使用555定时器的LC仪表电路

LC表电路用于测量像电容器或电感这样的无功元件的值。本文介绍了一个简单的电路的设计和功能使用555定时器和一个微控制器。这种电路的优点是简单和准确。

LC表电路工作原理:

LC表电路是基于电容(电感)与电压的关系来测量电容(电感)的基本原理。使用电阻器和电容(电感器)布置一潜在分压器，这样通过分压器的输入交流电压产生通过该电容(电感器)的输出电压。这个电压被馈送到a的控制引脚555定时器IC在稳定模式这样输出信号的频率与控制电压成正比。这个信号以脉冲的形式馈送到微控制器，微控制器计算频率，然后计算电容(电感)值。

LC仪表电路图:

LC表电路设计:

这是一个简单的电路，不需要太多复杂的设计。设计的第一步是设计555定时器电路．使用电阻和电容(电感)来设计一个潜在分频电路，这样通过电容(电感)的电压等于输入峰值电压8V的一半。该电压作为控制电压馈电到555定时器。由于输出频率与控制电压的关系需要ln(1-(Vcontrol/(Vcc-Vcontrol))项(根据Spehro Pefhany方程)，因此控制电压应小于555 Timer的供电电压(5V)。假设占空比为60%的时间段，输出信号为1msec，时间最大值为0.6msec。低信号时间值在0.4毫秒左右。因为这个值等于R_3.C₁，选择1k值为电阻器，电容值为C₁大约是0.6佛罗里达大学。将所选值和所需值代入给定方程:-

T_h= C₁(右₂+ R_3.) ln (1 - (Vcontrol / (2 v_cc-Vcontrol))

我们得到R₂大约0.9MOhms。

由于对于电压分压器电路，通过电抗的电压是输入电压的一半，所以电阻器的值等于电抗。换句话说，基于我们对电阻R的选择_1，我们可以确定电容(电感)的范围。这里我们选择了一个100k的罐子;电容范围可达3.18nF，电感范围可达3.18H。

第二步是单片机电路的设计。这里我们使用的是89C51单片机。包括复位电路和振荡器电路的设计。由于复位引脚的电压应该在1.2V的阈值，复位脉冲宽度应该在100ms左右，所以我们选择的电阻和电容值RC >=100ms。这里我们选择了10K电阻和10uF电解液电容。振荡器电路的设计包括选择一个晶体振荡器来提供24MHz的时钟信号。电容器两端分别连接两个30pF的陶瓷电容器，保证电容器的平稳运行。该晶体连接到微控制器的引脚18和19。除复位电路的设计外，单片机电路设计的另一部分是接口电路的设计。这是通过使用连接到端口P2的单个数字7段显示来实现的。

你知道如何用8051单片机设计数字电压表电路?

LC表电路如何工作?

电路的运行可以用两个阶段来解释。在第一阶段，一个8V峰值的输入交流电压将产生一个4V的电压在无功元件被测量。这个电压被馈送到555定时器的控制引脚。这确保了一个控制电压被应用到上比较器的反相端。当电容器通过电阻R2和R3充电时，在电容器上产生电压。一旦电容电压大于控制电压，上层比较器输出是一个逻辑高信号，导致触发器复位。这导致555输出是一个高信号。当晶体管内部连接到放电引脚饱和时，电容器开始放电。只要这个电压小于1/3Vcc，较低比较器输出是一个逻辑高信号。这导致触发器设置和555 Timer的输出低。 Thus a oscillating signal is produced at the output. Since the sooner the capacitor voltage reaches the control voltage, sooner logic high level is reached at the timer output, the width of the output pulse depends upon the control voltage.

换句话说，产生的输出信号的频率取决于控制电压。这个信号被送到微控制器。

操作的第二阶段涉及微控制器的功能。一旦设备被供电，编译器扫描端口引脚P1.0。根据程序，编译器检查输出信号高的时间。这是信号的时间高值。因为这个值取决于控制电压，所以编译器计算控制电压。由于这个控制电压是被测元件的电压，电容或电感值就计算出来了。因为这个值是十进制的，所以编译器会把这个值转换成十六进制的值。这个值被发送到P2端口，这个端口连接7段显示器。

LC表电路局限性:

1. 该电路只计算电抗值而不计算相位差。
2. 电容/电感范围是有限的，为更高的电容。