专利名称：开关式电感测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种电感測量装置，特别涉及一种开关式电感测量装置。
背景技术：
目前电感、互感器、感性电器和电机的绕组广泛用于DC DC开关电路，电感式传感器都是用一定频率正弦波激励来测出电感值的，測量小电感值的成本比较高，灵敏度低。现有技术中，采用开关电容测量电容值的方法及相关传感器的技术已经很发达，而开关电感测量电感值的方法及相关传感器的技术相对落后。目前普通的电感测量装置只能測量到mH级，精度较高的电感测量装置成本比较 高、且电路复杂。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决目前普通的电感测量装置只能測量到mH级，精度较高的电感测量装置电路复杂的问题，提供一种开关式电感测量装置。本实用新型的开关式电感测量装置，它包括电流源和第一ニ极管，它还包括电子开关电路和单片机控制系统；电流源的供电电源端连接供电电源的正极，电流源的电流输出端与电子开关电路的一端连接，电子开关电路的另一端同时与第一ニ极管的阴极和单片机控制系统的信号输入端连接，第一ニ极管的阳极接供电电源的电源地，单片机控制系统的控制信号输出端与电子开关电路的开关控制端连接，第一ニ极管的阴极和阳极为被测电感的连接端。本实用新型的优点在于电路结构简单，成本低。能够测量电感值在1000 μ H以下的电感，量程为1000 μ H时，偏差小于10% ;量程为500 μ H时，偏差小于3%。有效分辨率
O.2 μ H。
图I为本实用新型的装置的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图I说明本实施方式，本实用新型的开关式电感测量装置，它包括电流源I和第一ニ极管D1，其特征在于，它还包括电子开关电路2和单片机控制系统3 ;电流源I的供电电源端连接供电电源的正极，电流源I的电流输出端与电子开关电路2的一端连接，电子开关电路2的另一端同时与第一ニ极管Dl的阴极和单片机控制系统3的信号输入端连接，第一ニ极管Dl的阳极接供电电源的电源地，单片机控制系统3的控制信号输出端与电子开关电路2的开关控制端连接，第一ニ极管Dl的阴极和阳极为被测电感的连接端。闭合电子开关电路2，电流源I向被测电感充电，使被测电感中的电流i与电流源I的额定电流Is相等，并有Ψ = IxIs ;断开电子开关电路2,电感器中的储存的磁通链Ψ =LxIs所对应的电动势经ニ极管Dl放电，此时的被测电感电压％等于ニ极管的压降UDP，ニ极管Dl处于稳定正向导通时，被测电感放电电流是线性下降的，当电流Is—定吋，被测电感的放电电流的初值为I1 ;当ニ极管Dl—定时，被测电感的线性放电电流的终值为I2，并测出ニ极管Dl稳定正向导通时间tD ;由于ニ极管的正向电压UDP、电感器初始放电电流I1和终值电流I2为常数，用单片机控制系统3定时测量ニ极管Dl的正向导通时间tD就可以测量
电感值Lx，利用公式4 = ら，求电感值Lx。ニ极管Dl的型号为FR107。
具体实施方式
ニ 本实施方式是对具体实施方式
ー的进ー步说明，本实用新型的开关式电感测量装置，电流源I包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、可调电阻VRl和P沟道MOS管Ql ；电阻Rl的一端和电阻R4的一端连接在一起作为电流源I的供电电源端，电阻Rl的另一端同时连接电阻R2的一端、可调电阻VRl的ー个固定端和可调电阻VRl的滑动端，电阻R4的另一端与P沟道MOS管Ql的源极连接，可调电阻VRl的另ー个固定端同时连接电阻R2的另一端、P沟道MOS管Ql的栅极和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接供电电源的电源地，P沟道MOS管Ql的漏极是电流源I的电流输出端。电阻Rl为1K，电阻R2为1K，电阻R3为2K，电阻R4为20，可变电阻VRl为10K，P沟道MOS管Ql的型号为IR9530，电流源I的电流输入端接电源+12V.具体实施方式
三本实施方式是对具体实施方式
