一種數(shù)顯多功能測頻儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種數(shù)顯多功能測頻儀，包括測量端、切換電路、電阻測量電路、電容測量電路、電感測量電路、頻率測量電路、主控器和顯示電路，所述測量端用于連接待測元件，測量端的輸出端經(jīng)由切換電路連接電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路的輸入端，電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路的輸出端均連接頻率測量電路的輸入端，頻率測量電路的輸出端連接主控器，主控器的輸出端連接顯示電路。此結(jié)構(gòu)可快速、直觀地顯示測量數(shù)值，使用方便。
【專利說明】
一種數(shù)顯多功能測頻儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于測試領(lǐng)域，特別涉及一種多功能測頻儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件的種類急劇增加，電子元器件的適用范圍也逐漸廣泛起來，在應(yīng)用中我們常常要測定電阻、電容、電感的大小。因此，設(shè)計(jì)可靠、安全、便捷的電阻、電容、電感測試儀具有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。
[0003]通常情況下，電路參數(shù)的數(shù)字化測量是把被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成直流電壓或頻率后進(jìn)行測量。
[0004]電阻測量依據(jù)產(chǎn)生恒流源的方法分為電位降法、比例運(yùn)算器法和積分運(yùn)算器法。比例運(yùn)算器法測量誤差稍大，積分運(yùn)算器法適用于高電阻的測量。
[0005]傳統(tǒng)的測量電容方法有諧振法和電橋法兩種。前者電路簡單，速度快，但精度低；后者測量精度高，但速度慢。隨著數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展，在測量速度和精度上有很大的改善，電容的數(shù)字化測量常采用恒流法和比較法。
[0006]電感測量可依據(jù)交流電橋法，這種測量方法雖然能較準(zhǔn)確地測量電感，但交流電橋的平衡過程復(fù)雜，而且通過測量Q值確定電感的方法誤差較大，所以電感的數(shù)字化測量常采用時間常數(shù)發(fā)和同步分離法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的，在于提供一種數(shù)顯多功能測頻儀，其可快速、直觀地顯示測量數(shù)值，使用方便。
[0008]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0009]—種數(shù)顯多功能測頻儀，包括測量端、切換電路、電阻測量電路、電容測量電路、電感測量電路、頻率測量電路、主控器和顯示電路，所述測量端用于連接待測元件，測量端的輸出端經(jīng)由切換電路連接電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路的輸入端，電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路的輸出端均連接頻率測量電路的輸入端，頻率測量電路的輸出端連接主控器，主控器的輸出端連接顯示電路。
[0010]上述電阻測量電路采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路。
[0011]上述電容測量電路采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路。
[0012]上述電感測量電路包括順序連接的電容三點(diǎn)式振蕩電路和施密特觸發(fā)器。
[0013]上述主控器采用AT89C52單片機(jī)。
[0014]上述顯示電路包括4個數(shù)碼管和4個LED燈，4個數(shù)碼管用來顯示所測的數(shù)值，4個LED燈顯示測量的參數(shù)。
