單片機多路信號測試儀

⑴ 高手來看 要求基於單片機的rlc測量儀

基於PIC單片機控制的RLC智能測量儀設計
現代電子技術

使用電子元器件時，首先需要了解其參數，這就要求能夠對元器件的參數進行精確測量。採用傳統的儀表進行測量時，首先要從電路板上焊開器件，再根據元件的類型，手動選擇量程檔位進行測量，這樣不僅麻煩而且破壞了電路板的美觀。經過理論分析和實驗研究，採用正交采樣演算法，並由單片機控制實現在線測量、智能識別、量程自動轉換等多種功能，可大大提高測量儀的測量速度和精度，擴大測量范圍。因此這種RLC測量儀既可改善系統測量的性能，又保持了印刷電路的美觀，較傳統的測量儀還具有高度的智能化和功能的集成化，在未來的應用中將具有廣闊的前景。
1 硬體電路設計
此測量儀硬體設計思路如圖1所示。

由於PIC單片機只能正確採集0～5 V之間的電壓，而輸入的信號是正弦波信號，因此在將此正弦信號送入單片機之前需對其進行電位提升，使整個正弦信號任意時刻的電位均大於或等於0。另外本測量儀具有量程自動轉換和增益自動可控的特點，實現電路如圖2所示。

圖2中U1(CD4051)是一個單刀八擲的模擬開關，用以完成量程電阻擋位的轉換；U2(CD4052)是一個雙刀四擲的模擬開關，用來選擇待測元件或基準電阻信號；U3，U4，U5，U6共同組成一個增益可以控制的儀用差分式放大電路，其中U5(CD4052)是用來切換增益倍數的；U8(74LS273)是一個鎖存器，用於將由單片機發出的控制信號鎖存並傳輸給U1，U2，U5實現程式控制；由於U1，U2，U5開關切換的驅動電壓要求達到5 V以上，而單片機的高電平僅為3～5 V，達不到驅動電壓，所以要採用一個集電極開路的驅動器(74LS07)才能實現由單片機控制的開關切換(R13，R14，R15，R16，R17為74LS07輸出端的上拉電阻)。
這樣通過程序控制單片機與74LS273相接埠的高低電位，就可以控制模擬開關選擇不同的通道，從而實現自動的量程檔位轉換和增益控制。
2 軟體程序設計
本測量儀的測量原理是以正交采樣為基礎。首先選用頻率恆定的正弦信號作為標准測量信號，然後用待測元件和基準電阻串聯對測量信號進行分壓，最後由單片機分別對待測元件和基準電阻分壓後所得的信號進行正交采樣處理。
由於流過電容或電感的電流與其兩端的電壓存在90°的相位差，因此只需在任一時刻采樣得到交流信號瞬時值V1，然後相移90°，再采樣得到瞬時值V2，就可用V1和V2表示完整的交流信號：V2=V1+jV2。
軟體程序的設計思路如圖3所示。

3 實驗結果
表1給出了該測量儀在測量頻率為100 Hz，1 kHz，10 kHz±0.02％三種情況下的測量范圍與測量精度。其中L，C，R，Q，D分別表示電感量、電容量、電阻值、品質因數、損耗角正切值。

4 結 語
本文設計了一種基於PIC單片機的RLC智能測量儀，其主要功能如下：
(1) 能夠智能地識別出待測元件是電容、電感、還是電阻。
(2) 能精確測量出電容、電感、電阻的參數值。
(3) 可以實現量程電阻的自動轉換，無須人工選擇檔位。
(4) 當測量正弦信號的幅度過小時，可以自動實現增益放大，從而不影響精度。
(5) 對測量儀進行擴充後還實現了二極體、三極體的測量。
由此可見，此測量儀具有高度的智能化和集成化，可精確地對元器件參數進行測量，這正符合當今測量儀器的發展趨勢，他將具有廣闊的應用前景。

