用M8制作电感电容电解电容测量仪表.docx

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用M8制作电感电容电解电容测量仪表

用M8制作电感、电容、电解电容测量仪表

这个电路不同国家和地区很多人制作过，测量精度高，测量范围大，有用不同语言写的程序，我作了一个BASCOM-AVR版本的，并增加了对电解电容器测量。

电感测量范围：

0.1μH~2H

电容测量范围：

1pF~2.5μF

电解电容测量范围：

0.1μF~30000μF

一、电容、电感测量原理：

电路是一个由LM393（U3A）组成的LC振荡器。

由单片机测量LC震荡回路的频率F1，然后控制继电器K2将标准电容C2与C1并联，测出振荡器频率F2，再用下列式子计算出电容C1电感L1的值。

 （原文件名:

Gs_1.jpg） 

引用图片

这里电容器C2的容量的精确程度，基本上决定了整个测量过程的精度。

应该选用稳定性好精度高的电容器，这个制作选用了1800pF的云母电容器。

上述过程可称作为一个校准过程，由M8控制每次开机时自动完成。

开机后延时1500ms，测量由U1A、L1、C1组成振荡器频率F1；Portd.3 = 0，K2吸合，C2接入延时1500ms，测量振荡器频率F2，Portd.3 = 1，K2断开。

M8计算C1、L1完成后按S1进入电容Cx的测量状态。

电容Cx、电感Lx的值，分别用下列式子计算：

 （原文件名:

Gs_2.jpg） 

引用图片

二、电解电容测量原理：

电解电容的测量是基于对RC电路的时间常数的计算，由脉冲电路原理可知，电容的充电速度与R和C的大小有关，R与C的乘积越大，过渡时间就越长。

这个RC的乘积就叫做RC电路的时间常数τ，即τ=R∙C。

若R的单位用欧姆，C的单位用法拉，则τ的单位为秒。

 （原文件名:

Gs_4.jpg） 

引用图片

图示曲线可以得到充电过程的一般规律：

Uc是按指数规律上升的，Uc开始变化较快，以后逐渐减慢，并缓慢地趋近其最终值，当t=τ时，Uc=0.632E；本测量仪就是利用单片机测量Uc=0到0.632E这段时间，用下列式子计算计算被测电容值：

 （原文件名:

Gs_3.jpg） 

引用图片

电路由比较器U3B,放电晶体管Q等组成。

设定比较器正输入端为Uc，（Uc=0.632E=0.632⋅5=3.16V，调节RP1获得），反向输入端接被测电容CEx，当D端为高电平时,Q导通电路处于放电状态,这时CEx被放电，比较器U3B输出高电平。

当D为低电平时Q截止电容CEx通过R9（R10）充电,CEx两端电压逐步升高,当CEx两端电压>Uc时,比较器U3B输出低电平，产生INT0中断（INT0中断设置为下降沿触发）,中断服务程序读取定时器值，并计算、显示CEx的值。

然后置位PD6为高电平,Q导通,CEx放电，延时100mS是为了保证CEx充分放电，中断返回开始下一个测量周期。

为了提高测量精度电解电容测量分两档，由继电器K2切换，R9接入时测量0.1μF~500μF电容，R10接入时测量500μF~20000μF电容。

R9（R10）的精度和电压Uc的精度基本上决定了测量结果精度。

这个设计原本加入了一个电解电容漏电流测试功能，由于测量时间太长而放弃，图中的R13、R9（R10）与adc0等组成漏电流测量电路。

三、使用方法：

按下S2接通电源，进入校准状态（此时测量端子不能接入器件）：

 （原文件名:

Lcd_1.jpg） 

引用图片

校准完成后：

 （原文件名:

Lcd_2.jpg） 

引用图片

按动S1进入电容测量状态：

 （原文件名:

Lcd_3.jpg） 

引用图片

按动S1进入电感测量状态：

 （原文件名:

Lcd_4.jpg） 

引用图片

按动S1进入电解电容（<500uF）测量状态：

 （原文件名:

Lcd_5.jpg） 

引用图片

按动S1进入电解电容（>500uF）测量状态：

 （原文件名:

Lcd_6.jpg） 

引用图片

再按S1返回到电容测量状态。

这是安装完成的样子：

 （原文件名:

PCB_2.jpg） 

引用图片

 （原文件名:

PCB_3.jpg） 

引用图片

电路板被设计成适合热转印：

 （原文件名:

PCB_1.jpg） 

引用图片

加了一个铝合金底座：

 （原文件名:

w_3.jpg） 

引用图片

这是原理图:

这是源程序:

'****************************************************

'*               电感电容电解电容测量仪             *

'*  电容:

