專利名稱：一種全自動多參數寬量程低成本的rlc測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于RLC測試領域，具體涉及一種全自動多參數寬量程低成本的RLC測試
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
在電子系統的組成中，除了微計算機專用集成電路等功能部件外，一般都需要獨立RLC元件。RLC元件的質量是決定電子系統性能的一個重要因素。RLC參數測試是電子行業最基本的參數測試，RLC測試技術已經是相當成熟的技術，測試方法繁多，各有優缺點，主要方法的優缺點如下·
I)電橋法，精度最高，但電路復雜，全量程自動測試困難。2)諧振法，測量精度較高，但電路復雜，全量程自動測試困難。3)掃頻法精度高，但電路復雜，全量程自動測試困難。4)伏安法(即V-I法)，電路簡單，全量程自動測試困難，但測試電感不理想。上述各方法構成的全量程RLC自動測試裝置，電路復雜,成本高。目前，高檔的萬用表是電子行業的最基本儀器，都帶有RLC測試裝置，這類儀器銷量巨大，對成本要求極高。但是傳統的萬用表功能單一，性價比不高。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種全自動多參數寬量程低成本的RLC測試裝置；該RLC測試裝置可以測試電阻、電容及電感的多種參數、量程寬、電路結構簡單、成本低廉、性價比高。本發明是通過如下技術方案實現的
一種全自動多參數寬量程低成本的RLC測試裝置，包括單片機和多個阻值互不相同的分壓電阻，以及用于接入待測RLC器件的第一插口和第二插口 ；所述多個分壓電阻分別與單片機的多個IO 口相連；多個分壓電阻的另一端連接在一起后與二極管Dl的正極相連，二極管Dl的負極與電容Cl相連；所述第一插口與二極管Dl的正極相連，第二插口接地。進一步的，所述分壓電阻為8個。本發明所述RLC測試裝置的測試原理為利用單片機能產生任意頻率的方波的特點，在待測電容或待測電感上加任意頻率的方波，測試待測電容或待測電感上的響應，由于方波是由基波和多次諧波組成，響應中含有多次諧波部分的響應，用軟件標定法消除多次諧波造成的測量誤差。本發明所述的全自動多參數寬量程低成本的RLC測試裝置具有如下有益效果
(1)本發明僅由多個電阻(R0-R7)、一個二極管(Dl)和一個電容(Cl)加上單片機組成，電路結構非常簡單，成本低廉；
(2)本發明利用單片機IO管腳的高阻特性，使多個(比如8個)電阻能生成更多種(比如256種)組合，在保證低成本的同時，大大提高了電阻測試和電容測試的量程及測試精度；(3)本發明測量時利用單片機產生方波激勵來代替昂貴的正弦波發生器，并利用軟件標定法來消除因各次諧波疊加造成計算困難的問題，可全自動的測試任意頻率下的電感值及電容值；
(4)本發明中電容測試可采用可變阻抗分壓法，也可采用時間常數法；可變阻抗分壓法利用單片機可發任意頻率的方波，并能改變RC電路的R值的特點，找出各量程最高靈敏度所對應的方波頻率及電阻值，以使測試精度處于最佳狀態。時間常數法利用單片機能以256級或者更多級改變RC電路的R值的特點，找出各量程最高靈敏度所對應的R值，以使測試精度處于最佳狀態；并可同時測試3種電容參數，即容量，漏電和頻率特性；
(5)本發明中電感測試采用可變阻抗分壓法，利用單片機可發任意頻率的方波，并能改變RL電路的電阻的特點，找出各量程最高靈敏度所對應的方波頻率及電阻值，以使測試精度處于最佳狀態；并可測試3種電感參數，即容量，直流電阻和頻率特性；
(6)本發明還可進行R、L、C自動判別；· (7)本發明可作為萬用表的一個模塊，只用了極少的器件，就使用使萬用表具有智能功能，可實現全自動、多參數、全量程、低成本和高精度，大大提高萬用表的自動化測試水平。
圖I為本發明所述RLC測試裝置的電路原理具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步詳細的說明。如圖I所示，本發明提供了一種全自動多參數寬量程低成本的RLC測試裝置，包括單片機和多個阻值互不相同的分壓電阻，以及用于接入待測RLC器件的第一插口和第二插口 ；所述多個分壓電阻分別與單片機的多個IO 口相連；多個分壓電阻的另一端連接在一起后與二極管Dl的正極相連，二極管Dl的負極與電容Cl相連；所述第一插口與二極管Dl的正極相連，第二插口接地。本實施例中所述分壓電阻優選為8個，即R0-R7 ;當然也可以采用更多，但是其占用的資源也更多。圖I中PX. O—PX. 7為單片機的IO 口，ADC_CH0— ADC_CH9為ADC采集點，RO-R7為不同阻值的分壓電阻，二極管Dl和電容Cl組成峰值檢波器，用于可變阻抗分壓法測試電感或電容時提取電感或電容上的壓降的峰值。采用本發明所述的RLC測試裝置可進行R、L、C自動判別，原理為在待測元件上加頻率可變的方波掃頻信號，檢測ADC_CH9上的輸出電壓變化，不隨頻率變化的元件為電阻，頻率上升電壓下降的為電容，頻率上升電壓上升的為電感。采用本發明所述的RLC測試裝置測量電阻的原理如下
將待測電阻RX接入第一插口和第二插口，采用阻抗分壓法測試電阻，由R0-R7和待測電阻RX組成分壓電路。不同阻值切換不同通道，比如電阻R2通道接通時，則測試ADC_CH2及ADC_CH8，計算得
RX= ADC_CH8*R2 / (ADC_CH2- ADC_CH8) (I)