ー的进ー步说明，本实用新型的开关式电感测量装置，电子开关电路2包括电阻R5、电阻R6和N沟道MOS管Q2和三极管Q3 ；N沟道MOS管Q2的漏极作为电子开关电路2的一端与电流源I的电流输出端连接，N沟道MOS管Q2的栅极同时与电阻R5的一端和三极管Q3的集电极连接，电阻R5的另一端接供电电源的正极，三极管Q3的基极与电阻R6的一端连接，三极管Q3的发射极接供电电源的电源地ホ沟道MOS管Q2的源极作为电子开关电路3的另一端连接第一ニ极管Dl的阴极，电阻R6的另一端是电子开关电路2的开关控制端。电阻R5为1Κ，电阻R6为4. 7Κ，N沟道MOS管Q2的型号为IR530，，三极管Q3为9013。
具体实施方式
四本实施方式是对具体实施方式
ー的进ー步说明，本实用新型的开关式电感测量装置，单片机控制系统3包括ARM单片机、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻VR2、一级运算放大器IC1、ニ级运算放大器IC2、与非门IC3和第ニニ极管D2 ；第一ニ极管Dl的阴极和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与一级运算放大器ICl的正向信号输入端连接，一级运算放大器ICl的反向信号输入端同时与电阻R8的一端和电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接供电电源的电源地，电阻R8的另一端同时与ー级运算放大器ICl的信号输出端和ニ级运算放大器IC2的反向信号输入端连接，ニ级运算放大器IC2的正向信号输入端与可调电阻VR2的滑动端连接，可调电阻VR2的ー个固定端接供电电源的电源地，可调电阻VR2的另ー个固定端接供电电源的的负极，ニ级运算放大器IC2的信号输出端与电阻RlO的一端连接，电阻RlO的另一端同时与第二ニ极管D2的阴极、电阻Rll的一端和与非门IC3 —个输入端连接，电阻Rll的另一端与第二ニ极管D2的阳极同时接供电电源的电源地，与非门IC3另ー个输入端与ARM单片机的信号输出端连接，与非门IC3的输出端与ARM单片机的信号输入端连接，ARM单片机的信号输出端是单片机控制系统3的信号输出端且与电子开关电路2的开关控制端连接。电阻R7为10K，电阻R8为100K，电阻R9为10K，电阻RlO为4. 7K,电阻Rl I为
4.7K、可变电阻VR2为10K，与非门的型号为74HC00和ニ极管D2的型号为IN4148。恒流源电路由Q1及电阻R1-R4组成，调节VRl使恒流电流为Is= IOOmA0 Q2与Dl构成互补充放电开关。IC1、IC2采用运放TL082，±12V供电。RIO、Rll和D2实现± 10到0，5V的电平转换。IC3封锁充电时，被测电感的电压七=-O. 8V时的信号通过。ARM单片 机是ー个最小系统板，带按键显示和基本的I/O接ロ功能，可以方便的定时测量与非门IC3输出信号U。的低电平的时间tD。信号uT是单片机控制系统3输出的控制信号，周期和占空比可以任意调整。测试工作之前，先将单片机控制系统3输出的控制信号uT的周期调到lms，占空比为O. 5。让测量最大电感时也能充分的充放电。单片机控制系统3输出的控制信号uT为低吋，Q2导通，给被测电感Lx充电，并同时封锁输出信号U2，不让充电时期的信号通过。单片机控制系统3输出的控制信号uT为高吋，Q2截止，Lx经Dl放电。电压信号％通过ICl放大、IC2比较，并被单片机控制系统3输出的控制信号uT允许通过IC3，作为非门IC3输出信号U。信号进入单片机。电感在放电过程中，开始能够击穿Dl稳定放电，当能量不够时不能击穿PN结，而与PN结的结电容构成阻尼振荡波形，直至磁场能量释放完毕，VR2设置约-6V，既能识别-O. 8V,又能避开下一次阻尼信号的峰值再进入。试验时被测电感Lx取21 μ Η-1000 μ H之间的电感，标称电感值用电桥校正过，部分电感用串联方式叠加的。这些电感分别采用本实用新型，读出相应的N值如表I所示。把这些数据用MATLAB软件拟合，得Lx = O. 1315Ν-4. 7504，考虑偏差大于这个表达式的精度，简化为线性关系式Lx = O. 13Ν-5 单位μ H(I)表ILx与N的数据对
LxNLxNLxNLxN
(μΗ)(μΗ)C μΗ )C μΗ )
21168222177458245509006904
47405314251962851719428004
106872328263568055959948270
1128864263405740568410007895
