务 (6)
一、产品介绍 CL-I电容电感测试仪是专门用来测量电容、电感器组在不用断开连线的情况下的电容、电感值，特别适用于发、变电站内已投运的电力电容、电感器组。 1.1技术指标 电容测量范围误差 0.01μF～1.0μF ±0.05μF 1.0μF～100.0μF ±（1%读数+0.2%满度） 100.0μF～2000.0μF ±（1%读数+0.2%满度） 最小分辨率： 0.001uF 电感测量范围误差 0.2mH～20mH ±0.05mH 20mH～200mH ±(2%读数+0.2%满度） 200mH～10H ±(2%读数+0.2%满度） 最小分辨率： 0.001mH 电阻测量范围误差 0.5Ω～5Ω±0.05Ω 5Ω～500Ω±（1%读数+0.2%满度） 500Ω～2000Ω±（1%读数+0.2%满度） 最小分辨率： 0.001Ω 电源（市电） 电压：220V±22V （AC） 频率：50Hz±0.5Hz 输出试验电压 1
0.5VAC、1.0VAC、2.0VAC、5VAC、25VAC工频 使用环境条件 温度：-10°C～50°C 湿度：≤90%RH 不结露 体积重量 体积：500mm×350mm×200mm 重量：≤15kg 钳表口径 不小于68mm 1.2功能特点 ◆操作简单，选择测量电容、电感、电阻 只需要通过简单的接线和按键操作就可以完成用户需要的试验设定，测 量过程由仪器自动控制完成，测试结果由液晶全汉字显示，简便、直观。 ◆保护提示 钳表检查提示 接线错误提示 ◆配备微型打印机，测量结束，可手动打印测试数据 二、操作指导 2.1面板说明 1.电源插座（连接220V电源，带3A保险丝） 2.仪器电源开关 3.试验电压输出开关 4.液晶显示屏 2
常用电阻电容标称值 精度为5%的碳膜电阻,以欧姆为单位的标称值: 1.0 5.6 33 160 820 3.9K 20K 100K 510K 2.7M 1.1 6.2 36 180 910 4.3K 22K 110K 560K 3M 1.2 6.8 39 200 1K 4.7K 24K 120K 620K 3.3M 1.3 7.5 43 220 1.1K 5.1K 27K 130K 680K 3.6M 1.5 8.2 47 240 1.2K 5.6K 30K 150K 750K 3.9M 1.6 9.1 51 270 1.3K 6.2K 33K 160K 820K 4.3M 1.8 10 56 300 1.5K 6.6K 36K 180K 910K 4.7M 2.0 11 62 330 1.6K 7.5K 39K 200K 1M 5.1M 2.2 12 68 360 1.8K 8.2K 43K 220K 1.1M 5.6M 2.4 13 75 390 2K 9.1K 47K 240K 1.2M 6.2M 2.7 15 82 430 2.2K 10K 51K 270K 1.3M 6.8M 3.0 16 91 470 2.4K 11K 56K 300K 1.5M 7.5M 3.3 18 100 510 2.7K 12K 62K 330K 1.6M 8.2M 3.6 20 110 560 3K 13K 68K 360K 1.8M 9.1M 3.9 22 120 620 3.2K 15K 75K 390K 2M 10M 4.3 24 130 680 3.3K 16K 82K 430K 2.2M 15M 4.7 27 150 750 3.6K 18K 91K 470K 2.4M 22M 5.1 30 精度为1%的金属膜电阻,以欧姆为单位的标称值: 10 33 100 332 1K 3.32K 10.5K 34K 107K 357K 10.2 33.2 102 340 1.02K 3.4K 10.7K 34.8K 110K 360K 10.5 34 105 348 1.05K 3.48K 11K 35.7K 113K 365K 10.7 34.8 107 350 1.07K 3.57K 11.3K 36K 115K 374K 11 35.7 110 357 1.1K 3.6K 11.5K 36.5K 118K 383K 11.3 36 113 360 1.13K 3.65K 11.8K 37.4K 120K 390K 11.5 36.5 115 365 1.15K 3.74K 12K 38.3K 121K 392K 11.8 37.4 118 374 1.18K 3.83K 12.1K 39K 124K 402K 12 38.3 120 383 1.2K 3.9K 12.4K 39.2K 127K 412K 12.1 39 121 390 1.21K 3.92K 12.7K 40.2K 130K 422K 12.4 39.2 124 392 1.24K 4.02K 13K 41.2K 133K 430K 12.7 40.2 127 402 1.27K 4.12K 13.3K 42.2K 137K 432K 13 41.2 130 412 1.3K 4.22K 13.7K 43K 140K 442K 13.3 42.2 133 422 1.33K 4.32K 14K 43.2K 143K 453K 13.7 43 137 430 1.37K 4.42K 14.3K 44.2K 147K 464K 14 43.2 140 432 1.4K 4.53K 14.7K 45.3K 150K 470K 14.3 44.2 143 442 1.43K 4.64K 15K 46.4K 154K 475K 14.7 45.3 147 453 1.47K 4.7K 15.4K 47K 158K 487K 15 46.4 150 464 1.5K 4.75K 15.8K 47.5K 160K 499K 15.4 47 154 470 1.54K 4.87K 16K 48.7K 162K 511K 15.8 47.5 158 475 1.58K 4.99K 16.2K 49.9K 165K 523K