电感测量的单片机实现

1、郑州大学学报(自然科学版)第31卷JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYVol.31第2期(1999,6)No.2(1999,6)电感测量的单片机实现吕印晓刘芳(空军第一航空学院基础部信阳464000)摘要本文提出了用8031单片机系统来完成电感测量的方法,介绍了软件设计,给出了硬件电路原理图.关键词电感;测量;单片机中图法分类号TN912.3;TM7320引言目前使用的电感测量方法是用数字LRCLRC不高,其参量分离是靠同步检波器实现的.,的应用越来越广泛.,并能进行数据分析处理,.本文提出了一种利用MCS-51系列的,同时通过软件开发还可完成其它电参数1目前的数字LRC测

2、量仪中,电感-电压变换器原理图如图1所示.图中,R为已知电阻,Rx与Lx为被测电感的串联等效电路.利用正弦波测试信号X(t)在被测电感产生的电压降,从电感-电压变换器的输出Y(t)中进行虚部和实部分离,可以求得电感值.如输入的正弦测试信号为:X(t)=Xsint,则其输出电压的表达式如下1:图1电感-电压变换器)=-Y(t)=Ysin(t+XLXRsint-jsintRR(1)如果利用8031单片机系统对电感-电压变换器进行分析测试,其原理图如图2所示.)送出经D/A转换合成正弦测试信号X(t)8031CPU把EPROM中的正弦表sin(k=Xsint,其频率可由正弦波程序的延时子程序控制.把

3、电感-电压变换器的输出Y(t)=吕印晓:男,1974年生,助教,工学学士;研究方向:计算机应用.收稿日期:1998-10-3052郑州大学学报(自然科学版)第31卷JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYVol.31第2期(1999,6)No.2(1999,6)经A/D转换后的取样数字量Y(kt)Ysin(t+送入8031进行计算分析,即可求出电感值.3硬件电路系统整体硬件电路见图3.采用8位DAC0832产图2系统方框图生180点合成的正弦波,其谐波失真小于2%.为了提高采样精度采用12位的AD574作A/D转换,采样点数为每周期180点.由于8031没有ROM,电路采用16

4、kB的EPROM27128作为外部程序存储器,给开发其它应用软件留有充足余地.74LS373作为地址锁存器,解决地址线与数据线的分时复用.图3系统硬件图DAC0832工作于单缓冲方式2,运算放大器741把它的输出电流转换成电压输出.当CPU对DAC0832执行写操作的同时,使AD574的CE=1,CS=0,R/C =0,A0=0,启动A/D转换.CPU通过P1.0口查询AD574的STS端(状态位)的状态,适时读取转换结果3.DAC0832产生正弦波的程序如下.幅度为X的正弦波经180点取样,把各点的数字量存入EPROM形成正弦表TAB(表略去).产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;延时子程序,置延时参数;置延时参数53;正弦表TAB的首地址送入DPTR中作为基地址;把地址指向的数据送入A;指向DAC0832的端口地址;启动D/A转换;调用延时子程序电感测量的单片机实现吕印晓等LOOP2:NOPNOPNOPDJNZR3,LOOP2DJNZR2,LOOP1正弦表TAB:略由于上述方法产生的正弦波,受数据

6、传送及DAC转换速度等的影响,其上限频率较低.如要提高其上限频率,并使其可产生其它波形的信号以供测试别的电参数使用,可以采用调制型DAC(ModulatedDAC等称为MDAC).AD574接口的查询方式程序如下.AD574:MOVDPTR,#××00H;端口地址送入DPTRMOVXDPTR,ASETBP1.0LOOP:JBP1.0,LOOPINCDPTRMOVXA,DPTRMOV41H,AINCDPTRINCA,0FHMOV40H,A;读取转换结果低4位;屏蔽高4位8;启动AD574;置P1.0为输入方式;检测P1.0的状态4软件设计进行测试时,可以把采样信号进行快速傅立

7、叶变换(FFT),分离(1)式的虚、实部求出电感值,但FFT计算量大,编程复杂.可用如下方法编制软件.电感-电压变换器的电压放大倍数为:A=-Y/X=-R(R2X+2L2X)1/2(2)上式中,X为已知,通过求极值程序可从A/D变换得到的数字量中求出Y的值,进而可求出A.从(2)式可以推出:22222AR=RX+LX.那么对于两个已知角频率为1和2的测试信号,就有:A1R22=RX+1L222X(3)(4)22A2=R2X+22R2LX联立(3)和(4)式,有:LX=R(A-A2221-22)1/2(5)2上式中,21-2可预先求出保存,R为已知,所以计算程序只需把A1和A2的值代入(5)式就

8、可计算出电感值.程序流程如图4所示.54郑州大学学报(自然科学版)第31卷JOURNALOFZHENGZHOUUNIVERSITYVol.31第2期(1999,6)No.2(1999,6)图4软件流程图本文所述方法的最大优点是软件简单,计算量小,度较高.但由于受到器件(如D/A转换器),.所以,对小电感的测试精度稍低.参,.:中国计量出版社,1995.2952.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版,1990.3543徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京:北京航空航天大学出版社,1996.112114ImplementationofMeasuringInductancethroughSingle2Chip2MicrocomputerLüYinxiaoLiuFang(BasicDepartmentofFirstAeronauticalInstitunte,AirForceofChina)AbstractAmethodforasystemwith8031singlechipmicrocomputertomeasureinduc2tanc