1P-2.5uF                                   *

'*  电感:

1uH-2.0H                                   *

'*  电解电容:

0.1uF-20000uF                          *

'*                 吕军省   天津大港                *

'*                 junsheng427@              *

'*                            20081217              *

'****************************************************

$regfile = "m8def.dat"

$crystal = 8000000

Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.2 , Db5 = Portb.3 , Db6 = Portb.4 , Db7 = Portb.5 , E = Portb.1 , Rs = Portb.0

Config Lcd = 16 * 2

Config Timer1 = Counter , Edge = Falling       '配置T/C1为计数

Config Timer2 = Timer , Prescale = 64       '配置T/C2定时

Config Int0 = Falling

Config Timer0 = Timer , Prescale = 8

On Ovf0 Tim0_isr

On Int0 T1_isr

On Ovf2 Tim2_isr

Enable Ovf2

On Ovf1 Tim1_isr

Enable Ovf1

Enable Interrupts

Tcnt2 = &H83

Start Timer2

Counter1 = 0

Start Counter1

Dim F1 As Long

Dim F2 As Long

Dim C1 As Single

Dim Ca1 As Single

Dim Ca2 As Single

Dim Cx As Single

Dim L1 As Single

Dim Lx As Single

Dim F11 As Single

Dim V1 As String * 11

Dim V2 As String * 11

Dim Vf As String * 6

Dim Vs As String * 8

Dim Z1 As String * 2

Dim J As Bit

Dim I As Byte

Dim K As Bit

Dim M As Bit

Dim Vl As Byte

Dim Tc As Byte

Dim Tc1 As Long

Dim Te As Long

Ddrd.7 = 0       '键初始

Portd.7 = 1

Ddrd.4 = 1       '继电器初始化

Ddrd.3 = 1

Portd.4 = 1

Portd.3 = 1

Ddrd.6 = 1

Portd.6 = 1

J = 1

K = 1

M = 1

I = 1

Tc1 = 0

Cls

Cursor Off

'/////主程序/////

Do

   '/////按键处理/////

   If Pind.7 = 0 Then       'S1

      Waitms 40

         If Pind.7 = 0 Then

            Incr I

            Bitwait Pind.7 , Set

         End If

   End If

   '/////电感L1，电容C1计算/////

   If I = 1 Then

      If J = 1 Then

         Lcd "  L_C_CE meter"

         Lowerline

         Lcd "    20081217"

         Waitms 1500       '等待F1计数

         Portd.3 = 0       '接入标准电容C2

         Waitms 1500       '等待f2计数

         Ca1 = F1 * F1

         Ca2 = F2 * F2

         C1 = Ca1 - Ca2

         C1 = Ca2 / C1

         C1 = C1 * 1800       '1800是标准电容C2 ；单位pF

         L1 = 3.1416 * 3.1416

         L1 = L1 * 4

         L1 = L1 * Ca1

         L1 = L1 * C1

         L1 = 1 / L1

         L1 = L1 * 1000000000000000000       '单位uH

         Portd.3 = 1       '断开标准电容C2

      End If

      J = 0

      Vf = Str（f1）       '显示f1

      Vf = Format（vf , "      "）

      Locate 1 , 7

      Lcd "F=" ; Vf ; "Hz"

      Locate 1 , 1

      Lcd "SetOK "

      V1 = Fusing（c1 , "#.#"）

      V2 = Fusing（l1 , "#.#"）

      Locate 2 , 1

      Lcd V1 ; "pF " ; V2 ; "uH"

   End If

   '/////电容Cx计算/////

   If I = 2 Then

      Vf = Str（f1）

      Vf = Format（vf , "      "）

      Locate 1 , 7

      Lcd "F=" ; Vf ; "Hz"

      F11 = F1 * F1

      Cx = Ca1 / F11

      Cx = Cx - 1

      Cx = Cx * C1

      V1 = Fusing（cx , "#.#"）

      Vl = Len（v1）

      Z1 = "pF"

      If Vl = 6 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         Z1 = "pF"

      End If

      If Vl = 7 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "00.00"）

         Z1 = "nF"

      End If

      If Vl = 8 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "000.0"）

         Z1 = "nF"

      End If

      If Vl = 9 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "0.000"）

         Z1 = "uF"

      End If

      Vs = Space（8）

      Locate 2 , 1

      Lcd "   Cx=" ; V1 ; Z1 ; Vs

      Locate 1 , 1

      Lcd "TeSTC "

   End If

   '/////电感Lx计算/////

   If I = 3 Then

      Vf = Str（f1）

      Vf = Format（vf , "      "）

      If F1 < 50 Then

         Vf = "     0"

