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楼主: xjw01

用数字电桥测暄矿机变压器损耗测定

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 楼主| 发表于 2011-11-10 15:39:53 | 显示全部楼层
新版程序来了。
改进频率采用值。不然影响100Hz档L/C测量精度。
程序.rar (15.08 KB, 下载次数: 96)
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 楼主| 发表于 2011-11-10 22:32:21 | 显示全部楼层
带用移相改正的程序。终于可以高靠测量高频高Q值
程序.rar (17.88 KB, 下载次数: 86)
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 楼主| 发表于 2011-11-10 22:32:40 | 显示全部楼层
相位补偿原理:
相位误差来源主要有两个方面,其一是分布参数,如虚地对信号源热端的分布电容,TL082内部分布电容耦合、前级TL084输入电容对桥臂的影响、仪表三运放的共模抑制能力、信号源质量、引线电感等。影响最大的是分布电容耦合和引线电感,分布电容对高阻抗测量有影响,引线电感对低阻测量有影响。其二放大器的移相造成的。测量上、下桥臂,如果放大器入于相同的增益档位,两组测量的移相是相同的,互相低消,可以忽略。如果两臂测量采用不同的增益测量,则移相不可忽略。放大器移相引入的误差,对四个档位的测量都有影响,而不单单是高阻抗与低阻抗两种特殊情况。这是因为放大器的移相存在,造成高Q的CBB电容的Q值根本无法测量。为了解决这个问题,须提高7.8kHz下Q值的测量精度,理想的办法就是采用相位补偿。
两个可控增益放大器的移相是不同的。注意,在频域看,是相位滞后,时域看,其实就是放大器对正弦波的延时响应,对不同的频率,延时量基本相同,而1kHz档周期长,所以延时引入的误差几本可以忽略,对于7.8kHz档,这种延时不可忽略,它对相位的影响,是1k档的7.8倍。
修正方法,测定出两个放大器的相对于1倍增益时的移相。第一级可控增益放大,是1倍和10倍两档,我们要测出10倍档的增加移相。第二级可控增益放大,是1倍和3倍两档,我们要测出3倍档的增加移相。
频率置为1kHz,档位采用1k欧档。1k档阻抗低,对分布电容不敏感,所以使用这个档位来捕获后级放大器的移相,而不且前受分布电容的影响。1k档的阻抗,也远比引线电感阻抗大,引线电感可忽略。
接入不同的被测电阻,测得不同增益档位下的相位偏移(Q值实际上就是它的相位偏移角度)。增益档位可以使用菜单4监视。
测得不同电阻下运放增益档位与移相数据如下:
下表数据,增益档位为0是1倍档,1是3倍档(源于第二可控运放),2是10倍档(源于第一可控运放),3是两个放大时同时放大,共3*10=30倍
51.00k电阻:上臂0,下臂3,Q=0.027
20.00k电阻:上臂0,下臂2,Q=0.016
2.200k电阻:上臂0,下臂1,Q=0.016
1.000k电阻:上臂1,下臂1,Q=0.000
0.330k电阻:上臂1,下臂0,Q=-0.016
0.200k电阻:上臂2,下臂0,Q=-0.020
0.100k电阻:上臂2,下臂0,Q=-0.020
0.051k电阻:上臂3,下臂0,Q=-0.036
由上表的低阻部分可知,3倍档移相0.016弧度,10倍档移相0.02弧度,30倍档移相是0.036弧度,正好就是前两档之和0.016+0.020,与理论值相符。
上表的高阻部分,如51k档时的移想,未能达到理想的+0036,这是分布电容造成的。
程序设计时,只要已知放大器的总移相θ,就可以对结果进行修正。
设原测阻抗是a+jb
修正方法是:a 2= a*cosθ-b*sinθ,b2=a*sinθ+b*cosθ
本LCR表,只要在菜单7中输入两个放大器的移相的弧度参数的1000倍即可。当然,测量放大器移相时,这两个参数必须置0
修正后电阻验证法:取上述被测电阻重测,相位误差应为0,即Q=0
修正后电容验证法:在20欧档验证CBB、CL电容,取两个两同0.47uF CL:电容,它的ESR稍大,单个测得ESR为R,两个串联则应为2R,并联须为R/2。测量高压的CBB,不管如何串并联,测得的ESR一般为0,Q为999显示。也可以用高压CBB电容串联低阻电阻,得到可测定的ESR
上述测量用7.8kHz档。
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 楼主| 发表于 2011-11-11 16:45:45 | 显示全部楼层
新版程序
加入了V/I变换器的相位误差补偿程序
程序.rar (20.2 KB, 下载次数: 92)
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 楼主| 发表于 2011-11-11 16:47:06 | 显示全部楼层
菜单7:
修改AD零点误差改正值、3个相相位改正值。共4个参数,标识为M0、M1、M2、M3,其中M0指AD零点改正值,M1指第二可控增益运放的相位补偿,M2批第一可控运放的相位补偿值。M3指V/I变换器的相位补偿值。用Q键切换M0、M1、M2、M3。首次下载程序时,这四个值是个不确定的值,首先分别使用C键清零,然后重新输入数据。我的LCR表的参考数据是M0=-2.5,M1=16,M2=20,M3=25。
M0的单位是“字”,M1、M2、M3的单位是“0.001弧度”
1键(X键):数值增加
2键(R键):数值减小
3键(L键):保存键
4键(C键):清零键
5键(Q键):参数切换键
首次使用时,请设置好该值,否则LCR表无法正常工作。首次下载程序后,一定要设计菜单7,设置前,一定要清除原来的数据。即按下“C”键清除。
M1、M2、M3的测量方法:
先将M1、M2、M3置零并保存。M0不得置零,应设置好。
频率置为7.8kHz,量程置为1k欧档。
接入330欧电阻,查看菜单4,看看增益是不为“1,0”,如果是,说明启动了第二运放3倍档。如果不是“1,0”,换一个电阻试试,如400欧或500欧等。确定增益位无误后,切换为菜单1,看此时的Q值。这个Q值,就是M1要设定的值。
接入200欧或100欧电阻,查看菜单4,看看增益是不为“2,0”,如果是,说明启动了第一运放10倍档。如果不是“2,0”,更换电阻阻值试试。切换为菜单1,看此时的Q值。这个Q值,就是M2要设定的值。
两次Q值测出来后,如果测得0.016和0.020,那么只需将M1置为16,M2置为20即可,设置后要保存。两个Q值测出来后,统一存中M1和M2,不能测一个存一个。
M1与M2保存之后,接入10k或5k被测电阻,频率7.8kHz,档位100k欧档。测得Q值,存入M3。如测得0.025,则M3存入25。
如果觉得测量M1、M2、M3麻烦,可以直接采用16、20、25,但不保证适个所有的TL084
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发表于 2011-11-11 16:53:42 | 显示全部楼层
越来越完善了,电源调试完毕,现在就等米下锅了
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发表于 2011-11-14 09:31:12 | 显示全部楼层
还有没有印制板啊?想要一块。
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 楼主| 发表于 2011-11-15 20:40:42 | 显示全部楼层
新版本
程序.rar (170.37 KB, 下载次数: 97)
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发表于 2011-11-16 16:30:14 | 显示全部楼层
太给力了,我要买板子.
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 楼主| 发表于 2011-11-18 15:10:48 | 显示全部楼层
新版程序来了。加入了校准功能。 程序.rar (182.31 KB, 下载次数: 94)
注意:电路已做了改动。7.8kHz滤波器,由原来的16k、27k、1nF、1nF更换为1.5k、2.7k,10nF,10nF
这几个元件不更换,会造成7.8kHz档的精度上不去。

