电感电桥测量电感课程设计

1、沈阳理工大学课程设计电感电桥测量电感1设计要求1设计一个电桥测量电感的电路，要求比较准确测出010uh的可变电感器接在电路中的电感大小。要求设计思路要清晰。2掌握以电桥法测量元器件参数电路设计的基本方法与技术。3独立完成设计任务，绘制原理框图，并先要用仿真软件进行仿真测试。4制定设计方案并验证，最后写下工作心得。2设计方案与论证2. 1设计思路同电阻电桥测量电阻的方法类似，在一般的电桥测量电感的方法中，同样存在 着电桥电源电压不稳定性和非线性的影响问题。 为了解决这个问题设计了一个新 型的不平衡电桥测量电感电路。2. 2总体方案先给电桥提供一个5V的交流电压，分别通过电桥引出两路电压并接入高增

2、益、 低漂移、低噪声的放大器。从放大器出来的两个电压输入除法器。 在除法器中运 算后，输出的数值数字电压表测的数值。设计的总框图如下所示B2|葩测曲春I ；上图即为所设计新型不平衡电桥测量电感电路的设计框图3设计原理及电路图3.1设计原理从图中可知 U' AB= R2/R1 E/2 (wLx/2wL”(1+wL x/2wL)=R2/Ri E/2 (L x/2L)/(1+L x/2L) UbF RVRa Ube= R1/R3 E/2 1/(1+wL x/2wL)=R/R1 E/2 1/(1+L x/2L) 将 U AB U ' BD 送入除法电路中则 U AB /U '

3、BD=U=RR7R1R L x/2L o 电压uo与电桥电源电压无关。电压uo与被测电感Lx成正比，这样就实现了电桥 的线性化，并且达到测量Lx的目的。电压U与电桥四臂电感成反比。在正弦交流情况下，桥臂阻抗可以写成复数的形式Z=R+jX=Ze j"若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得 Z1ej"1 Zej" 3=Zej "2 Z4ej 4即 Z 1 乙ej("屮3)=乙乙ej('步4) 根据复数相等的条件，等式两端的幅模和幅角必须分别相等，故有X1Z3二乙Z4© 1+ © 3= © 2+4上面就是

4、平衡条件的另一种表现形式，可见交流电桥的平衡必须满足两个条 件：一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 当调节可变电感器时，电桥不平衡，所以输出两组不同的电压送入除法电路。3.2设计电路图AD532芯片的介绍：AD532是首款预调整的单芯片乘法器/除法器；无需任何外部 调整电阻或输出运算放大器，即可保证土 1.0%的最大乘法误差和土 10 V的输出 电压范围。AD532经过内部调整，易于使用，为设计工程师提供了一种有吸引力 的模乘法器替代方案，而且其单芯片结构在尺寸、可靠性和成本上具有显著的优 势。此外，AD532可以直接取代其它要求外部调整网络的IC乘法器（如AD

5、530等）。它的封装图如下所示：NC a IMC fMCno eOK«Mt-ctAD532外部引脚图IAD532的特性：预调整至土 1.0% (AD532K)，无需外部元件，保证最大土 1.0%的 四象限，误差(AD532K技术指标：差分输入，传递函数为(Xi - X 2) (Y i - 丫 2)/10 V ，单芯片结构，低 成本。OPAMP_3的介绍：芯OPAMP_3片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大 器集成电路。由于具有OPAMP_3非常低的输入失调电压(对于最OPAMP_3大为 25卩V)，所以OPAMP_3在很多应用场合不需要额外的调零措施。同OPAMP_3T时具有输

6、入偏置电流低(为土 2nA)和OPAMP_3开环增益高(对于OPAMP_3为 300V/mV的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OPAMP_3特别适用于高 增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。特点：超低偏移：150卩V最大。低输入偏置电流：1.8 nA。 低失调电压漂移：0.5卩V/C。超稳定，时间：2卩V/month最大 高电源电压范围： 土 3V至土 22V工作电源电压范围是土 3V± 18V; OPAMP_3完全可以用单电源供电，你说的+ 5V,-5V绝对没有问题，用单+ 5V也可以供电，但是线性区间太小，单电源供电， 模拟地在1/2 VCC.建议电源最好8V,否则