由于本發明有8個分壓電阻，可組合出256種分壓電路，因此本發明所屬的RLC測試裝置的量程跨度較大，不同量程可用不同的分壓電阻，保證了寬量程測試要求及精度要求，本裝置電阻測試范圍為達到O. 01歐一 10M。
高阻測量時由于單片機高阻狀態仍有極小的電流，會引起誤差，本裝置用軟件結合標定進行補償。軟件標定法就是先用已知電阻代替測試待測電阻，把測試的值存入單片機，這樣實際測試值查表就可以對測出的待測電阻進行修正。例如，測試已知5M電阻，用公式I算出為4. 7M，查表得測出的4. 7M實際為5M，即可修正。即軟件標定法就是事先把標準測試值存入單片機，查表修正，這為本領域的公知常識，本發明中不再贅述。采用本發明所述的RLC測試裝置測量電容的原理如下
O電容容量測試
硬件構成電路由R0-R7和待測電容CX組成RC電路；測試范圍本裝置電容的測試范圍為pf級——萬uF級；測試原理電容測試可用可變阻抗分壓法測試，也可用時間常數法測試。A)可變阻抗分壓法的原理是由R0-R7和待測電容CX組成RC電路，不同量程用不同的頻率和阻值使靈敏度保持在最佳狀態，測試穩態時峰值檢波器輸出(即ADC_CH9點·上的的壓降)，由于是用方波信號進行掃頻，對線性定常元件，實際的響應是各種信號的線性疊加。實際測量時，當待測電容Cx按圖I接入后，單片機發送不同頻率的方波，發不同頻率的方波時ADC_CH9點電壓不同，改變方波頻率，由于電容的容抗發生變化，ADC_CH9上的電壓會變化，當ADC_CH9上電壓幅度合適時，根據所發方波的頻率及響應電壓用軟件標定法測出待測電容。B)時間常數(τ =RC)法的原理是根據CX不同值自動變換R值，使τ =RC處于可測范圍，測試ADC_CH8點電壓上升到某一值的時間，再用軟件標定法算出電容值。當待測電容Cx按圖I接入后，單片機將R0-R7的某一電阻接通，其它電阻處于高阻(相當于斷開)，然后單片機向接通的電阻發高電平，則待測電容Cx電壓會上升，計算電壓上升到規定值的時間長短，就可算出電容值。2)電容漏電測試
原理是先給待測電容CX充電，然后將8個單片機管腳(PX. 7 — PX. O)置為高阻，測量待測電容上的電壓變化快慢，此電壓變化快慢就反應了電容放電的快慢，以此算出漏電值。3)電容的頻率特性測試
原理是給待測電容CX施加不同頻率的方波，用可變阻抗分壓法測出ADC_CH9點的峰值電壓，再用軟件標定法算出不同頻率下的電容值。以此測量電容的頻率特性。采用本發明所述的RLC測試裝置測量電感的原理如下
I)電感容量測試
原理為可變阻抗分壓法，由R0-R7和待測電感LX組成RL電路，本裝置電感測試范圍為uH級一幾百mH級，由于量程跨度大，采用以下兩種方法保證不同量程的靈敏度A)根據LX不同值自動變換R值；B)單片機發頻率可調的方波掃頻信號；用A)和B)兩種方法保證不同量程時ADC_CH9上輸出信號靈敏度處于較佳狀態。由于有8個電阻，電阻可256級自動變換，單片機發方波信號的頻率也可根據需要連續可調。由于是用方波信號進行掃頻，對線性定常元件，實際的響應是各種信號的線性疊加，電感計算采用軟件標定法測試。2)電感直流電阻測試
電感直流電阻測量就是用測電阻的方法測試電感的直流電阻，上面已詳細說明，此處不再贅述。
3)電感的頻率特性測試
原理是給待測電感施加不同頻率的方波，算出不同頻率下的電感值。以此測量電感的頻率特性。本發明不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據本發明公開的內容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發明，因此，凡是采用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落 入本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種全自動多參數寬量程低成本度的RLC測試裝置，其特征在于，包括單片機和多個阻值互不相同的分壓電阻，以及用于接入待測RLC器件的第一插口和第二插口 ；所述多個分壓電阻分別與單片機的多個IO 口相連；多個分壓電阻的另一端連接在一起后與二極管Dl的正極相連，二極管Dl的負極與電容Cl相連；所述第一插口與二極管Dl的正極相連，第二插口接地。
2.根據權利要求I所述的RLC測試裝置，其特征在于，所述分壓電阻為8個。
全文摘要
本發明提供了一種全自動多參數寬量程低成本的RLC測試裝置，包括單片機和多個阻值互不相同的分壓電阻，以及用于接入待測RLC器件的第一插口和第二插口；所述多個分壓電阻分別與單片機的多個IO口相連；多個分壓電阻的另一端連接在一起后與二極管D1的正極相連，二極管D1的負極與電容C1相連；所述第一插口與二極管D1的正極相連，第二插口接地。本發明僅由多個電阻(R0-R7)、一個二極管(D1)和一個電容(C1)加上單片機組成，電路結構非常簡單，成本低廉；本發明利用單片機IO管腳的高阻特性，使多個(比如8個)電阻能生成更多種(比如256種)組合，在保證低成本的同時，大大提高了電阻測試和電容測試的量程。可作為萬用表的一個模塊使用。
文檔編號G01R15/12GK102901854SQ20121044239
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者王建平 申請人:浙江工貿職業技術學院