諧振法測電感改變電阻大小對精度有什么影響

1、制作

先是試制了網(wǎng)上流行的LM311電路。因手上沒有LM311，用LM393代換。雖然只有幾個元件，但也焊接了幾個小時。

原電路出現(xiàn)以下問題：

1、頻率穩(wěn)定性不好，跳得比較歷害

2、測量大電感誤差非常大，可達(dá)20%

3、測量更大的電感，如10H以上的電感，很多無法測量，不起振。

解決方法：

用示波器觀察，諧振器上面的波形非常差，說明電路Q值太低。

原電路使用33k電阻反饋(就是那3個100k電阻的并聯(lián)值)，測大電感時，頻率低，阻抗大比33k電阻還大， Q值嚴(yán)重下降，造成電路不起振，就算起振了，測值誤差也大得驚人。所以改用1兆歐高阻耦合。

改了之后，可以測到1000H以上的大電感，而且很準(zhǔn)。

2、性能

為了與電橋比對，所以上限頻率只做到200kHz，輔助電感是220uH

零點(diǎn)緩慢漂移，得經(jīng)常清零，比較討厭。這是諧振元件溫漂害的。

不過，秒一級的穩(wěn)定性比較好，讀數(shù)不會亂跳，因?yàn)轭l率只會跳1個計數(shù)值(1計數(shù)對應(yīng)2Hz，計數(shù)時間采用0.5秒)，所以清零后，及時測量，還是可以準(zhǔn)確測量0.x uH電感的。

從幾u(yù)H到1H之間實(shí)測來看，誤差小于1%，1H到幾百H，誤差可以5%左右估算，一般是偏大。因?yàn)楸倦娐窚y量大電感的電壓比較高，不易與電橋比對。鐵芯電感的電感量隨測量電壓升高，電感量略有增加。

3、校準(zhǔn)

通過修改程序中的這一句校準(zhǔn)：

c0 = 3.12e-9 * c2c(f);

其中3.12e-9表示諧振電容在1kHz頻率下是3.12nF。

實(shí)測700uH空芯線圈，根據(jù)誤差大小，調(diào)整3.12的值，重新下載，使得測量準(zhǔn)確。

本表測量的結(jié)果實(shí)際上是等效并聯(lián)電感。

4、電容容量修正

?諧振器的極限諧振頻率是200kHz。

?滌綸電容隨頻率變大而變小，所以程序內(nèi)建修正表，改正電容的容量誤差。

以下是3.12nF電容的真值修正表，其中b數(shù)組是容量的修正系數(shù)

code float a[5]={100, 1000, 10000, 100000, 200000 }; //頻率

code float b[5]={1.004, 1.000, 0.992, 0.975, 0.973 }; //修正量(滌綸原真修正表)

?修正值改進(jìn)

那個1M歐的耦合電阻，在超聲波范圍內(nèi)并不是存阻的。當(dāng)頻率較高時，電阻兩端的分布電容及LM393內(nèi)的信號耦合是不可以忽略的。雖然是電容耦合量很小，但在密勒效應(yīng)的作用下，會被成百上升倍放大，有效諧振電容變小。頻率比較高時，諧振器的阻抗很小，所以反饋系數(shù)非常弱，這就造成密勒效應(yīng)的影響嚴(yán)重，可影響2%以上，為此高頻率下，有效諧振電容僅修正系數(shù)僅為0.973是不夠的。

此外，LM393的延遲也會造成振蕩頻率變小，引起測值變大。如果諧振器高Q，則影響小。整個回路的Q值只有20左右，所以頻率高時，這個影響也是不能忽略的。用排除法證明：表筆接20R電阻測量電路中的那個功率電感，結(jié)果輸電感量變大了2%，并聯(lián)串聯(lián)關(guān)系的轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)沒有2%變化，諧振電壓的變化也遠(yuǎn)不足以造成2%的變化，而接電阻后諧振阻抗變低，密勒效應(yīng)更大，應(yīng)造成電感量測值變小才對。顯然，這2%的增加是LM393引起的。

以上因素，結(jié)合起來，修正表變?yōu)?

code float a[5]={100, 1000, 10000, 100000, 150000 }; //頻率

code float b[5]={1.004, 1.000, 0.992, 0.960, 0.950 }; //修正量(綜合修正表)

?測量100uH以下的電感的改正

測量這種電感，頻率大約在150kHz至200kHz

這個范圍內(nèi)頻率變化，產(chǎn)生如下效果：

功率電感約有0.5uH的變化，電感量隨頻率變大而變小，引起電感測值變小。

滌綸電容隨頻率增加，容量變小，引起電感測值變大。

以及其它方面因素影響，相互補(bǔ)償，最后結(jié)果150kHz以后的電容修正值與200kHz的修正值是一樣的。所以電容修正表上限只要做到150kHz即可，大于150kHz的使用150kH的修正值。

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// LC表驅(qū)動程序 V1.0

// 許劍偉 于莆田 2012.10

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#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define ulong unsigned long

#include

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// 項(xiàng)目：LCD1602 四線驅(qū)動程序

// 設(shè)計要點(diǎn)：

// LCD1602 的運(yùn)行速度慢，而單片機(jī)運(yùn)行的速度快，因此容易因?yàn)樗俣炔?

