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大小通吃的电感表,精度还很好

时间:2017-04-26 17:40来源:www.crystalradio.cn 作者:xjw01 点击:
大小通吃的电感表,精度还很好 ----许剑伟 莆田十中 1、制作 先是试制了网上流行的LM311电路。因手上没有LM311,用LM393代换。虽然只有几个元件,但也焊接了几个小时。 原电路出现以下问题: 1、频率稳定性不好,跳得比较历害 2、测量大电感误差非常大,可达
   大小通吃的电感表,精度还很好

                                      ----许剑伟 莆田十中


大小通吃的电感表,精度还很好 

1、制作
先是试制了网上流行的LM311电路。因手上没有LM311,用LM393代换。虽然只有几个元件,但也焊接了几个小时。
原电路出现以下问题:
1、频率稳定性不好,跳得比较历害
2、测量大电感误差非常大,可达20%
3、测量更大的电感,如10H以上的电感,很多无法测量,不起振。
解决方法:
  用示波器观察,谐振器上面的波形非常差,说明电路Q值太低。
  原电路使用33k电阻反馈(就是那3个100k电阻的并联值),测大电感时,频率低,阻抗大比33k电阻还大, Q值严重下降,造成电路不起振,就算起振了,测值误差也大得惊人。所以改用1兆欧高阻耦合。
  改了之后,可以测到1000H以上的大电感,而且很准。
2、性能
  为了与电桥比对,所以上限频率只做到200kHz,辅助电感是220uH
  零点缓慢漂移,得经常清零,比较讨厌。这是谐振元件温漂害的。
  不过,秒一级的稳定性比较好,读数不会乱跳,因为频率只会跳1个计数值(1计数对应2Hz,计数时间采用0.5秒),所以清零后,及时测量,还是可以准确测量0.x uH电感的。
  从几uH到1H之间实测来看,误差小于1%,1H到几百H,误差可以5%左右估算,一般是偏大。因为本电路测量大电感的电压比较高,不易与电桥比对。铁芯电感的电感量随测量电压升高,电感量略有增加。
3、校准
通过修改程序中的这一句校准:
c0 = 3.12e-9 * c2c(f);
其中3.12e-9表示谐振电容在1kHz频率下是3.12nF。
实测700uH空芯线圈,根据误差大小,调整3.12的值,重新下载,使得测量准确。
本表测量的结果实际上是等效并联电感。
4、电容容量修正
•谐振器的极限谐振频率是200kHz。
•涤纶电容随频率变大而变小,所以程序内建修正表,改正电容的容量误差。
以下是3.12nF电容的真值修正表,其中b数组是容量的修正系数
code float a[5]={100,   1000,  10000, 100000, 200000 }; //频率
code float b[5]={1.004, 1.000, 0.992, 0.975,  0.973  }; //修正量(涤纶原真修正表)
•修正值改进
那个1M欧的耦合电阻,在超声波范围内并不是存阻的。当频率较高时,电阻两端的分布电容及LM393内的信号耦合是不可以忽略的。虽然是电容耦合量很小,但在密勒效应的作用下,会被成百上升倍放大,有效谐振电容变小。频率比较高时,谐振器的阻抗很小,所以反馈系数非常弱,这就造成密勒效应的影响严重,可影响2%以上,为此高频率下,有效谐振电容仅修正系数仅为0.973是不够的。
此外,LM393的延迟也会造成振荡频率变小,引起测值变大。如果谐振器高Q,则影响小。整个回路的Q值只有20左右,所以频率高时,这个影响也是不能忽略的。用排除法证明:表笔接20R电阻测量电路中的那个功率电感,结果输电感量变大了2%,并联串联关系的转换远没有2%变化,谐振电压的变化也远不足以造成2%的变化,而接电阻后谐振阻抗变低,密勒效应更大,应造成电感量测值变小才对。显然,这2%的增加是LM393引起的。
以上因素,结合起来,修正表变为
code float a[5]={100,   1000,  10000, 100000, 150000 };  //频率
code float b[5]={1.004, 1.000, 0.992, 0.960,  0.950  };  //修正量(综合修正表)
•测量100uH以下的电感的改正
测量这种电感,频率大约在150kHz至200kHz
这个范围内频率变化,产生如下效果:
功率电感约有0.5uH的变化,电感量随频率变大而变小,引起电感测值变小。
涤纶电容随频率增加,容量变小,引起电感测值变大。
以及其它方面因素影响,相互补偿,最后结果150kHz以后的电容修正值与200kHz的修正值是一样的。所以电容修正表上限只要做到150kHz即可,大于150kHz的使用150kH的修正值。
  1. //==========================================================================
  2. //  LC表驱动程序 V1.0
  3. //  许剑伟 于莆田 2012.10
  4. //==========================================================================
  5. //==========================================================================
  6. #define uchar unsigned char
  7. #define uint  unsigned int
  8. #define ulong  unsigned long
  9. #include <reg52.h>
  10.  
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