CN103777082A - 一种数字显示的电感参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字显示的电感参数测试装置。测试触头、LC振荡电路、滤波整形电路、FPGA芯片以及数码管顺序电连接，所述的FPGA芯片测量LC振荡电路滤波整形后的周期，换算成电感量，数码管显示出被测电感的电感值。本发明可以方便快速检测和显示电感器的电感值，具有反应速度快和测量精度高的特点。

Description

一种数字显示的电感参数测试装置

技术领域

本发明涉及一种测量电子元器件参数的测量显示装置，用于测量显示单独的电感参数值。 

背景技术

目前，公知的电子元器件参数测量仪器如万用表能够直接测量电阻、电容、二极管的参数值，但不能测量电感的参数值。有一种测量印刷电感参数的测量装置及测量方法是运用“测频法”，采用FPGA芯片测量LC振荡回路的频率，依据振荡频率采用“学习——测量”模式，再按电感、电容计算公式经计算机运算得出检测的电感值。这种直接利用测量频率的方法，尤其可能涉及到除法，后期的计算处理很复杂，需要加入计算机设备的辅助进行。而且这种测量方法仅针对印刷电感器，没有形成一个针对普通电感器的简易测量仪器。 

发明内容

为了解决没有现成的电感参数测量仪器的问题，本发明提供了一种数字显示的电感参数测量装置，该数字显示的电感参数测量仪通过优化后的“测周法”，自动选择高精度高反应速度的量程模式，通过“分块累计”的计数模式，测量LC振荡电路经滤波整形电路得到的方波周期，显示被测电感的参数值，具有操作简便和快速准确检测电感参数的特点。 

一种数字显示的电感参数测试装置,测试触头、LC振荡电路、滤波整形电路、FPGA芯片以及数码管顺序电连接，所述的FPGA芯片测量LC振荡电路滤波整形后的周期，换算成电感量，数码管显示出被测电感的电感值。 

所述的电感参数测试装置具有一个绝缘外壳，所述的LC振荡电路、滤波整形电路、FPGA芯片以及数码管位于绝缘外壳内，所述的测试触头位于绝缘外壳外，所述的数码管的显示部分从绝缘外壳外可视。 

所述的测试触头为一对圆柱状金属，圆柱状金属的一端设有向中心伸出的笔尖，连接被测电感两端，另一端附于绝缘外壳外表面。 

所述的LC振荡电路接入被测电感部分引出两条导线与测试触头电连接。 

所述的FPGA芯片可自动选择量程测量滤波整形电路输出的方波周期。 

所述的LC振荡电路为电容三点式振荡电路，所述的电感值由以下公式得到： 

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}---\left(1\right),$

其中f为LC振荡电路2输出的正弦波的频率，L是被测电感的值，其中电容C由以下公式得到： 

$C=\frac{c_3{c}_4}{c_3+c_4}---\left(2\right),$

其中，C₃、C₄为与LC振荡电路输出端相连的两个电容。 

所述的滤波整形电路的输出端与接地端串联有一个3.3伏的稳压管。 

所述的FPGA芯片包括分频模块、计数信号模块、初次计数模块、二次计数模块、显示模块，分频模块负责将从滤波整形电路输入的方波进行千分频，先后产生锁存信号、第二清零信号，所述信号均为高电平有效，控制后续的一次计数和二次计数时的清零和锁存；计数信号模块通过将自己产生的基频信号和分频模块输出的千分频信号进行逻辑与，输出至初次计数模块，同时开放接收初次计数模块发出的量程选择反馈信号；初次技术模块得到计数N后根据N值大小向计数信号模块发送选择量程信号，调整为适合的计数信号后进行正常计数；二次计数模块接收初次计数模块的输出值N，进行累加N次得到N²；显示模块根据计数量程和N²的大小选择显示方式和单位，将信号发送至数码管显示；每次接入被测电感时，第一清零信号分别向分频模块、计数信号模块发出复位指令。 

本发明的有益效果是，可以方便快速检测和显示电感器的电感值。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明的模块方框图; 

图2是本发明的LC振荡电路原理图; 

图3是本发明的滤波整形电路原理图; 

图4是本发明的FPGA芯片功能实现模块原理图; 

图5是本发明的正面图; 

图6是本发明的背面图; 

图中，测试触头1、LC振荡电路2、滤波整形电路3、FPGA芯片4、数码管5、数码管6、分频模块7、计数信号模块8、初次计数模块9、二次计数模块10、显 示模块11。 