7、线性区实在太小，放大倍数无法做大, 一不小心，就充顶饱和了。我一直用 +12V, -12V双电源供电。DIPS(Plastic Package)图为OPAMP 3外型图片5沈阳理工大学课程设计4元器件清单元件序号型号主要参数数量备注V1AC电压5V频率60HZ1个交流电压L1L4AL0307100uh4个四臂电感L5MD-0505A010uh1个可变电感器U3 U40PAMP_3T放大100倍2个放大器R1R8EE序列1K8个稳定性好的 电阻XMM1万用表电压量程01V1个用其测电压 的功能A1AD532Vs=+15V或-15V1个实现除法6沈阳理工大学课程设计5元件识别与检测电感的识别：色环

8、电感标注法与色环电阻的标注基本一致， 从外观上看去，色 环电感比色环电阻更粗一些。这里要选用的色环电感是棕黑棕色圈的。其中电感器的标称方法有两种：第一种为直标法，第二种为色标法直标法：即将电感量直接印在电感器上（2）色标法：即用色环表示电感量，单位为mH第一二位表示有效数字, 第三位表示倍率，第四位为误差。（1111 ）I m电感的测量及好坏判断（1）电感测量将万用表打到蜂鸣二极管档，把表笔放在两引脚上，看万用表的读数。（2）好坏判断对于贴片电感此时的读数应为零，若万用表读数偏大或为无穷大则表示电感损坏对于电感线圈匝数较多，线径较细的线圈读数会达到几十到时几百，通常情况下线圈的直流电阻只有几欧

9、姆。 损坏表现为发烫或电感磁环明显损坏， 若 电感线圈不是严重损坏，而又无法确定时，可用电感表测量其电感量或用替换 法来判断。电感的代换原则（1）电感线圈必须原值代换（匝数相等，大小相同）。（2）贴片电感只须大小相同即可，还可用 0欧电阻或导线代换。电阻的识别：电阻主要有碳质电阻，碳膜电阻，金属膜电阻三类，应用最广的 为碳膜电阻，最高档的为金属膜电阻。要想使用电阻，首先要弄清电阻的阻值。 电阻的阻值除了直接标注之外，常以色环来标示，其中最常见的为4色环标示和 5色环标示。此处选用的是棕黑红 1K的电阻。万用表：万用表选择的功能是测电压。7沈阳理工大学课程设计6硬件制作与调试焊完电路后接上电源，

10、当移动可变电感器的滑动杆改变电感器电感的大小时， 发现万用表的读数一直处于一个稳定的数字，并没有变化。立即断掉电源，检测 电路焊接的节点是否出现问题。从电源的争端对着电路图一一排查错误，看是否 有短路和虚焊。检查过程中用万用表的电阻档进行检查， 当短路时发现电阻值为 零，当是断路时发现是电阻值无穷大。通过对每个焊接点的排查发现有一处短路 和一处断路才导致电压表的读数不随可变电感器的移动而变化。对两处的电压重新进行焊接后，再接上电源，改变电感的大小，万用表显示相应的数值。再记录 几组数值对电感的大小进行计算。7设计心得本次课程设计让自己学到了很多知识，首先自己上图书馆和网上找到资料并 按照老师的要求自己找一个课题。上网查阅元器件的PDF资料，确定相关的参数。 并且计算整个过程电路，看给定的电压能否驱动整个元器件。在这个过程中锻炼 了自己搜寻知识和独立思考的能力。 其次，在焊接电路的过程中学到了一定要有 认真仔细的态度，锻炼了动手实践的能力。最后，完成电路后出现了问题，经过 自己的自习排查并解决问题