刘富星，任全会

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460)

便携式电容电感测试系统设计

刘富星，任全会

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460)

为了解决传统的C(电容)、L(电感)测量仪器体积大、精度低的问题，提出了便携式电容电感测试系统，此系统运用电容(电感)-电压转换原理，把被测信号转换成电压信号进行计算和处理，系统的控制核心和数据处理中心是STC89C52单片机。测试结果表明，此系统具有结构简单、体积小、精度高的优点，具有很高的应用价值。

单片机；电容电感测量；模数转换

常用元器件的性能测试在电子设计中非常重要，特别是对电容、电感的测量。现在C、L测量仪器种类繁多，测量方法各异，优缺点也很明显。传统的测量仪大多是台式的，体积较大，携带很不方便，虽然测量方法比较简单，但是普遍存在测量精度低、无记忆功能、无法进行自动测量的问题。为了解决这些问题，设计了便携式电容电感测试系统，此系统主要运用电容(电感)-电压转换原理，使用STC89C52单片机作为数据处理和系统控制中心[1]，具有集成度高、体积小、携带方便、测量精度高的优点。

1 硬件设计

图1 系统总体框图

系统总体硬件结构如图1所示。此系统的数据处理和系统控制中心是STC89C52 单片机，主要硬件电路由测量电路、虚实分离电路、模数转换(AD)电路等构成。

1.1 测量电路

测量电路主要使用的是集成电路LF356，通过此芯片可以构成反向运算电路配合继电器进行工作，此电路的主要功能是把待测信号(C和L)的参数转换成电压信号。具体的硬件电路如图2所示。

图2 测量电路硬件原理图

1.2 虚实分离电路

此电路主要包含AD633乘法器和低通滤波器两部分。硬件电路如图3所示。

图3 虚实分离硬件电路图

把电压信号输入到乘法器中，分别与信号源输出的正弦和余弦参考信号相乘，这样通过乘法器的低通滤波处理就可以准确地实现实部和虚部分离[2]。

1.3 AD 转换电路及主控制电路

被测信号(C和L)参数的虚部和实部电压通过模数转换就能得到数字信号，把此数字信号通过核心器件单片机进行分析计算。模数转换电路选用的芯片是ICL7135，通过MC1403和ICL7660提供需要的1 V和-5 V的电压。单片机是整个测量系统的数据处理中心，系统选用的是STC89C52型单片机，其优点主要是运算速度快、抗干扰能力强。具体的硬件电路如图4所示。

图4 AD转换及主控电路图

2 软件设计

系统的软件主要通过C语言编写完成，主程序流程图如图5所示。

图5 主程序流程图

3 测试结果和结论

3.1 测试结果

为了验证本测量系统的正确性，进行了一系列的测试，测量的电容样本为200 pF～2μF。同时还使用Wayne Kerr Electronics公司的6500系列阻抗测试仪进行测试，把测试结果进行对比[3]。测量的参数为电容值(C)和损耗因数(D)。测试的结果如表1所示。

表1 C测试结果

测量的电感样本为2～200 mH。同时还使用Wayne Kerr Electronics公司的6500系列阻抗测试仪进行测试，把测试结果进行对比。测量的参数为电感值(L)和品质因数(Q)。测试的结果如表2所示。

表2 L测试结果

3.2 结论

通过测试的数据可以看出，本测试系统测量准确，误差小。因为系统都是采用集成电路，所以整个系统的体积很小，便于携带，具有较高的应用价值和广阔的市场空间。

[1]刘军, 李智.基于单片机的高精度电容电感测量仪[J].国外电子测量技术, 2007,26 (6):48-51.

[2]韦炜.新型电容电感测量仪的设计[J].现代科学仪器, 2013(1):69-72.

[3]何飞，荣军，黄广华，等.智能电阻电容电感测量仪的设计与开发[J].电子技术, 2013(1):63-65.

[责任编辑：赵 伟]

Design of Portable Capacitance and Inductance Measurement System

LIU Fuxing,REN Quanhui

(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College,Zhengzhou 451460,China)

In order to solve the traditional C, L measuring instruments, large volume and low accuracy problem, this paper proposes portable capacitance and inductance measuring system, this system using capacitive (inductive) voltage conversion principle, the measured signal is converted into a voltage signal calculation and processing, system control center and data processing center is STC89C52 microcontroller. The test results show that this system has the advantages of simple structure, small size, high measurement accuracy, and it has wide application value.

MCU; capacitance and inductance measurement; AD conversion

2016-08-24

刘富星(1981—)，男，河南尉氏人，郑州铁路职业技术学院讲师, 研究方向为计算机科学与技术。 任全会(1978—)，男，河南中牟人，郑州铁路职业技术学院电子工程系副教授，研究方向为电子信息工程技术。

G642

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1008-6811(2017)01-0006-04