電容參數測量儀的設計

譚思佳,陽 泳,江世明,范 濤,劉淋強

（邵陽學院信息工程系,湖南邵陽,422003）

1 設計內容

設計并制作一臺能夠實現自動測量電容值系統的裝置。要求電容測量范圍為：33pF-47uF，測量誤差≤10%，能實現自動切換量程，并將測量結果以數字方式直接顯示，同時語音播報出測量的電容值。

圖 1 多諧振蕩電路

2 電容參數測量原理

電容參數測量儀系統利用RC和555定時器組成的多諧振蕩電路，如圖1所示，頻率信號f的出現源于RC對被測電容C的振蕩，此過程能夠實現模擬量向數字量的變換，被測電容C的值是借助于單片機的計數或計時，經過數據運算和處理后而得出的，并送顯示器顯示。

根據555定時器構成單穩態，產生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電容值。

電容參數測量儀系統的原理圖如圖2所示，首先設計RC振蕩電路，接入被測電容后，由555定時器構成振蕩器產生方波。然后，把此脈沖信號通過接口傳到AT89C52單片機上，對此脈沖信號進行頻率測量，并根據測量的頻率大小，控制CD4052多路模擬開關來切換振蕩電路中R值大小，從而來實現不同參數電容自動切換量程測量，再通過軟件編程，把測量的頻率值轉換成電容值，最后由1602液晶屏顯示電容值。一旦有語音播報按鍵被按下，語音播報模塊就會播報出測量的電容值。本系統主要由測量電路和控制電路兩部分組成。測量電路主要用于產生RC振蕩頻率f，而控制電路則用于對所產生的振蕩頻率進行計數處理控制并送顯示以及控制語音播報等。

圖2 系統原理圖

圖3 樣機圖

3 樣機的制作與測試結果

樣機制作如圖3所示。

對樣機進行了測試，測試的結果如表1所示。

從測試數據表可以看出，產品的測量誤差都是小于6%,測量精度還是比較精確的，到達了測量要求。

表1 電容參數測試表

在實際測量中，測試值受很多因素的限制，測試中選取的環境不同、采用的方法不同都可能對其造成干擾，導致測試值出現誤差，不能朱雀的反映出被測電容的真實數值。為了保證測試值的精準度，實現設計的真實性，可通過修正的方法對這種測試誤差進行完善。本測試修正值是通過實驗求取，對影響測量讀數的各種影響因素，如溫度、濕度、電源電壓等變化引起的系統誤差，通過對相同被測參數的多次測量結果和不同被測參數的多次測量選取平均值，最后確定被測參數公式的修正值，從而達到減小本設計系統誤差的目的。

4 結論

該系統具有軟硬件設計簡單，成本較低，安全可靠, 操作簡單方便等特點,可應用于電子產品檢修中電容參數測量上,有一定的實用性。

參考文獻

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