菜单7(Menu+Rng键):
这是校准菜单,用Q键切换M0——M9。
首次下载时,这M0——M9的值是为-1,若以后有新版程序更新下载,一般不改变M0至M9,是否改变参数值,与程序设计相关。
如果连续按5次C键(清除键),参数恢复为默认值,然后按下L键保存即可。
1键(X键):数值增加
2键(R键):数值减小
3键(L键):保存键
4键(C键):清零键
5键(Q键):参数切换键,向左
5键(F键):参数切换键,向右
6键(Rng键):快速校准时使用
首次使用时,请设置好这些参数,否则LCR表无法正常工作。
如果对LCR表的副参数精度要求不高,直接采用默认值即可。

六、校准LCR表

菜单7为调校菜单,共10个参数,标识为M0、M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9,M10,M11含意如下:
M0指第二可控增益运放的相位补偿。默认值是16,单位是“0.001度”。
M1指第一可控运放的相位补偿值。默认值是20,单位是“0.001弧度”。
M2指V/I变换器的相位补偿值。默认值是25,单位是“0.001弧度”。
M3是100Hz时的零点校准。默认值是2.2,单位是“字”。
M4是1kHz时的零点校准。默认值是2.2,单位是“字”。
M5是7.8kHz时的零点校准。默认值是1.4,单位是“字”。
M6是20欧下臂电阻校准。默认值是0,单位是百分之0.01。
M7是1k欧下臂电阻校准。默认值是0,单位是百分之0.01。
M8是10k欧下臂电阻校准。默认值是0,单位是百分之0.01。
M9是100k欧下臂电阻校准。默认值是0,单位是百分之0.01。
M10指第二可控增益运放的增益校准。默认值是0,单位是百分之0.01。
M11指第一可控运放的相位增益校准。默认值是0,单位是百分之0.01。
如果参数设置乱了,可以连续按5次C键(清除键)恢复为默认值,再按L键保存。

(一)调校零点偏移(M3、M4、M5参数)
零点调校这是LCR表主参数准确的前提。建议做为调校的第一步,以免影响其它校准工作。用本电路指定的元件型号制作,成品的零点参数几乎相同,因此通常可以直接采用默认值。
100Hz的零点调校参数是M3调校步骤:
1、频率置为100Hz,档位置为100k欧
2、接上1%精度的10欧电阻
3、在菜单1(启动后的默认菜单)中读取R值
用100k档测量10欧电阻,精度会比较差的,读值跳动10%是正常的,因此,读取平均值即可。
如果读值与10欧偏离超过5%,则应调整M3的值。每调大0.1字,读值减小0.5欧左右。如偏差大2欧,大约需要把M3调大0.4字。
调节M4、M5的方法与调整M3的方法相同,只须把频率设置为1kHz和7.8kHz即可。