[0015]采用上述方案后，本實(shí)用新型以AT89C52單片機(jī)為控制核心，將電阻阻值、電容容值、電感感值的變化轉(zhuǎn)換成方波脈沖頻率的變化，其中，電阻和電容的測量采用以NE555為核心的諧振電路，電感的測量采用電容三點(diǎn)式諧振電路;再將振蕩頻率送入單片機(jī)的計(jì)數(shù)端，通過定時并且計(jì)數(shù)計(jì)算出被測頻率，最終計(jì)算出待測元件的各個參數(shù)并進(jìn)行顯示，這種測頻儀設(shè)計(jì)可靠、安全、便捷，在測量電子元器件方面具有極大的便利性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的整體架構(gòu)圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型中電阻測量電路的連接示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型中電容測量電路的連接示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型中電容三點(diǎn)式振蕩電路的連接示意圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型中電感測量電路的連接示意圖；
[0021 ]圖6是本實(shí)用新型中頻率測量電路的連接示意圖；
[0022]圖7是本實(shí)用新型中主控器和顯示電路的連接示意圖；
[0023]圖8是本實(shí)用新型中切換電路的連接不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]本實(shí)用新型提供一種數(shù)顯多功能測頻儀，包括測量端、切換電路、電阻測量電路、電容測量電路、電感測量電路、頻率測量電路、主控器和顯示電路，所述測量端用于連接待測元件，測量端的輸出端經(jīng)由切換電路連接電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路，切換電路用于選擇將測量端與電阻測量電路、電容測量電路或電感測量電路連接，三種測量電路的輸出端均連接頻率測量電路的輸入端，頻率測量電路的輸出端連接主控器，主控器的輸出端連接顯示電路，下面分別介紹。
[0026]如圖2所示，電阻測量電路是采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路，RXl表示測量端連接的待測電阻，通過分析可知，電容C6的放電時間tPl=R2C6ln2=0.7R2C6，此時輸出低電平；當(dāng)放電結(jié)束后，T2截止，Vcc通過RWl、R2向電容C6充電，此時輸出高電平，時間為T=0.7(R2+RWi+2RXi)C6，振蕩頻率為F=I/T ο當(dāng)RXI連接阻值不同的電阻時，會產(chǎn)生頻率不同的矩形波，通過頻率得到的電阻值為R=1.43/Fc-2R2，通過頻率測量電路測量得到頻率F。，并由主控器根據(jù)上式計(jì)算即可得到電阻值，再控制顯示電路進(jìn)行顯示。
[0027]如圖3所示，電容測量電路也是采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路，CXl表示測量端連接的待測電容，通過分析可知，CXl的放電時間tpfl^Cxdr^z0.7R22Cxi，此時輸出低電平；當(dāng)放電結(jié)束后，T3截止，Vcc通過R19、R22、RW2向電容CXl充電，此時輸出高電平，時間為t=0.7(Ri9+2R22+Rw2)Cxi，振蕩頻率為f=l/t。當(dāng)CXl連接容值不同的電容時，會產(chǎn)生頻率不同的矩形波，通過頻率得到的電容值為&=1.43/((1?19+21?22+1^2)0，通過頻率測量電路測量得到頻率f，并由主控器根據(jù)上式計(jì)算即可得到電容值，再控制顯示電路進(jìn)行顯示。
[0028]電感測量電路包括順序連接的電容三點(diǎn)式振蕩電路和施密特觸發(fā)器，其中，電容三點(diǎn)式振蕩電路可配合圖4所示，LXl表示測量端連接的待測電感；電容三點(diǎn)式振蕩電路是指兩個電容C14、C15的3個端子分別連接晶體管Q7的3個電極，又稱電容反饋式振蕩電路。C20的容量比C14、C15大10倍，相當(dāng)于Q7的基極交流接地，C14、C15的3個端子分別接在Q7的三個電極上，所以和Q7構(gòu)成的是電容三點(diǎn)式振蕩電路，產(chǎn)生正弦波。R28是偏置電阻，Q7是共基組態(tài)。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形好、振蕩頻率可達(dá)100兆赫以上。
[0029]確定好電容后，就可以根據(jù)測出的頻率得到電感的大小。因?yàn)檫@個電路輸出的為正弦波，所以需要用運(yùn)算放大器將正弦波轉(zhuǎn)化為矩形波，其中，U9A為反向放大器，作用在于將信號反向放大后送入比較放大器U9B，經(jīng)過比較放大器之后正弦波就被轉(zhuǎn)化為矩形波了，這樣就可以通過單片機(jī)對頻率進(jìn)行檢測。如圖5所示，Q8組成的射極跟隨器輸入阻抗高，與前面的電容三點(diǎn)式振蕩電路較好配合，保證Q7等穩(wěn)定工作，又因?yàn)檩敵鲎杩沟停?fù)載能力強(qiáng)，常作阻抗變換和極間間隔離用。信號從U9A的2腳輸入，從I腳輸出，理論上的增益AU=R29/R38,信號從C19耦合經(jīng)過R40緩沖送入U9B的反相端6腳，經(jīng)過與基準(zhǔn)電壓比較后，如果低于基準(zhǔn)電壓，則有信號從7腳輸出，R34是反饋電阻，影響電路的放大作用。經(jīng)過U9B處理的信號經(jīng)過R41衰減進(jìn)入U8的11腳，D4負(fù)極接入12V電源正極，當(dāng)前面的信號經(jīng)過+12.7V時，D4導(dǎo)通，電流由D4、D5的公共點(diǎn)經(jīng)過D4流向電源正極，限制了輸入電壓的幅度最高是+12.7V，D3的限幅作用和效果與D4完全相同，這樣U8輸入端口 11腳的信號幅度就不會太大，對U8起保護(hù)作用。
