基于PlCl6LF874單片機的電容測試電路設(shè)計

　　基于PS021設(shè)計的應(yīng)用軟件包括檢測、控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理和系統(tǒng)界面等程序。在程序運行速度和存儲容量許可的條件下，盡量用軟件實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)的硬件功能，簡化硬件配置。此外，界面是測試系統(tǒng)和虛擬儀器的“窗口”，是系統(tǒng)顯示功能信息的主要途徑。軟件設(shè)計不僅要實現(xiàn)功能，而且要界面美觀。在確定測試系統(tǒng)的硬件平臺后，關(guān)鍵是選擇合適的軟件開發(fā)工具編寫相應(yīng)的應(yīng)用軟件。以圖形化編程語言開發(fā)該測試模塊。該開發(fā)環(huán)境能提供一個集成的開發(fā)環(huán)境，與儀器硬件連接方便，具有良好的用戶界面。根據(jù)上位機應(yīng)用程序設(shè)計的原理，得到測試系統(tǒng)的軟件，通過在軟件的主界面設(shè)置一些參數(shù)，硬件電路和上位機相連，就能顯示測量結(jié)果。測量結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示界面顯示，如圖4所示。

　　5 試驗與結(jié)果

　　運用上述軟件測量。在測量之前，必須對測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時PS02l要求參考電容Cref與被測電容Cmeas在同一電容值范圍，即確保 Cmeas／Cref比率不會超過25％(PS02l的極限值)。參考電容是一個非常重要的部分，對于測量的質(zhì)量以及測量的溫度穩(wěn)定性有直接的影響。推薦的電容材料：CFCAP(太陽誘電Taiyo Yuden公司的多層陶瓷電容)系列，COG或者NPO陶瓷電容。放電電阻Rdis與放電時間密切相關(guān)，放電時間τ=0．7R(C+20 pF)，時間常數(shù)τ范圍為2～10μs(推薦5μs)。根據(jù)公式計算之放電電阻阻值。

　　試驗中，分別選取1、2、3、5.1、6.8、8.2、9.1、12、13、15、16.5、18 pF的固定電容作為被測電容。根據(jù)被測電容的范圍確定參考電容的大小，然后根據(jù)被測電容和參考電容值，并結(jié)合放電時間來確定放電電阻阻值，最后選擇適當(dāng)?shù)臏y量模式進(jìn)行測量。在標(biāo)定好的系統(tǒng)下，在參考端和被測端分別接一只參考電容，此時在數(shù)據(jù)顯示界面顯示的值為參考電容值以及寄生電容值的和(圖3中 Sensor l顯示的數(shù)據(jù))；然后在被測端參考電容的基礎(chǔ)上再并聯(lián)被測電容，此時測得的數(shù)據(jù)為被測電容值、參考電容值以及寄生電容值的總和，以上兩步所測值相減就是被測的電容值，最后得到的被測電容值統(tǒng)計如表l所示。

　　表1反映了被測電容測量值和標(biāo)稱值之間的相對誤差，同時也得知被測電容電容值越大，測量值和標(biāo)稱值相對誤差越小。由于被測電容受到環(huán)境溫度、焊錫量多少以及被測電容質(zhì)量等因素的影響，存在一定的誤差。通過多次測量進(jìn)行平均，以獲取更穩(wěn)定的電容值。在標(biāo)定好的系統(tǒng)下，對固定電容進(jìn)行測量來驗證測量模塊的精確度，測量值和標(biāo)稱值非常接近，可認(rèn)為被測電容標(biāo)稱值誤差較小，進(jìn)一步得知電容測量模塊測量精度較高。

　　6 結(jié)束語

　　PlCl6LF874單片機能夠很好的控制電容測量模塊，對研究電容式傳感器有很好的促進(jìn)作用，該單片機簡化了電路設(shè)計，使測量結(jié)果達(dá)到較高的精度；同時這種測量模塊可以減小電路板的體積，從而減小整個裝置的體積；大大簡化了電路設(shè)計過程、降低產(chǎn)品的開發(fā)難度、對加速產(chǎn)品的研制、降低生產(chǎn)成本具有非常重要的意義。實驗結(jié)果證明，此測量模塊具有較好的實用性。