電感測量的單片機實現(xiàn)

1、鄭州大學學報(自然科學版)第31卷JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYVol.31第2期(1999,6)No.2(1999,6)電感測量的單片機實現(xiàn)呂印曉劉芳(空軍第一航空學院基礎部信陽464000)摘要本文提出了用8031單片機系統(tǒng)來完成電感測量的方法,介紹了軟件設計,給出了硬件電路原理圖.關鍵詞電感;測量;單片機中圖法分類號TN912.3;TM7320引言目前使用的電感測量方法是用數(shù)字LRCLRC不高,其參量分離是靠同步檢波器實現(xiàn)的.,的應用越來越廣泛.,并能進行數(shù)據(jù)分析處理,.本文提出了一種利用MCS-51系列的,同時通過軟件開發(fā)還可完成其它電參數(shù)1目前的數(shù)字LRC測

2、量儀中,電感-電壓變換器原理圖如圖1所示.圖中,R為已知電阻,Rx與Lx為被測電感的串聯(lián)等效電路.利用正弦波測試信號X(t)在被測電感產(chǎn)生的電壓降,從電感-電壓變換器的輸出Y(t)中進行虛部和實部分離,可以求得電感值.如輸入的正弦測試信號為:X(t)=Xsint,則其輸出電壓的表達式如下1:圖1電感-電壓變換器)=-Y(t)=Ysin(t+XLXRsint-jsintRR(1)如果利用8031單片機系統(tǒng)對電感-電壓變換器進行分析測試,其原理圖如圖2所示.)送出經(jīng)D/A轉換合成正弦測試信號X(t)8031CPU把EPROM中的正弦表sin(k=Xsint,其頻率可由正弦波程序的延時子程序控制.把

3、電感-電壓變換器的輸出Y(t)=呂印曉:男,1974年生,助教,工學學士;研究方向:計算機應用.收稿日期:1998-10-3052鄭州大學學報(自然科學版)第31卷JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYVol.31第2期(1999,6)No.2(1999,6)經(jīng)A/D轉換后的取樣數(shù)字量Y(kt)Ysin(t+送入8031進行計算分析,即可求出電感值.3硬件電路系統(tǒng)整體硬件電路見圖3.采用8位DAC0832產(chǎn)圖2系統(tǒng)方框圖生180點合成的正弦波,其諧波失真小于2%.為了提高采樣精度采用12位的AD574作A/D轉換,采樣點數(shù)為每周期180點.由于8031沒有ROM,電路采用16

4、kB的EPROM27128作為外部程序存儲器,給開發(fā)其它應用軟件留有充足余地.74LS373作為地址鎖存器,解決地址線與數(shù)據(jù)線的分時復用.圖3系統(tǒng)硬件圖DAC0832工作于單緩沖方式2,運算放大器741把它的輸出電流轉換成電壓輸出.當CPU對DAC0832執(zhí)行寫操作的同時,使AD574的CE=1,CS=0,R/C =0,A0=0,啟動A/D轉換.CPU通過P1.0口查詢AD574的STS端(狀態(tài)位)的狀態(tài),適時讀取轉換結果3.DAC0832產(chǎn)生正弦波的程序如下.幅度為X的正弦波經(jīng)180點取樣,把各點的數(shù)字量存入EPROM形成正弦表TAB(表略去).產(chǎn)生正弦波的程序如下.MOVR5,#00H;置

5、偏移量SIN:MOVA,R5MOVDPTR,#TABHMOVCA,A+DPTRMOVDPTR,#7FFFHMOVXDPTR,AACALLTIMERINCR5AJMPSINTIMER:LOOP1:MOVR2,#××HMOVR3,#××H;延時子程序,置延時參數(shù);置延時參數(shù)53;正弦表TAB的首地址送入DPTR中作為基地址;把地址指向的數(shù)據(jù)送入A;指向DAC0832的端口地址;啟動D/A轉換;調用延時子程序電感測量的單片機實現(xiàn)呂印曉等LOOP2:NOPNOPNOPDJNZR3,LOOP2DJNZR2,LOOP1正弦表TAB:略由于上述方法產(chǎn)生的正弦波,受數(shù)據(jù)

6、傳送及DAC轉換速度等的影響,其上限頻率較低.如要提高其上限頻率,并使其可產(chǎn)生其它波形的信號以供測試別的電參數(shù)使用,可以采用調制型DAC(ModulatedDAC等稱為MDAC).AD574接口的查詢方式程序如下.AD574:MOVDPTR,#××00H;端口地址送入DPTRMOVXDPTR,ASETBP1.0LOOP:JBP1.0,LOOPINCDPTRMOVXA,DPTRMOV41H,AINCDPTRINCA,0FHMOV40H,A;讀取轉換結果低4位;屏蔽高4位8;啟動AD574;置P1.0為輸入方式;檢測P1.0的狀態(tài)4軟件設計進行測試時,可以把采樣信號進行快速傅立

7、葉變換(FFT),分離(1)式的虛、實部求出電感值,但FFT計算量大,編程復雜.可用如下方法編制軟件.電感-電壓變換器的電壓放大倍數(shù)為:A=-Y/X=-R(R2X+2L2X)1/2(2)上式中,X為已知,通過求極值程序可從A/D變換得到的數(shù)字量中求出Y的值,進而可求出A.從(2)式可以推出:22222AR=RX+LX.那么對于兩個已知角頻率為1和2的測試信號,就有:A1R22=RX+1L222X(3)(4)22A2=R2X+22R2LX聯(lián)立(3)和(4)式,有:LX=R(A-A2221-22)1/2(5)2上式中,21-2可預先求出保存,R為已知,所以計算程序只需把A1和A2的值代入(5)式就

8、可計算出電感值.程序流程如圖4所示.54鄭州大學學報(自然科學版)第31卷JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYVol.31第2期(1999,6)No.2(1999,6)圖4軟件流程圖本文所述方法的最大優(yōu)點是軟件簡單,計算量小,度較高.但由于受到器件(如D/A轉換器),.所以,對小電感的測試精度稍低.參,.:中國計量出版社,1995.2952.MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術.北京:北京航空航天大學出版,1990.3543徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設計.北京:北京航空航天大學出版社,1996.112114ImplementationofMeasuringInductancethroughSingle2Chip2MicrocomputerLüYinxiaoLiuFang(BasicDepartmentofFirstAeronauticalInstitunte,AirForceofChina)AbstractAmethodforasystemwith8031singlechipmicrocomputertomeasureinduc2tanc