// 匹配造成調(diào)試失敗。因此，調(diào)試之前應(yīng)準(zhǔn)確測試lcd_delay() 延時函數(shù)

// 準(zhǔn)確的延時量，如果不能滿足注釋中的要求，則應(yīng)調(diào)整循次數(shù)。每步操

// 作所需的延時量，按照數(shù)據(jù)手冊指標(biāo)指行，同時留下足夠的時間余量。

// 硬件連接：

// 至少需要9條線，電源線2條，7條信號線。信號線詳見程序中的接口定義。

// 清注意對LCD1602比對的調(diào)節(jié)，否則無顯示。

// 設(shè)計：許劍偉,于莆田,2010.12

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sbit lcd_RS = P0^1; //數(shù)據(jù)命令控制位,0命令1數(shù)據(jù)

sbit lcd_RW = P0^2; //讀寫位,0寫1讀

sbit lcd_EN = P0^3; //使能位,下降沿觸發(fā)

sbit lcd_D4 = P0^7; //數(shù)據(jù)端口D4

sbit lcd_D5 = P0^6; //數(shù)據(jù)端口D5

sbit lcd_D6 = P0^5; //數(shù)據(jù)端口D6

sbit lcd_D7 = P0^4; //數(shù)據(jù)端口D7

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void lcd_delay(int n){ //LCD專用延時函數(shù)

//32MHz鐘頻下，約循環(huán)3000次延遲1毫秒

int i,j;

if(n<0) { for(i=0;i< 20;i++); return; } //10us

if(n== 0) { for(i=0;i<100;i++); return; } //50us

for(;n;n--){ for(j=0;j<2000;j++); } //n毫秒

}

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void lcd_B(char f, uchar c, char t){ //控制四線式接口LCD的7個腳

//f=0寫命令字, f=1寫RAM數(shù)據(jù), f=2讀地址(或讀忙), f=3讀RAM數(shù)據(jù)

lcd_EN = 0;

lcd_RS = f%2;

lcd_RW = f/2%2;

//移入高四位

lcd_D4 = c & 16;

lcd_D5 = c & 32;

lcd_D6 = c & 64;

lcd_D7 = c & 128;

lcd_EN = 1; lcd_delay(-1); lcd_EN = 0; //使能脈沖

if(f==4) { lcd_delay(t); return; }

//移入低四位

lcd_D4 = c & 1;

lcd_D5 = c & 2;

lcd_D6 = c & 4;

lcd_D7 = c & 8;

lcd_EN = 1; lcd_delay(-1); lcd_EN = 0; //使能脈沖

lcd_delay(t); //不同的命令,響應(yīng)時間不同,清零命令需要2ms

}

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void lcd_init(){ //LCD1602 初始化

//啟動四線模式須勢行9個步驟，初始化所須耗時較長，約65ms，時限不可減

lcd_delay(20); //啟動lcd之前須延時大于15ms，直到VDD大于4.5V

lcd_B(4, 0x30, 9); //置8線模式,須延時大于4.1ms

lcd_B(4, 0x30, 5); //置8線模式,須延時大于100us

lcd_B(4, 0x30, 5); //置8線模式,手冊中未指定延時

lcd_B(4, 0x20, 5); //進(jìn)入四線模式

lcd_B(0, 0x28, 5); //四線模式雙行顯示

lcd_B(0, 0x0C, 5); //打開顯示器

lcd_B(0, 0x80, 5); //RAM指針定位

lcd_B(0, 0x01, 5); //啟動清屏命初始化LCD

}

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//=========================幾個功能常用函數(shù)=================================

void lcd_cls() { lcd_B(0, 0x01+0, 2); } //清屏

void lcd_cur0() { lcd_B(0, 0x0C+0, 0); } //隱藏光標(biāo)

void lcd_goto1(uchar x){ lcd_B(0, 0x80+x, 0); } //設(shè)置DDRAM地址,第1行x位

void lcd_goto2(uchar x){ lcd_B(0, 0xC0+x, 0); } //設(shè)置DDRAM地址,第2行x位

void lcd_putc(uchar d) { lcd_B(1, 0x00+d, 0); } //字符輸出

void lcd_puts(uchar *s){ for(; *s; s++) lcd_B(1,*s,0); } //字串輸出

//==============字符顯示函數(shù)====================

#define digW 4 //數(shù)字顯示位數(shù)宏

void lcd_puti(long a,char w){ //定寬顯示正整數(shù)

char i=0, s[10]={32,32,32,32,32,32,32,32,32,32};

if(a<0) { a=-a; lcd_puts("-"); }

else lcd_puts(" ");

do{

s[i++] = a%10+48;

a /= 10;

}while(a);

for(;w;w--) lcd_putc(s[w-1]);

}

void lcd_putf(float a,char n,char w){ //浮點(diǎn)輸出，n是保留小數(shù)的位數(shù),w是數(shù)字寬度

char i,g,fi=0;

long b,c=1;

if(a<0) { lcd_putc('-'); a = -a; }

else { lcd_putc(' '); }

for(i=0;i

for(i=1;i

b = a;

for(i=0;i

g = b/c;

b -= g*c;

c /= 10;

if(g>9||g<0) g='*'-48;

if(i == w-n ) lcd_putc('.');

if(!g && !fi && i