电容参数测量仪的设计

2015-05-15谭思佳江世明刘淋强

电子测试 2015年8期

关键词：振荡电路测量仪样机

谭思佳,阳泳,江世明,范涛,刘淋强

（邵阳学院信息工程系,湖南邵阳,422003）

1 设计内容

设计并制作一台能够实现自动测量电容值系统的装置。要求电容测量范围为：33pF-47uF，测量误差≤10%，能实现自动切换量程，并将测量结果以数字方式直接显示，同时语音播报出测量的电容值。

图 1 多谐振荡电路

2 电容参数测量原理

电容参数测量仪系统利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，如图1所示，频率信号f的出现源于RC对被测电容C的振荡，此过程能够实现模拟量向数字量的变换，被测电容C的值是借助于单片机的计数或计时，经过数据运算和处理后而得出的，并送显示器显示。

根据555定时器构成单稳态，产生脉冲波形，通过单片机读取高低电平得出频率，通过公式换算得到电容值。

电容参数测量仪系统的原理图如图2所示，首先设计RC振荡电路，接入被测电容后，由555定时器构成振荡器产生方波。然后，把此脉冲信号通过接口传到AT89C52单片机上，对此脉冲信号进行频率测量，并根据测量的频率大小，控制CD4052多路模拟开关来切换振荡电路中R值大小，从而来实现不同参数电容自动切换量程测量，再通过软件编程，把测量的频率值转换成电容值，最后由1602液晶屏显示电容值。一旦有语音播报按键被按下，语音播报模块就会播报出测量的电容值。本系统主要由测量电路和控制电路两部分组成。测量电路主要用于产生RC振荡频率f，而控制电路则用于对所产生的振荡频率进行计数处理控制并送显示以及控制语音播报等。

图2 系统原理图

图3 样机图

3 样机的制作与测试结果

样机制作如图3所示。

对样机进行了测试，测试的结果如表1所示。

从测试数据表可以看出，产品的测量误差都是小于6%,测量精度还是比较精确的，到达了测量要求。

表1 电容参数测试表

在实际测量中，测试值受很多因素的限制，测试中选取的环境不同、采用的方法不同都可能对其造成干扰，导致测试值出现误差，不能朱雀的反映出被测电容的真实数值。为了保证测试值的精准度，实现设计的真实性，可通过修正的方法对这种测试误差进行完善。本测试修正值是通过实验求取，对影响测量读数的各种影响因素，如温度、湿度、电源电压等变化引起的系统误差，通过对相同被测参数的多次测量结果和不同被测参数的多次测量选取平均值，最后确定被测参数公式的修正值，从而达到减小本设计系统误差的目的。