15010824703722792640权利要求1.开关式电感测量装置，它包括电流源(I)和第一ニ极管(Dl)，其特征在于，它还包括电子开关电路⑵和单片机控制系统⑶；电流源⑴的供电电源端连接供电电源的正极，电流源(I)的电流输出端与电子开关电路(2)的一端连接，电子开关电路(2)的另一端同时与第一ニ极管(Dl)的阴极和单片机控制系统(3)的信号输入端连接，第一ニ极管(Dl)的阳极接供电电源的电源地，单片机控制系统(3)的控制信号输出端与电子开关电路(2)的开关控制端连接，第一ニ极管(Dl)的阴极和阳极为被测电感器的连接端。
2.根据权利要求I所述的开关式电感测量装置，其特征在于，电流源(I)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、可调电阻VRl和P沟道MOS管(Ql)； 电阻Rl的一端和电阻R4的一端连接在一起作为电流源(I)的供电电源端，电阻Rl的另一端同时连接电阻R2的一端、可调电阻VRl的ー个固定端和可调电阻VRl的滑动端，电阻R4的另一端与P沟道MOS管(Ql)的源极连接，可调电阻VRl的另ー个固定端同时连接电阻R2的另一端、P沟道MOS管(Ql)的栅极和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接供电电源的电源地，P沟道MOS管(Ql)的漏极是电流源⑴的电流输出端。
3.根据权利要求I所述的开关式电感测量装置，其特征在干，电子开关电路(2)包括电·阻R5、电阻R6和N沟道MOS管(Q2)和三极管(Q3)；· N沟道MOS管(Q2)的漏极作为电子开关电路(2)的一端与电流源⑴的电流输出端连接，N沟道MOS管(Q2)的栅极同时与电阻R5的一端和三极管(Q3)的集电极连接，电阻R5的另一端接供电电源的正极，三极管Q3的基极与电阻R6的一端连接，三极管(Q3)的发射极接供电电源的电源地；N沟道MOS管(Q2)的源极作为电子开关电路(2)的另一端连接第一二极管(Dl)的阴极，电阻R6的另一端是电子开关电路(2)的开关控制端。
4.根据权利要求I所述的开关式电感测量装置，其特征在于，单片机控制系统(3)包括ARM单片机、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻RlI、可调电阻VR2、ー级运算放大器(ICl)、ニ级运算放大器(IC2)、与非门(IC3)和第二ニ极管(D2)； 第一ニ极管(Dl)的阴极和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与一级运算放大器(ICl)的正向信号输入端连接，一级运算放大器(ICl)的反向信号输入端同时与电阻R8的一端和电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接供电电源的电源地，电阻R8的另一端同时与一级运算放大器(ICl)的信号输出端和ニ级运算放大器(IC2)的反向信号输入端连接，ニ级运算放大器(IC2)的正向信号输入端与可调电阻VR2的滑动端连接，可调电阻VR2的ー个固定端接供电电源的电源地，可调电阻VR2的另ー个固定端接供电电源的的负极，ニ级运算放大器(IC2)的信号输出端与电阻RlO的一端连接，电阻RlO的另一端同时与第ニニ极管(D2)的阴极、电阻Rll的一端和与非门(IC3) —个输入端连接，电阻Rll的另ー端与第二ニ极管(D2)的阳极同时接供电电源的电源地，与非门(IC3)另ー个输入端与ARM单片机的信号输出端连接，与非门(IC3)的输出端与ARM单片机的信号输入端连接，ARM单片机的信号输出端是单片机控制系统(3)的信号输出端且与电子开关电路(2)的开关控制端连接。
专利摘要开关式电感测量装置，涉及一种电感测量装置，为了解决目前普通的电感测量装置只能测量到mH级，精度较高的电感测量装置电路复杂的问题。电流源的供电电源端连接供电电源的正极，电流源的电流输出端与电子开关电路的一端连接，电子开关电路的另一端同时与第一二极管的阴极和单片机控制系统的信号输入端连接，第一二极管的阳极接供电电源的电源地，单片机控制系统的控制信号输出端与电子开关电路的开关控制端连接，第一二极管的阴极和阳极为被测电感的连接端。它用于测量电感的电感值。
文档编号G01R27/26GK202502164SQ20122017489
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者杨方, 欧阳斌林, 辛苗, 魏巍 申请人:杨方, 欧阳斌林, 辛苗, 魏巍