⑵ 相序測試儀是如何採用單片機進行邏輯分析判斷

PS-ID相序測試儀
用來檢測三相低壓配電線路電壓的相序及缺相情況。該表由被測電壓直接供電，採用單片機進行邏輯分析判斷，用LED發光二極體和蜂鳴器以聲光形式指示正相序、反相序和缺相三種狀態，具有反應迅速、操作簡單、輕巧便攜的特點。儀表外殼採用工程絕緣材料，現場使用安全可靠，可長時間使用。
PS-ID相序測試儀技術指標
1.
電壓范圍:AC30~600V
2.
頻率范圍:40~70Hz
3.
絕緣電阻:
儀表線路與外殼之間
≥10MΩ
4.
耐壓:AC1KV
50Hz
1min
5.
工作溫度及濕度:
-10°C
~
+40°C
＜85%RH
6.
外形尺寸:120×83×41
7.
重量
:180g
8.
儲存條件:-10°C~50°C
PS-ID相序測試儀使用說明將三根測量線夾分別接三相電源，按一下測量鍵(切勿按住不放)，開始測量，儀表有如下三種狀態。
1.
正相序狀態:正相序指示燈(綠燈)每秒閃亮一次(慢閃)，逆相序指示燈(紅燈)熄滅，蜂鳴器不響;
2.
逆相序狀態:逆相序指示燈(紅燈)每秒閃亮兩次(快閃)，正相序指示燈(綠燈)熄滅，蜂鳴器報報警;
3.缺相狀態:本相序表三盞缺相指示燈的顏色與相序表測量線夾的顏色一一對應。當某盞缺相指示燈熄滅並且蜂鳴器嘟、嘟作響時，為對應相電壓缺相。測量結束後，取下測量線夾即可。

