基于单片机的电感参数测量设计
肖良松
【摘要】The resonant circuit can be formed by the storage property of inductance and electric capacity.The property of direct-current impedance and alternating current impedance of inductance may be used as current limiting inductors,rectifier filter and ban pass filter.The inductance parameter including the inductance number,permitted deviation,quality factor,and distributing electric capacity must be measured before the application.The inductance number L,quality factor Q and distributing electric capacity C are the primary parameters.The resonant circuit from the single chip STC5410AD with an AD adaptor and the DDS chip AD9833 can be used to measure the inductance number,quality factor and distributing electric capacity.The instruments for the measurement of the inductance are inductance apparatus,Q measurement and micro-processor.%利用电感的储能特性,可以与电容组成谐振电路;利用电感通直流阻交流特性,可以作为限流电感器﹑整流电路滤波器﹑带通滤波器等.使用时必须对电感参数进行测量,电感的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等.其中最主要的参数是电感量L、品质因数Q、分布电容C.使用带AD转换的STC5410AD单片机结合DDS芯片AD9833产生谐振频率来测出电感量、品质因数、分布电容.测量电感的工具主要有电感量仪、Q表、微处理器电感测试装置等.
【期刊名称】《曲靖师范学院学报》
【年(卷),期】2011(030)006
【总页数】4页(P71-74)
【关键词】电感量;品质因数;分布电容;单片机
【作者】肖良松
【作者单位】曲靖应用技术学校,云南曲靖655000
【正文语种】中文
【中图分类】O441.1
电感是电子系统中常用的元件之一，使用时必须对电感参数进行测量，电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等.其中最主要的参数是电感量L、品质因数Q、分布电容C.对电感的测量工具主要有:电感测量仪，Q表，微处理器电感测试装置等.电感测量仪和Q表能测出电感的参数，但价格比较高，体积比较大，不易带走.现在的微处理器测量电感造价比较低，主要是靠电感产生震荡后，将震荡的频率输入微处理器进行计算，测出电感量.但是测量的电感范围比较小，而且不能测出Q值和分布电容.
目前市面上测量电子元器件参数R、C和L的仪表种类较多，方法和优缺点也各有不同.一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点.对电感的测量工具主要有:电感测量仪，Q表，微处理器电感测试装置等.电感测量仪和Q表能测出电感的参数，但价格比较高，体积比较大，不易带走.现在的微处理器测量电感造价比较低，主要是靠电感产生震荡后，将震荡的频率输入微处理器进行计算，测出电感量.但是测量的电感范围比较小，而且不能测出Q值和分布电容.尚未有人用单片机结合DDS产生谐振频率的方法测量电感量L，品质因数
Q，分布电容C.
基于上述问题，本文设计一种用微处理器及DDS芯片产生出谐振频率测量电感量L，品质因数Q，分布电容C的方法.
电感是电子系统中常用的元件之一，主要用途有:一是储能，二是通直流阻交流.利用电感的储能特性，可以与电容组成谐振电路;利用电感通直流阻交流特性，可以作为限流电感器﹑整流电路滤波器﹑带通滤波器等［1］.
电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量，电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等.通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大.有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大.
品质因数也称Q值或优值，是衡量电感器质量的主要参数［2］.它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比.电感器的Q 值越高，其损耗越小，效率越高.
分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间、线圈与地之间、线圈与金属之间都存在的电容.电感器的分布电容越小，其稳定性越好.分布电容能使等效耗能电阻变大，品质因数变大.减少分布电容常用丝包线或多股漆包线，有时也用蜂窝式绕线法等.
额定电流是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值.若工作电流超过额定电流，则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁. 2.1.1 测量出电感系数L，测量范围1nH－10H之间.
2.1.2 测量出品质因数Q.
2.1.3 测量出分布电容C.
2.1.4 在显示位置显示出相关参数.
系统如图1，分三大部分:测量电路，显示电路和控制电路.测量电路包括:LC选频电
路;控制电路包括:AD9833产生不同频率的正弦波，STC单片机控制正弦波的频率，单片机内部AD监测LC电路谐振;显示部分:显示测量出来的参数.
STC5410AD单片机是由宏晶科技生产的单机器周期兼容AT8051内核单片机STC12C5410系列中的一种，是高速/低功耗的新一代AT8051单片机，指令代码完全兼容AT89051单片机，内部集成MAX810专用的复位电路，内部还有RC
震荡电路，我们在下载程序时可以选择内部晶振提供时钟频率.外部可接24M晶振，下载程序时，选择使用外部晶振.
STC12C5410AD单片机中包括了数据存储器、程序存储器、中央处理器、定时/
计数器、I/O输入输出口(输入输出口可设置为四种模式:准双向口/弱上拉，推挽/
强上拉，仅为输入/高阻，开漏)、高速8路十位高速A/D转换模块、PWM发生
模块以及电子看门狗、电源监控、片内RC振荡器等模块.换句话说，
STC12C5410AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统，可以很容易地构成典型的测控系统.
AD9833型可编程波形发生器是一款为各种需要得到高精度正弦波、三角波、方
波信号的应用而设计的器件，该器件采用第三代频率合成技术——直接数字频率
合成技术.AD9833无需外接元件，输出频率和相位都可通过软件编程，易于调节，频率寄存器是28位的，主频时钟为25MHz时，精度为0.1Hz，主频时钟为
1MHz时，精度可以达到0.004Hz.可以通过3个串行接口将数据写入AD9833，这3个串口的最高工作频率可以达到40MHz，易于与DSP和各种主流微控制器
兼容.AD9833的工作电压范围为2.3V－5.5V［4］.
AD9833是一块完全集成的DDS电路，仅需要1个外部参考时钟、1个低精度电阻器和一个解耦电容器就能产生高达12.5MHz的正弦波.除了产生射频信号外，该电路还广泛应用于各种调制解调方案.这些方案全都用在数字领域，采用DSP技术能够把复杂的调制解调算法简化，而且很精确.