具体实施方式

在图1中，测试触头1、LC振荡电路2、滤波整形电路3、FPGA芯片4以及数码管5顺序电连接，设备工作需要正负12V直流供电。 

在图2所示实施例中，电容三点式振荡电路，从LC振荡电路2可以输出正弦波，正弦波的频率为公式 

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

其中f为LC振荡电路2输出的正弦波的频率，L是被测电感的值， 

电容为 $C=\frac{c_3{c}_4}{c_3+c_4}$

其中，C₃、C₄为与LC振荡电路2输出端相连的两个电容。 

为保证电容三点式振荡电路稳定起振，要求C₃/C4在1/2到1/8之间。为了能够直接测量周期反应电感值，我们可以设计使 

$C=\frac{1}{4{\mathrm{\π}}^2}$

则有L＝T²，T为1/f，因此只要通过计数得到周期的平方值，就可直接得到被测电感的值，此时C、L、T均取国际单位制单位。 

图3所示，比较电路主要是利用LM311比较器使得正弦波转化为方波。 

图4所示，分频模块7负责将从滤波整形电路3输入的方波进行千分频，先后产生锁存信号、第二清零信号，所述信号均为高电平有效，控制后续的一次计数和二次计数时的清零和锁存；计数信号模块8通过将自己产生的基频信号和分频模块7输出的千分频信号进行逻辑与，输出至初次计数模块9，同时开放接收初次计数模块9发出的量程选择反馈信号；初次技术模块9得到计数n后根据n值大小向计数信号模块8发送选择量程信号，调整为适合的计数信号后进行正常计数；二次计数模块10接收初次计数模块9的输出值N，进行累加N次得到N²；显示模块11根据计数量程和N²的大小选择显示方式和单位，将信号发送至数码管6显示；每次接入被测电感时，第一清零信号分别向分频模块7、计数信号模块8发出复位指令。 

实施例 

设置使C’=25C=1.013211nF，取C3=1.418nF，C4=3.546nF，此时T’=5T的单位取us，测得（5T’）²=T²的值大小等于被测电感的电感值，电感值L的单位取uH。这样设置既可以缩短初次计数确定量程的时间，又可以保证T²的测量精度。二次计数模块10接收初次计数模块9的五个输出值n₁、n₂、n₃、n₄、n₅，累加得到N，再进行累加N次得到N²；显示模块11根据计数量程和N²的大小选择显示方式和单位，将信号发送至数码管6显示；每次接入被测电感时，第一清零信号分别向分频模块7、计数信号模块8发出复位指令。 

Claims (8)

1.一种数字显示的电感参数测试装置,其特征是：测试触头（1）、LC振荡电路（2）、滤波整形电路（3）、FPGA芯片（4）以及数码管（5）顺序电连接，所述的FPGA芯片（4）测量LC振荡电路（2）滤波整形后的周期，换算成电感量，数码管（5）显示出被测电感的电感值。

2.根据权利要求1所述的电感参数测试装置,其特征是：所述的电感参数测试装置具有一个绝缘外壳（6），所述的LC振荡电路（2）、滤波整形电路（3）、FPGA芯片（4）以及数码管（5）位于绝缘外壳（6）内，所述的测试触头（1）位于绝缘外壳（6）外，所述的数码管（5）的显示部分从绝缘外壳（6）外可视。

3.根据权利要求2所述的电感参数测试装置，其特征是：所述的测试触头（1）为一对圆柱状金属，圆柱状金属的一端设有向中心伸出的笔尖，连接被测电感两端，另一端附于绝缘外壳（6）外表面。

4.根据权利要求1所述的电感参数测试装置，其特征是：所述的LC振荡电路（2）接入被测电感部分引出两条导线与测试触头（1）电连接。

5.根据权利要求1所述的电感参数测试装置，其特征是：所述的FPGA芯片（4）可自动选择量程测量滤波整形电路（3）输出的方波周期。

6.根据权利要求1所述的电感参数测试装置，其特征是：所述的LC振荡电路（2）为电容三点式振荡电路，所述的电感值由以下公式得到：

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}---\left(1\right),$

其中f为LC振荡电路（2）输出的正弦波的频率，L是被测电感的值，其中电容C由以下公式得到：

$C=\frac{c_3{c}_4}{c_3+c_4}---\left(2\right),$

其中，C₃、C₄为与LC振荡电路（2）输出端相连的两个电容。

7.根据权利要求1所述的电感参数测试装置，其特征是：所述的滤波整形电路（3）的输出端与接地端串联有一个3.3伏的稳压管。

8.根据权利要求1所述的电感参数测试装置，其特征是：所述的FPGA芯片（4）包括分频模块（7）、计数信号模块（8）、初次计数模块（9）、二次计数模块（10）、显示模块（11），分频模块（7）负责将从滤波整形电路（3）输入的方波进行千分频，先后产生锁存信号、第二清零信号，所述信号均为高电平有效，控制后续的一次计数和二次计数时的清零和锁存；计数信号模块（8）通过将自己产生的基频信号和分频模块（7）输出的千分频信号进行逻辑与，输出至初次计数模块（9），同时开放接收初次计数模块（9）发出的量程选择反馈信号；初次技术模块（9）得到计数N后根据N值大小向计数信号模块（8）发送选择量程信号，调整为适合的计数信号后进行正常计数；二次计数模块（10）接收初次计数模块（9）的输出值N，进行累加N次得到N²；显示模块（11）根据计数量程和N²的大小选择显示方式和单位，将信号发送至数码管（6）显示；每次接入被测电感时，第一清零信号分别向分频模块（7）、计数信号模块（8）发出复位指令。

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