⑶ 電纜測試儀的組成、測試原理及特點簡介

1、單片機控制的電纜故障測試儀
傳統的電纜故障測試儀，有的廠家叫電纜故障探測儀，或者叫電纜故障檢測儀，其實都是同一類儀器，其一般的組成為：
①、傳統形式：採用閃測儀、路徑儀、定點儀三件分立的形式。其裝箱方式一般為：電纜故障閃絡測試儀獨立裝箱，電纜故障定點儀、電纜路徑探測信號源及其它附件一塊裝箱，即二箱三件式。由於故障測試時，閃測儀、定點儀使用頻率髙，路徑儀使用頻率低，所以，三件獨立配置有其合理性，功能分解清晰，結構簡單、維修使用方便。
②、採用閃測儀、路徑儀合二為一組合、定點儀獨立配置形式。這種配置一般是兩箱兩件式，功能與第一種配置基本相同。其優點為少了一個部件，某種程度上可以說使用方便。其缺點為，由於路徑儀信號源使用功率較大的器件，其使用頻率並不髙，所以，這種配置增加了閃測儀的復雜性，使閃測儀的故障率提高，維修相對變的復雜。
其測試原理為：閃測儀為脈沖反射法，路徑儀採用電磁波測試最小點方法，定點儀用聲測法定點。另外，大部分廠家的定點儀採用聲磁同步方式，定點儀既能進行故障聲測定點，也能用於電纜路徑測試時作為路徑信號接收機使用。例如DTC系列電纜故障測試儀，其配套的定點儀，採用聲磁同步方式，可以用聲測法進行故障定點，其故障定點時採用表頭、耳機同時接收顯示方式，極為方便。也可以作路徑信號接收機使用，可以接收路徑儀信號源發出的路徑信號，也可以接收電纜故障定點時的高壓脈沖電磁波信號，是真正的一機多用。
單片機控制的大屏幕液晶顯示電纜故障測試儀特點：
（1）、可靠性髙：因為閃測儀軟體固化，不會存在軟體故障，操作失誤時，可以復位重來，整個過程只需幾秒鍾時間。
（2）、測試快速：帶直流電源供電的單片機控制的閃測儀，到現場幾分鍾內就能完成測試電纜全長及傳輸速度、電纜短路故障、電纜斷線故障任務。
（3）、故障率低：因為是專用測試儀器，不會用作為其他用途，所以單片機控制閃測儀就不容易出故障，這一點對電纜維修用戶是十分必要的。
單片機控制的閃測儀其缺點為數據存貯量小。一般只存貯兩組波形，但是對儀器使用者來說，一般用同屏幕兩組波形對比（即用好相的低壓脈沖法全長測試波形及故障相的高壓沖閃法測試波形進行對比）已經足夠了。
2、筆記本型電纜故障測試儀：
筆記本型電纜故障測試儀，作為計算機領域的一個典型應用，在技術上無疑是進步。計算機的大容量數據存貯處理功能，網路的數據傳輸功能，方便的信息管理功能，給電纜故障測試儀儀器提供了一個更好的平台，使用好了，無疑是會對提高測試水平起到一個事半功倍的推動作用。但是，任何事情都有兩個方面，筆記本電纜故障測試儀也有它的固有缺點，在某些環境、某些場合下、它的使用確實不如用單片機控制的液晶顯示的電纜故障測試儀來得方便。
（1）、筆記本電腦電纜故障測試儀的組成形式：
目前市場上流行的筆記本電纜故障測試儀，其核心是閃測儀不同，定點儀、路徑儀與一般的電纜故障測試儀相同，測試原理也相同，它有以下幾種形式：
①、閃測儀採用一個筆記本數據採集器，定點儀、路徑儀獨立裝箱使用，即兩箱一包式、或一箱一包式，這種形式的閃測儀，完全靠筆記本電腦進行數據採集和操作，對電腦依賴性最髙，電腦出了任何問題，都會直接影響測試儀使用。
②、閃測儀採用將筆記本數據採集器及路徑儀信號源合二為一的形式。定點儀獨立裝箱。一般為兩箱一包式。這種配置，與第一種配置一樣，故障粗測完全依賴於筆記本電腦。
③、閃測儀有獨立的操作和顯示系統，閃測儀上面有筆記本電腦介面。路徑儀、定點儀獨立裝箱。這種配置，筆記本作為輔助測試儀器，可有可無。一般情況下，用戶很少使用筆記本來測試，因為用單片機系統來測試故障方便快捷，所以這種配置只增加了儀器的復雜性和成本，實際意義不大。
④、閃測儀採用電腦主板，顯示器用液晶顯示器，這種閃測儀，實質上與單片機控制的閃測儀性能基本相似。由於使用電腦主板，其數據存貯容量比使用單片機的閃測儀大。另外，有的閃測儀可以帶軟碟機，USB介面等等，與筆記本電腦通信比較方便。但是這種閃測儀，也有與筆記本閃測儀同樣有的缺點，使用相對變的復雜一些。
（2）、筆記本電腦故障測試儀使用中的問題：
筆記本閃測儀，從其設計的技術角度說，應該說是比較先進的，使用也不會存在大的問題，但針對不同使用單位和使用現場，其缺點也十分明顯：
①、現場使用不夠快捷：現場測試時，閃測儀一般只用短短幾分鍾時間就結束。但使用用筆記本電腦，從電腦開機到運行程序、本身的過程就比較長，加上筆記本電源問題、閃測儀數據採集器電源問題、電腦死機問題、耗用的時間就更長。
②、電腦的可靠性問題：由於筆記本本身是通用的辦公設備，所以用戶購買後，一般會將配用的筆記本電腦用作其他用途，這樣，我們使用電腦時遇到的問題，在故障測試時都會遇到。例如：病毒感染問題、操作系統及軟體問題。不管是什麼問題，都會影響用戶進行故障測試，讓用戶以為儀器有故障（其實大多時間是因為筆記本電腦有問題）。
