一种数显多功能测频仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种数显多功能测频仪，包括测量端、切换电路、电阻测量电路、电容测量电路、电感测量电路、频率测量电路、主控器和显示电路，所述测量端用于连接待测元件，测量端的输出端经由切换电路连接电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路的输入端，电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路的输出端均连接频率测量电路的输入端，频率测量电路的输出端连接主控器，主控器的输出端连接显示电路。此结构可快速、直观地显示测量数值，使用方便。
【专利说明】
一种数显多功能测频仪
技术领域
[0001 ]本实用新型属于测试领域，特别涉及一种多功能测频仪。
【背景技术】
[0002]目前，随着电子工业的发展，电子元器件的种类急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电阻、电容、电感的大小。因此，设计可靠、安全、便捷的电阻、电容、电感测试仪具有极大的现实必要性。
[0003]通常情况下，电路参数的数字化测量是把被测参数转换成直流电压或频率后进行测量。
[0004]电阻测量依据产生恒流源的方法分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。
[0005]传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。
[0006]电感测量可依据交流电桥法，这种测量方法虽然能较准确地测量电感，但交流电桥的平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法误差较大，所以电感的数字化测量常采用时间常数发和同步分离法。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的，在于提供一种数显多功能测频仪，其可快速、直观地显示测量数值，使用方便。
[0008]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0009]—种数显多功能测频仪，包括测量端、切换电路、电阻测量电路、电容测量电路、电感测量电路、频率测量电路、主控器和显示电路，所述测量端用于连接待测元件，测量端的输出端经由切换电路连接电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路的输入端，电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路的输出端均连接频率测量电路的输入端，频率测量电路的输出端连接主控器，主控器的输出端连接显示电路。
[0010]上述电阻测量电路采用555定时器构成的多谐振荡电路。
[0011]上述电容测量电路采用555定时器构成的多谐振荡电路。
[0012]上述电感测量电路包括顺序连接的电容三点式振荡电路和施密特触发器。
[0013]上述主控器采用AT89C52单片机。
[0014]上述显示电路包括4个数码管和4个LED灯，4个数码管用来显示所测的数值，4个LED灯显示测量的参数。
[0015]采用上述方案后，本实用新型以AT89C52单片机为控制核心，将电阻阻值、电容容值、电感感值的变化转换成方波脉冲频率的变化，其中，电阻和电容的测量采用以NE555为核心的谐振电路，电感的测量采用电容三点式谐振电路;再将振荡频率送入单片机的计数端，通过定时并且计数计算出被测频率，最终计算出待测元件的各个参数并进行显示，这种测频仪设计可靠、安全、便捷，在测量电子元器件方面具有极大的便利性。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的整体架构图；
[0017]图2是本实用新型中电阻测量电路的连接示意图；
[0018]图3是本实用新型中电容测量电路的连接示意图；
[0019]图4是本实用新型中电容三点式振荡电路的连接示意图；
[0020]图5是本实用新型中电感测量电路的连接示意图；
[0021 ]图6是本实用新型中频率测量电路的连接示意图；
[0022]图7是本实用新型中主控器和显示电路的连接示意图；
[0023]图8是本实用新型中切换电路的连接不意图。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0025]本实用新型提供一种数显多功能测频仪，包括测量端、切换电路、电阻测量电路、电容测量电路、电感测量电路、频率测量电路、主控器和显示电路，所述测量端用于连接待测元件，测量端的输出端经由切换电路连接电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路，切换电路用于选择将测量端与电阻测量电路、电容测量电路或电感测量电路连接，三种测量电路的输出端均连接频率测量电路的输入端，频率测量电路的输出端连接主控器，主控器的输出端连接显示电路，下面分别介绍。
[0026]如图2所示，电阻测量电路是采用555定时器构成的多谐振荡电路，RXl表示测量端连接的待测电阻，通过分析可知，电容C6的放电时间tPl=R2C6ln2=0.7R2C6，此时输出低电平；当放电结束后，T2截止，Vcc通过RWl、R2向电容C6充电，此时输出高电平，时间为T=0.7(R2+RWi+2RXi)C6，振荡频率为F=I/T ο当RXI连接阻值不同的电阻时，会产生频率不同的矩形波，通过频率得到的电阻值为R=1.43/Fc-2R2，通过频率测量电路测量得到频率F。，并由主控器根据上式计算即可得到电阻值，再控制显示电路进行显示。
