La vista experta requiere un instrumento de medición RLC basado en un microcontrolador
Diseño del instrumento de medición inteligente RLC basado en el control del microcontrolador PIC
Tecnología electrónica moderna
Al utilizar componentes electrónicos, primero es necesario comprender sus parámetros, lo que requiere la capacidad de medir con precisión los parámetros de los componentes. Cuando se utilizan instrumentos tradicionales para medir, primero se debe soldar el dispositivo fuera de la placa de circuito y luego seleccionar manualmente el rango de medición según el tipo de componente. Esto no sólo es problemático sino que también destruye la belleza de la placa de circuito. Después del análisis teórico y la investigación experimental, el algoritmo de muestreo ortogonal es adoptado y controlado por un microcontrolador para realizar múltiples funciones como medición en línea, identificación inteligente y conversión automática de rango, lo que puede mejorar en gran medida la velocidad de medición y la precisión del instrumento de medición y expandir el rango de medición. Por lo tanto, este tipo de instrumento de medición RLC no solo puede mejorar el rendimiento de la medición del sistema, sino también mantener la belleza de los circuitos impresos. En comparación con los instrumentos de medición tradicionales, también es muy inteligente y funcionalmente integrado, y tendrá amplias perspectivas en aplicaciones futuras. .
1 Diseño del circuito de hardware
La idea de diseño de hardware de este instrumento de medición se muestra en la Figura 1.
Dado que el microcontrolador PIC sólo puede recolectar correctamente voltajes entre 0 y 5 V, y la señal de entrada es una señal de onda sinusoidal, es necesario aumentar el potencial de esta señal sinusoidal antes de enviarla al microcontrolador. El potencial de toda la señal sinusoidal en cualquier momento es mayor o igual a 0. Además, este instrumento de medición tiene las características de conversión automática de rango y control automático de ganancia. El circuito de implementación se muestra en la Figura 2.
En la Figura 2, U1 (CD4051) es un interruptor analógico unipolar de ocho posiciones, que se utiliza para completar la conversión de la broca de bloqueo eléctrico del rango. U2 (CD4052) es un interruptor bipolar de cuatro posiciones; -interruptor analógico, utilizado para seleccionar el componente bajo prueba o la señal de resistencia de referencia. U3, U4, U5 y U6*** juntos forman un circuito amplificador diferencial de instrumento con ganancia controlable, en el que se utiliza U5 (CD4052) para cambiar; el múltiplo de ganancia U8 (74LS273) es Se utiliza un pestillo para bloquear la señal de control enviada por el microcontrolador y transmitirla a U1, U2 y U5 para el control del programa porque el voltaje de activación de la conmutación del interruptor U1, U2 y U5 es; Se requiere que esté por encima de 5 V, y el nivel alto del microcontrolador es solo de 3 ~ 5 V, que no puede alcanzar el voltaje de conducción, por lo que se debe usar un controlador de colector abierto (74LS07) para lograr la conmutación del interruptor controlada por el microcontrolador ( R13, R14, R15, R16 y R17 son las resistencias pull-up en la salida del 74LS07).
De esta manera, al controlar el potencial alto y bajo del puerto que conecta el microcontrolador y 74LS273 a través del programa, el interruptor analógico se puede controlar para seleccionar diferentes canales, logrando así conversión automática de rango y control de ganancia.
2 Diseño del programa de software
El principio de medición de este instrumento de medición se basa en el muestreo ortogonal. Primero, se selecciona una señal sinusoidal con frecuencia constante como señal de medición estándar, y luego el componente bajo prueba y la resistencia de referencia se conectan en serie para dividir la señal de medición. Finalmente, el microcontrolador realiza un procesamiento de muestreo ortogonal en las señales obtenidas al dividir. el componente bajo prueba y la resistencia de referencia respectivamente.
Dado que existe una diferencia de fase de 90° entre la corriente que fluye a través del capacitor o inductor y el voltaje en ambos extremos, solo es necesario muestrear el valor instantáneo V1 de la señal de CA en cualquier momento, luego cambie la fase 90° y luego muestree nuevamente para obtener el valor instantáneo. Si el valor es V2, V1 y V2 se pueden usar para representar la señal de CA completa: V2=V1+jV2.
La idea de diseño del programa de software se muestra en la Figura 3.
3 Resultados experimentales
La Tabla 1 muestra el rango de medición y la precisión de la medición del instrumento de medición en tres condiciones: 100 Hz, 1 kHz y 10 kHz ±0,02%. Entre ellos, L, C, R, Q y D representan respectivamente la inductancia, capacitancia, valor de resistencia, factor de calidad y valor de tangente de pérdida.
4 Conclusión
Este artículo diseñó un instrumento de medición inteligente RLC basado en un microcontrolador PIC. Sus funciones principales son las siguientes:
(1) Capacidad de identificar inteligentemente. ¿El componente bajo prueba es un capacitor, un inductor o una resistencia?
(2) Puede medir con precisión los valores de los parámetros de capacitancia, inductancia y resistencia.
(3) La conversión automática de la resistencia del rango se puede realizar sin selección manual de marchas.
(4) Cuando la amplitud de la señal sinusoidal medida es demasiado pequeña, la amplificación de ganancia se puede lograr automáticamente sin afectar la precisión.
(5) Después de ampliar el instrumento de medición, también se realiza la medición de diodos y transistores.
Se puede ver que este instrumento de medición es muy inteligente e integrado y puede medir con precisión los parámetros de los componentes. Esto está en línea con la tendencia de desarrollo de los instrumentos de medición actuales y tendrá amplias perspectivas de aplicación.