③、軟體可靠性問題：應該說，大部分廠家的筆記本軟體，軟體本身沒有多大問題。但是也有部分廠家，軟體設計不夠完善，結果為閃測儀前端（數據採集器）要挑選電腦（通用性不好），這個電腦能用，換個電腦又不能用。有些廠家的閃測儀軟體只能在筆記本系統盤（C盤）安裝，這樣，當電腦被用戶使用一段時間後，操作系統出了問題，筆記本程序就無法正常使用，只有重新安裝操作系統及軟體才行。
④、顯示問題：筆記本電腦閃測儀還有一個較大的缺陷就是，在室外工作時，尤其是有日光時，筆記本的顯示成為很大問題，這給用戶會帶來極大不便。
總之，用筆記本電腦閃測儀，對於大部分供電維修使用人員而言，是不太適應的。因為我們現在還不能做到所有電纜故障維修人員都是電腦方面的專家，可以自己安裝操作系統和軟體、自己解決電腦所有故障。用戶使用儀器時，電腦出了故障，儀器就不能正常使用，會給用戶解決電纜故障造成很大問題。
另外，針對廠家宣傳的電纜測試管理功能，從實際使用情況看，用戶很少使用。現在縣一級以上的供電局，都有自己的內部管理網路，所以筆記本電腦設計的管理功能，實際很少發揮作用。用戶購買儀器、主要是為了解決電纜故障。
3、中低壓電纜故障測試儀
中低壓電纜故障測試，按測試原理的不同分為三種：一是用脈沖反射法測試原理進行故障粗測，採用比較特殊的高壓附件配套進行故障定點，例如用專用的電壓等級較低的高壓測試電源，採用大容量的脈沖電容器等等，這與傳統的電纜故障測試儀基本一樣；二是用跨步電壓測試法進行故障測試；三是用電橋測試原理進行測試。現在市場上流通的中低壓電纜檢測儀，大部分是完成電纜故障粗測功能。其原理一般是採用電橋法，只不過是現在已經採用了計算機技術，採用的是智能電橋。有低壓電橋、高壓電橋等等。有些儀器還採用了超高壓數字電橋原理。給故障點加的電壓一般為200V以上，最高可以加到20KV。對於故障電阻較低的（電阻小於600MΩ）電纜故障。用中低壓電纜檢測儀可以粗測故障距離。
應用范圍：適用於故障電阻值不高的泄漏性故障測試。一般用於6000V以下等級的電纜故障測試<故障距離粗測>。
優點：對於適應測試的電纜故障，其使用簡單，對使用人員的技術要求不高。即「傻瓜」式測試。另外，對於有些故障點，如有些電纜接頭故障，由於故障點爬電距離長，不能形成「閃絡」放電的故障，由於無法用脈沖反射法（閃測法）進行故障距離粗測，採用電橋法測試就有其優越性。
缺點：只能測中低壓電纜的泄漏性故障，對於高壓電纜的大部分高電阻故障、閃絡性故障、斷線故障、以及不知道電纜全長的故障無法直接進行測試。
4、直埋電纜故障測試儀
直埋電纜，絕大部分故障用傳統的電纜故障測試儀都能完成的工作，直接以電纜鋪設方式命名儀器名稱，是由於採用的故障測試原理不同。一般情況下，直埋電纜故障測試儀採用的故障定點方法是跨步電壓法，其工作原理為：給接地電纜電線施加一固定電壓信號，在接地點周圍地面就形成電場，離故障點越近，相同距離間電位差越大，反之亦然。根據這一原理，就能找到接地故障點。
故障距離的粗測可以採用脈沖反射法，也可以採用電橋法，就看生產廠家怎麼配套。我們一般說的直埋電纜故障測試儀就是一套跨步電壓定點系統，包含電壓發射機和跨步電壓接收機兩部分，不含故障粗測和路徑測試功能。
對接地電阻很小的地埋電纜電線故障，用直埋電纜故障測試儀能夠達到測試目的。但用這種儀器檢測地埋電纜電線故障，其局限性也非常大。因為電纜故障中，大部分故障點處接地電阻非常高，通常阻值較低的為幾十千歐，阻值高的達幾兆甚至幾百兆歐。因此，用該類儀器排除高阻故障效率較低，誤判率較高、儀器使用局限性較大。
5、路燈電纜故障測試儀
路燈電纜故障測試儀，其實質是解決低壓電纜測試問題。其測試方法分為跨步電壓法、以及採用電磁波定點兩種，適用於測試路燈電纜故障、直埋電纜故障、直埋光纜對地絕緣故障、交聯電纜外護套故障、地埋線電纜故障等等。就其測試原理講，實際上與直埋電纜故障測試儀是相同的。
6、礦井用電纜故障測試儀
礦井電纜，與其它電纜並沒有實質的不同，只是儀器的使用環境條件不一樣，所以對儀器有與其它電纜不一樣的要求。例如煤礦電纜可能不能採用高壓沖閃法進行測試，有些礦井使用高壓儀器不方便等等。目前市場上的礦井電纜故障測試儀，有的用脈沖反射法直接進行測試，可以測試短路、斷線故障；有的採用智能電橋測試原理進行測試，可以測試故障點阻值不太高的泄漏性高阻故障；有的是脈沖反射法和電橋法同時採用，使用范圍就更廣泛一些。
通過以上介紹，我們可以看到，盡管儀器的種類名稱不一樣，其測試原理其實就那麼幾種，儀器名稱不同，主要是生產廠家按使用對象不同，從市場營銷的需要給儀器命名。作為儀器使用者，不要看儀器叫什麼名稱，主要要了解儀器是採用什麼測試原理，從而確定是否能滿足需要。

⑷ 基於單片機的LCF測試儀中電容電感測量的原理

就是一個帶有大電容的滯回比較器電路，電容是為了消除抖動，一般是這樣的。