[0030]切換電路采用⑶4052，它相當(dāng)于一個雙刀四擲開關(guān)，改變⑶4052控制端(9、10腳)的電平，可以控制CD4052內(nèi)部的電子開關(guān)來接通不同的信號源，如圖8所示，當(dāng)控制端9、10腳輸入皆為低電平時，則輸出為FR( XO )。
[0031]圖6所示是頻率測量電路的連接示意圖，從P2端口進(jìn)入的信號經(jīng)過Q5倒相送入，然后經(jīng)過施密特觸發(fā)器U7A整形，然后由單片機(jī)控制的4通道模擬開關(guān)U3的11腳，在測量頻率模式時從13腳送入單片機(jī)的15腳進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)。如圖7所示。
[0032]圖7所示是主控器及顯示電路的連接示意圖，其中，主控器采用單片機(jī)AT89C52，將頻率測量電路測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)，并控制顯示電路進(jìn)行顯示。所述顯示電路包含有4個數(shù)碼管和4個LED燈，其中，4個數(shù)碼管用來顯示所測的數(shù)值，而4個LED燈則顯示測量的參數(shù)，如:LED2亮?xí)r表示測量的參數(shù)為電阻。單片機(jī)還連接有4個按鍵，用來實(shí)現(xiàn)模式的切換，如圖7所示:按下按鍵S1:數(shù)碼管顯示為所測電阻值；按下按鍵S2:數(shù)碼管顯示為所測電容值;按下按鍵S3:數(shù)碼管顯示為所測電感值;按下按鍵S4:數(shù)碼管顯示為所測頻率值。
[0033]使用時，將待測元件的端子放在測量端，然后通過切換電路選擇需要測量的參數(shù)(電阻、電容、電感)，即可通過顯示電路直觀看到輸出的結(jié)果，使用方便，實(shí)用。
[0034]以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)顯多功能測頻儀，其特征在于:包括測量端、切換電路、電阻測量電路、電容測量電路、電感測量電路、頻率測量電路、主控器和顯示電路，所述測量端用于連接待測元件，測量端的輸出端經(jīng)由切換電路連接電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路的輸入端，電阻測量電路、電容測量電路和電感測量電路的輸出端均連接頻率測量電路的輸入端，頻率測量電路的輸出端連接主控器，主控器的輸出端連接顯示電路。2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯多功能測頻儀，其特征在于:所述電阻測量電路采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路。3.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯多功能測頻儀，其特征在于:所述電容測量電路采用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路。4.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯多功能測頻儀，其特征在于:所述電感測量電路包括順序連接的電容三點(diǎn)式振蕩電路和施密特觸發(fā)器。5.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯多功能測頻儀，其特征在于:所述主控器采用AT89C52單片機(jī)。6.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯多功能測頻儀，其特征在于:所述顯示電路包括4個數(shù)碼管和4個LED燈，4個數(shù)碼管用來顯示所測的數(shù)值，4個LED燈顯示測量的參數(shù)。
【文檔編號】G05B19/042GK205427011SQ201620189448
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】張澤旺, 羅勝清, 蔡國森, 莊佳航, 柯宗亮, 張臻臻, 徐玉霞
【申請人】廈門理工學(xué)院