1. 研究目的与意义
电子制作中需要用到各种各样的电容器,它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似,通常简称其为电容,用字母c表示。在电子产品的生产和维修中,电容在基本的电子产品集成电路部分有着其不可替代的作用,电子器件的好坏决定了电子产品的好与坏。电容测量这一环节至关重要,电容测量仪便有着非常重要的作用,因此,设计可靠安全便捷的电容测量仪具有极大的现实必要性。
21世纪,电子产品的飞速发展使我们见识了时代电子的魅力,现在电子元件几乎渗透社会的各个领域,有力的推动了社会生产力的发展,同事也使电子产品的性能进一步提高,电子产品的更新换代也越来越快。
电容元件广泛应用于各种电子产品和电路中,具有十分广泛的应用。电容的容值参数是设计中应考虑的重要参数。常见的电容分为有极电容和无极电容。电容的容值与电容的直对面积、形状、电解质等有关系。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。
2. 国内外研究现状分析
当今电子测试领域,电容的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。电容器是一种能存储电荷的容器,它是由两片靠的很近的金属片,中间再隔以绝缘物质而组成的,按绝缘材料的不同,可制成各种各样的电容器,如:云母,瓷介,纸介,电解电容器等。在构造上,又分为固定电容器和可变电容器,电容器对直流电阻力无穷大,即电容器具有隔直流作用,电容器对交流电的阻力受交流电频率影响,即相同容量的电容器对不同频率的交流电呈现不同的容抗。
随着电子工业的发展,电子元器件急剧增加,电容因其独特的功能,广泛应用于隔直,耦合,旁路,滤波,调谐回路,能量转换,控制电路等方面,是电子设备中大量使用的电子元件之一。而选择一个合适的电容就成为设计人员必须注意的问题,数字电容测量仪的应用就广泛起来了。
数字电容测量仪是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。现在常用的测量方法是电容表法和充放电法。测量电容器的参数,最经典的方法是采用电桥法,电桥法可以准确的测试被测电容器的电容量、介质损耗值,以前用手动电桥为了达到电桥的平衡需调整数十个旋钮,测试结果要大量的换算,对操作技能要求较高,测试工效很低,80年代问世了数字自动电桥,电桥在内部微机的控制下自动平衡,最终结果直读得到,大大方便了使用,如今高压西林电桥、高频电桥等几乎已经被自动化电桥所替代。由于电桥的结构复杂,成本相对也较高,对电容器的一般测量如仅测其电容量,可以用阻抗法测试。阻抗法相对于电桥法简单的多,有的数字式万用表配备有电容测试功能,其原理大都是以阻抗法实现的。随着测试技术的不断进步,特别对相位角测试精度的提高,在阻抗法测量的同时增加相位角的测量可以较准确的得到介质损失角,在一定范围内已经可以替代电桥法测量。小型电容测试仪还常用积分法或斜率法(含双斜率)测试电容,原理是测试rc积分时间或以恒流源对被测电容充电,用充电时间或充电终止电压来计算被测电容的电容量,可以达到比较高的测试精度,因为测试电源本质上为直流,该方法对测试电解电容非常合适。目前电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。
3. 研究的基本内容与计划
1.3研究内容和计划
本课题实现电容测量,具有以下若干功能:
1.能测量10pf-100μf范围内的电容量,有小数点和单位切换。
4. 研究创新点
1.4特色与创新
交流电桥虽然测量准确, 但存在笨重、操作繁琐、不能自动测量的缺陷。本次设计是在参考555振荡器基础上拟定的一套以C语言为主要编程语言的设计方案,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电容值。电路设计简单,数据测量较为精确,操作方便,值得推广
