【参赛】简易电容表
本帖最后由 yjmwxwx 于 2019-11-26 21:24 编辑前段时间自制了一个电容表，虽然我能力有限但是非常喜欢DIY，所以也想展示下自己做的这个小制作，自己一个人搞也没人交流，做出来也没人愿意看实在没意思，在专业人员看来我做的东西都是垃圾，我也实在没办法，我初中都没毕业，用到的技术全都是靠着爱好自学的，由于水平有限也没电容表或者电桥对比，只有几个电容也不知道标准不标准，我不懂模拟电路，这个电容表电路量程切换和放大部分采用许老师的设计，去掉后面的带通滤波和模拟监相部分，直接采用两个ADC口同步采集，程序是我自己写的，我做了下面这些更改，单片机采用2元的STM32F030F4P6，10K正弦波采用软件生成100点正弦表，定时器输出SPWM，每个点触发一次ADC采样，采集100点，因为ADC只能采集正电压所以打开反相再采集100点，上臂下臂分别采集两次，一共采集四次合成两个完整正负电压的表，再用软件生成一个100点正弦和余弦表，把前面生成的电压表的100个数据分别和正弦余弦表里面的数据相乘，再把200个和正弦余弦表相乘的结果相加，100个和正弦表相乘累加的是虚部，100个和余弦表相乘累加的是实部，上面其实就是DFT算法，全部采用定点计算，得到上臂实部虚部，下臂实部虚部四个数据，下面公式计算：
100×((−1287−458i)÷(277−813i))
100是下臂电阻阻值，-1287是上臂实部，-458是上臂虚部，227是下臂实部，-813是下臂虚部分
等于：
2.149253489−159.034862505i 单位欧姆
前面的是电阻后面带i的是电抗
3.14×2×10000= 62800
10000是正弦波频率10K，这个电容表只有10K的频率，这个频率通过定时器计算的，可能也有误差我没有表能测。
最后用1÷(62800×159)=电容，单位F，159是电抗
程序计算的是串联阻抗，全部用的定点数比较麻烦还容易溢出，因为水平有限没写过浮点数的各种运算的
函数。
放大部分虽然设置了4个档但是只用了29K的，量程也只设置了3.4欧、100欧、1K欧、10K欧、100K欧档位，依次用液晶显示的1-5代表，量程00是100欧档。
按键2切换电感和电容测量，采用手动量程，按下按键1慢慢自增加。
没有校准程序，由于我只有一个20M示波器和万用表，也没有标准件，再加上水平差所以这个表测量误差很大，究竟多大我也没有别的测量设备对比，由于没办法对比，也不能确定我写的程序用DFT计算实部虚部有没有问题，电容测量范围只测量过最大330uF，最小22pF，测量电容的时候要使电抗比下臂电阻大才准确，不然正弦波就变形了，我做的东西基本没有实用的，这个制作算是能简单测量几个电容了，LCD显示的电抗、电阻、Q值、都可能有问题，只有电容显示的大体差不多，我能力有限，程序全部开源，请懂模拟电路和程序的师傅帮忙改进。
正弦余弦表生成程序
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
void main() {
float m,pi,sr,si;
int rr,ii, n,i;
n=100;
m=2;
pi=3.141592;
for(i=0;i<n;i++){
sr=cos(2*pi*i*m/n);
si=-sin(2*pi*i*m/n);
rr=sr*0x8000;
ii=si*0x8000;
printf("0x%04X,0x%04X,",rr,ii);
}
printf("\n");
}
单片机固件和源代码下载
编译器安装，下载GNU binutils或者安装ARM-NONE-EABI
GNU binutils编译命令
../configure --target=arm-none-eabi --prefix=/home/yjmwxwx/220g/ruanjian/chengxu/arm/bianyiqi/bintuils/
make
make install
三个窗口从上到下分别是JLINK调试窗口、编译窗口、EMACS编辑器窗口，要编译程序很容易只要再编译器窗口输入make就行了，没有按钮非常简单。
电路图
视频
https://v.youku.com/v_show/id_XNDQ0ODk3MzUzMg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
实物图，由于不会设计PCB，家里只有白铁皮，所以电子元件都直接焊在外壳上，今年我买了1千米细电线，所以不用用纸卷了。
补充内容 (2021-4-30 11:26):
第二版做的也不怎么好
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1895653&extra=
补充内容 (2022-2-19 15:55):
277误打成227
应该是
octave:16> a
a = -1287
octave:17> b
b = -458
octave:18> c
c =277
octave:19> d
d = -813
octave:20> (a*c+b*d)/(c^2 + d^2) *100
ans =2.1493
octave:21> (b*c-a*d)/(c^2 + d^2) *100
ans = -159.03
我要向你学习，程序玩得那么溜，电脑水平也不会太差，试试立创EDA，画板子上手很容易，现在打板也免费 佩服，那么多线。
服了。 厉害啦！楼主风格依旧;P
别说初中生，就是大分部本科生都做不出来您这东西。 不错，要是硬件电路懂的更多的话，可以弄很多东西了 road 发表于 2019-11-26 21:48
我要向你学习，程序玩得那么溜，电脑水平也不会太差，试试立创EDA，画板子上手很容易，现在打板也免费
我写单片机程序也是入门级，也没老师教，完全瞎摸索，从来没画过PCB，现在做电路板价格便宜了，真应该学学了。 scu319hy 发表于 2019-11-27 11:55
厉害啦！楼主风格依旧
别说初中生，就是大分部本科生都做不出来您这东西。
谢谢鼓励了，您才是真的厉害，软硬件连机械都能自己做，我做的这个就是ADC测个电压，而且做的还不实用，电容也测不准，也不知道怎么改。 分立元件 发表于 2019-11-27 14:46
不错，要是硬件电路懂的更多的话，可以弄很多东西了
感觉硬件比软件难多了，需要各种仪器测量还要买电子元器件，还要会物理和数学，我这两样非常差，也不知道从哪里学。 yjmwxwx 发表于 2019-11-27 19:14
感觉硬件比软件难多了，需要各种仪器测量还要买电子元器件，还要会物理和数学，我这两样非常差，也不知道 ...
建议你使用仿真器学习，能学到很多东西，不用买元件和仪器！
比如：Multisim14，我用这个学到不少知识，发现了以前很多没有想明白的事，在里面都搞清楚了， 分立元件 发表于 2019-11-27 19:45
建议你使用仿真器学习，能学到很多东西，不用买元件和仪器！
比如：Multisim14，我用这个学到不少知识， ...
这个我也安装了，但是不怎么会用，等用到的时候你教教我怎么用。 yjmwxwx 发表于 2019-11-27 23:48
这个我也安装了，但是不怎么会用，等用到的时候你教教我怎么用。
你要学那些基本的元件后在弄这个比较好 分立元件 发表于 2019-11-28 00:01
你要学那些基本的元件后在弄这个比较好
我也不知道从哪里学起 书到用时 发表于 2019-11-28 09:52
楼主是我矿坛最佩服的人之一。
谢谢您的鼓励