      End If

      Locate 1 , 7

      Lcd "F=" ; Vf ; "Hz"

      Portd.4 = 0       '输入端切换到测电感

      If F1 > 1000 Then

         F11 = F1 * F1

         Lx = Ca1 / F11

         Lx = Lx - 1

         Lx = Lx * L1

      Else

         Lx = 0

      End If

      V1 = Fusing（lx , "#.##"）

      Vl = Len（v1）

      Z1 = "uH"

      If Vl = 6 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 5）

         Z1 = "uH"

      End If

      If Vl = 7 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "0.000"）

         Z1 = "mH"

      End If

      If Vl = 8 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "00.00"）

         Z1 = "mH"

      End If

      If Vl = 9 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "000.0"）

         Z1 = "mH"

      End If

      If Vl = 10 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

         V1 = Format（v1 , "0.000"）

         Z1 = "H "

      End If

      Vs = Space（8）

      Locate 2 , 1

      Lcd "   Lx=" ; V1 ; Z1 ; Vs

      Locate 1 , 1

      Lcd "TestL "

   End If

   '/////电解电容器测量（<500uF） /////

   If I = 4 Then

      Portd.4 = 1

      If K = 1 Then

         Disable Ovf1

         Disable Ovf2

         Enable Int0

         Enable Ovf0

         Locate 1 , 1

         Lcd "TeSTCE  [<500uF]"

         Locate 2 , 1

         Lcd "   CEx=       "

      End If

      K = 0

   Portd.6 = 0       '开始充电

   Start Timer0       '开始计时

   End If

   '/////电解电容测量

（2） /////

   If I = 5 Then

      If M = 1 Then

         Portd.3 = 0

         Locate 1 , 1

         Lcd "TeSTCE  [>500uF]"

         Locate 2 , 1

         Lcd "   CEx=       "

      End If

      M = 0

      Portd.6 = 0       '开始充电

      Start Timer0       '开始计时

   End If

'/////返回到电容测量//////

   If I = 6 Then

      I = 2       '返回到电容测量

      Enable Ovf1

      Enable Ovf2

      Disable Int0

      Disable Ovf0

      Portd.3 = 1

      K = 1

      M = 1

   End If

Loop

End

'/////计数中断/////

Tim1_isr:

   Incr Tc1       '这么作可使计数分辩率最高到1Hz

Return

'/////定时中断/////

Tim2_isr:

   Tcnt2 = &H83       '定时器T2初值

   Incr Tc

   If Tc = 250 Then       '定时250mS

      Stop Counter1

      Tc1 = Tc1 * 65535

      If Portd.3 = 1 Then

         F1 = Counter1

         F1 = F1 + Tc1

         F1 = F1 * 4

      End If

      If Portd.3 = 0 Then

         F2 = Counter1

         F2 = F2 + Tc1

         F2 = F2 * 4

      End If

      Counter1 = 0

      Start Counter1

      Tc = 0

      Tc1 = 0

   End If

Return

'/////定时中断，测电解电容/////

Tim0_isr:

   Incr Te       '定时器0中断次数

Return

'/////外部中断，测电解电容/////

T1_isr:

   Stop Timer0

   Te = Te * 256

   Te = Te + Tcnt0

   Te = Te / 2       '时间/充电电阻=被测电容

   V1 = Str（te）

   Vl = Len（v1）

   If Portd.3 = 1 Then       '充电电阻R9接入，<500uF

       If Vl = 2 Then

          V1 = "NO"

       End If

       If Vl = 3 Then

          V1 = Mid（v1 , 1 , 3）

          V1 = Format（v1 , "0.000"）

       End If

       If Vl = 4 Then

          V1 = Mid（v1 , 1 , 3）

          V1 = Format（v1 , "0.00"）

       End If

       If Vl = 5 Then

          V1 = Mid（v1 , 1 , 3）

          V1 = Format（v1 , "0.0"）

       End If

       If Vl = 6 Then

          V1 = Mid（v1 , 1 , 3）

       End If

       If Vl = 7 Then

          V1 = "  OL  "

       End If

   End If

   If Portd.3 = 0 Then

      If Vl = 2 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 2）

         V1 = Format（v1 , "0.00"）

      End If

      If Vl = 3 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 3）

         V1 = Format（v1 , "0.00"）

      End If

      If Vl = 4 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 2）

      End If

      If Vl = 5 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 3）

      End If

      If Vl = 6 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 4）

      End If

      If Vl = 7 Then

         V1 = Mid（v1 , 1 , 5）

      End If

   End If

   Vs = Space（7）

   If Te > 1 And Te < 10 Then