[0027]如图3所示，电容测量电路也是采用555定时器构成的多谐振荡电路，CXl表示测量端连接的待测电容，通过分析可知，CXl的放电时间tpfl^Cxdr^z0.7R22Cxi，此时输出低电平；当放电结束后，T3截止，Vcc通过R19、R22、RW2向电容CXl充电，此时输出高电平，时间为t=0.7(Ri9+2R22+Rw2)Cxi，振荡频率为f=l/t。当CXl连接容值不同的电容时，会产生频率不同的矩形波，通过频率得到的电容值为&=1.43/((1?19+21?22+1^2)0，通过频率测量电路测量得到频率f，并由主控器根据上式计算即可得到电容值，再控制显示电路进行显示。
[0028]电感测量电路包括顺序连接的电容三点式振荡电路和施密特触发器，其中，电容三点式振荡电路可配合图4所示，LXl表示测量端连接的待测电感；电容三点式振荡电路是指两个电容C14、C15的3个端子分别连接晶体管Q7的3个电极，又称电容反馈式振荡电路。C20的容量比C14、C15大10倍，相当于Q7的基极交流接地，C14、C15的3个端子分别接在Q7的三个电极上，所以和Q7构成的是电容三点式振荡电路，产生正弦波。R28是偏置电阻，Q7是共基组态。这种电路的优点是输出波形好、振荡频率可达100兆赫以上。
[0029]确定好电容后，就可以根据测出的频率得到电感的大小。因为这个电路输出的为正弦波，所以需要用运算放大器将正弦波转化为矩形波，其中，U9A为反向放大器，作用在于将信号反向放大后送入比较放大器U9B，经过比较放大器之后正弦波就被转化为矩形波了，这样就可以通过单片机对频率进行检测。如图5所示，Q8组成的射极跟随器输入阻抗高，与前面的电容三点式振荡电路较好配合，保证Q7等稳定工作，又因为输出阻抗低，负载能力强，常作阻抗变换和极间间隔离用。信号从U9A的2脚输入，从I脚输出，理论上的增益AU=R29/R38,信号从C19耦合经过R40缓冲送入U9B的反相端6脚，经过与基准电压比较后，如果低于基准电压，则有信号从7脚输出，R34是反馈电阻，影响电路的放大作用。经过U9B处理的信号经过R41衰减进入U8的11脚，D4负极接入12V电源正极，当前面的信号经过+12.7V时，D4导通，电流由D4、D5的公共点经过D4流向电源正极，限制了输入电压的幅度最高是+12.7V，D3的限幅作用和效果与D4完全相同，这样U8输入端口 11脚的信号幅度就不会太大，对U8起保护作用。
[0030]切换电路采用⑶4052，它相当于一个双刀四掷开关，改变⑶4052控制端(9、10脚)的电平，可以控制CD4052内部的电子开关来接通不同的信号源，如图8所示，当控制端9、10脚输入皆为低电平时，则输出为FR( XO )。
[0031]图6所示是频率测量电路的连接示意图，从P2端口进入的信号经过Q5倒相送入，然后经过施密特触发器U7A整形，然后由单片机控制的4通道模拟开关U3的11脚，在测量频率模式时从13脚送入单片机的15脚进行频率计数。如图7所示。
[0032]图7所示是主控器及显示电路的连接示意图，其中，主控器采用单片机AT89C52，将频率测量电路测得的数据进行频率计数，并控制显示电路进行显示。所述显示电路包含有4个数码管和4个LED灯，其中，4个数码管用来显示所测的数值，而4个LED灯则显示测量的参数，如:LED2亮时表示测量的参数为电阻。单片机还连接有4个按键，用来实现模式的切换，如图7所示:按下按键S1:数码管显示为所测电阻值；按下按键S2:数码管显示为所测电容值;按下按键S3:数码管显示为所测电感值;按下按键S4:数码管显示为所测频率值。
[0033]使用时，将待测元件的端子放在测量端，然后通过切换电路选择需要测量的参数(电阻、电容、电感)，即可通过显示电路直观看到输出的结果，使用方便，实用。
[0034]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.一种数显多功能测频仪，其特征在于:包括测量端、切换电路、电阻测量电路、电容测量电路、电感测量电路、频率测量电路、主控器和显示电路，所述测量端用于连接待测元件，测量端的输出端经由切换电路连接电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路的输入端，电阻测量电路、电容测量电路和电感测量电路的输出端均连接频率测量电路的输入端，频率测量电路的输出端连接主控器，主控器的输出端连接显示电路。2.如权利要求1所述的一种数显多功能测频仪，其特征在于:所述电阻测量电路采用555定时器构成的多谐振荡电路。3.如权利要求1所述的一种数显多功能测频仪，其特征在于:所述电容测量电路采用555定时器构成的多谐振荡电路。4.如权利要求1所述的一种数显多功能测频仪，其特征在于:所述电感测量电路包括顺序连接的电容三点式振荡电路和施密特触发器。5.如权利要求1所述的一种数显多功能测频仪，其特征在于:所述主控器采用AT89C52单片机。6.如权利要求1所述的一种数显多功能测频仪，其特征在于:所述显示电路包括4个数码管和4个LED灯，4个数码管用来显示所测的数值，4个LED灯显示测量的参数。
【文档编号】G05B19/042GK205427011SQ201620189448
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】张泽旺, 罗胜清, 蔡国森, 庄佳航, 柯宗亮, 张臻臻, 徐玉霞
【申请人】厦门理工学院