(二)相位补偿参数(M0、M1、M2)
不进行相位补偿,高Q元件测量的精度很低。调校步骤:
1、先将M0、M1、M1置零并保存。准备好1/4W色环电阻510欧、100欧、2.7k欧,精度无特殊要求。
2、频率置为7.8kHz,量程置为1k欧档,进入菜单4(M+C)
3、接入330欧电阻,增益档位应显示为“1,0”说明启动了第二运放三倍档,若是其它值请更换电阻试试。M+X键切换到菜单1,记下此时的Q值,它就是M0要设定的值。
4、接入100欧电阻,增益档位应显示为“2,0”说明启动了第一运放十倍档,若是其它值请更换电阻试试。M+X键切换到菜单1,记下此时的Q值,它就是M1要设定的值。
5、两次Q值测出来后,比如测得0.016和0.020,那么只需将M0置为16,M1置为20即可,设置后要保存。两个Q值测出来后统一存中M0和M1,不能测一个存一个。
6、档位100k欧档,频率7.8kHz。
7、接入2.7k被测电阻,测得Q值,存入M3。比如测得0.025,须将M3置为25。
以上测量顺序不可颠倒。
如果觉得测量M0、M1、M3麻烦,可以直接采用16、20、25,但不保证适合所有的TL084
注:增益档位与被测电阻相差,是程序自动控制的。对于1k档1kHz,被测电阻在640—1000欧为(1,1),640—440保持,440—280为(0,1),280—250保持,250开始启动(0,2),85—75保持,75以下(0,3)。

(三)下臂电阻改正值M6、M7、M8、M9
下臂电阻的改正。M6——M9保存这些电阻的误差万分数。
分别切换到相应档位,接入20欧、1k欧、10k欧、100k欧已知电阻。频率1kHz。
例:
20欧电阻档,实测偏离万分之+20,则M6应存入-20
1k欧电阻档,实测偏离万分之+20,则M7应存入-20
10k欧电阻档,实测偏离万分之-30,则M8应存入+30
100k欧电阻档,实测偏离万分之-10,则M9应存入+10
校准后,会连同前级差动运放的不一致性一同校准。

(四)可控增益放大器增益校准确:
方法当与下臂电阻校准类似。
校准三倍档增益,1kHz,1k欧档,接入2k电阻,调M10,使电阻值显示精确。
校准十倍档增益,1kHz,10k欧档,接入1k电阻,调M11,使电阻值显示精确。


(五)快速校准:
以上校准,实际操作时比较麻烦。实际校准,可以采用快速校准法。
进入菜单7之后,M0至M11用Q(向左)或F(向右)键换
1、M3校准,接入10欧电阻,按Rng进入测量值显示状态,档位会自动切换,按X或R键进行增减,使R读值为10欧,按Rng退出
2、M4校准同M3
3、M5校准同M3
4、M0校准,接入510欧电阻,按Rng进入测量值显示状态,按X或R键进行增减,使Q读值为0,按Rng退出
5、M1校准,接入100欧电阻,校准方法同M0
6、M2校准,接入2.7k欧电阻,校准方法同M0
7、M6校准,接入已标定的20欧电阻,按Rng进入测量值显示状态,按X或R键进行增减,使R读值与标定值相同,按Rng退出
8、M7校准,接入已标定的1k欧电阻,校准方法同M6
9、M8校准,接入已标定的10k欧电阻,校准方法同M6
10、M9校准,接入已标定的100k欧电阻,校准方法同M6
11、M10校准,接入已标定的2k欧电阻,校准方法同M6
12、M11校准,接入已标定的1k欧电阻,校准方法同M6
校准M3、M4、M5时,读值跳动比较多,取平均值即可。
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发表于 2011-11-18 15:51:07 | 显示全部楼层
老师你好,能不把你做PCB板制作淘宝店家的地址告诉我,我自已付款,叫他们做。谢谢。
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 楼主| 发表于 2011-11-24 19:02:03 | 显示全部楼层
开关换继电器
未命名.JPG
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 楼主| 发表于 2011-11-24 19:04:05 | 显示全部楼层
回复 151# tdgzjq


    PCB文件已经更改了。
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 楼主| 发表于 2011-11-24 19:10:48 | 显示全部楼层
程序.rar (277.12 KB, 下载次数: 226)
调试方法在附件中。
电路已更改,详见附件。
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 楼主| 发表于 2011-12-27 21:52:36 | 显示全部楼层
新版本
注意,R37由原来的10欧换为20欧,否则,有的坛友的器件与我的不一样,会造成7.8kHz档无法使用。
校准方案已改进,电桥精度提升。

程序.rar (276.48 KB, 下载次数: 188)
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