CN203772966U - 一种便携式测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式测量仪。上述便携式测量仪包括：MCU、电感电容频率测量电路、切换电路以及测量结果输出电路；其中，所述MCU分别与所述电感电容频率测量电路，所述切换电路以及所述测量结果输出电路相连接。根据本实用新型提供的便携式测量仪，集电感电容频率功能于一体，携带方便且低功耗，为电子技术人员的测量带来了便利，从而有效地提高了用户体验。

Description

一种便携式测量仪

技术领域

本实用新型涉及电子领域，具体而言，涉及一种便携式测量仪。

背景技术

目前，电子线路在焊接、调试过程中，经常遇到需要测量电感电容值以及信号频率的情况。

然而，专门的测量仪器（例如，电感测量仪，电容测量仪，频率测量仪）由于测量单一、体积庞大、设备昂贵等问题，会造成电子技术人员的测量困难。因此，迫切需要一款携带方便、低成本的测量仪器，既可以测量电感电容值，也可以测量信号频率，以解决电子技术人员测量不便的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一，在于提供一种便携式测量仪，以解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种便携式测量仪。

根据本实用新型的便携式测量仪包括：微控制单元（MicroControl Unit，简称为MCU），电感电容频率测量电路、切换电路以及测量结果输出电路；其中，上述MCU分别与上述电感电容频率测量电路，上述切换电路以及上述测量结果输出电路相连接。

优选地，上述电感电容频率测量电路包括：电感值小电容值测量电路、频率值测量电路、以及电解电容测量电路。

优选地，上述电感值小电容值测量电路包括：LC振荡电路以及放大电路，其中，上述LC振荡电路以及上述放大电路，用于将上述MCU输出的固定频率为f1的信号进行处理，得到频率为f2的信号，并反馈给上述MCU，以使得上述MCU根据f1和f2计算电感值或小电容值。

优选地，上述频率值测量电路包括：RC高通无源滤波电路、以及放大电路，其中，上述RC高通无源滤波电路和放大电路，用于将输入的频率信号处理后反馈给上述MCU，以使上述MCU根据预定时间获取的脉冲数量计算频率值。

优选地，上述电解电容测量电路包括：比较器以及放电晶体管，其中，上述比较器的反向输入端连接被测电容，当上述被测电容充电至上述比较器的正输入端的输入电压时，触发上述MCU外部中断，以使上述MCU根据充电时间计算电容值。

优选地，上述切换电路包括：多个按键开关，其中，上述按键开关中一部分开关用于选通上述电感值小电容值测量电路或上述频率值测量电路，上述按键开关中一部分开关用于控制上述测量结果输出电路输出测量结果。

优选地，上述测量结果输出电路包括：用于显示测量结果的液晶显示器（LCD）。

优选地，上述便携式测量仪还包括：用于对上述MCU供电的电源电路，与上述MCU相连接。

优选地，上述MCU为AT89C51单片机。

优选地，上述AT89C51单片机通过T1接口与电感电容频率测量电路中的电感值小电容值测量电路、频率值测量电路连接，上述AT89C51单片机通过INT0接口与电感电容频率测量电路中的电解电容测量电路连接，上述AT89C51单片机通过AD0～AD7接口与上述测量结果输出电路中的LCD连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：上述便携式测量仪，集电感电容频率功能于一体，携带方便且低功耗，为电子技术人员的测量带来了便利，从而有效地提高了用户体验。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的便携式测量仪的结构框图；

图2为根据本实用新型优选实施例的便携式测量仪的结构框图；

图3为根据本实用新型实例的主控及显示电路的电路原理图；

图4为根据本实用新型实例的电感值小电容值测量电路和频率值测量电路的电路原理图；

图5为根据本实用新型实例的电解电容测量电路的电路原理图；

图6为根据本实用新型实例的部分按键开关的电路原理图；

图7为根据本实用新型实例的电源电路的电路原理图；以及

图8为根据本实用新型优选实施例的便携式测量仪的工作流程图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

图1为根据本实用新型实施例的便携式测量仪的结构框图。如图1所示，该便携式测量仪主要包括：微控制单元（MCU）10、电感电容频率测量电路12、切换电路14以及测量结果输出电路16；其中，上述MCU10分别与上述电感电容频率测量电路12，上述切换电路14以及上述测量结果输出电路16相连接。

相关技术中，专门的测量仪器（例如，电感测量仪，电容测量仪，频率测量仪）由于测量单一、体积庞大、设备昂贵等问题，会造成电子技术人员的测量困难。根据图1所示的便携式测量仪，以单片机为以单片机作为计算、控制和数据处理的核心部件，结合相应的功能操作开关和液晶显示器部件，集电感电容频率功能于一体，携带方便且低功耗，为电子技术人员的测量带来了便利，从而有效地提高了用户体验。

优选地，如图2所示，上述MCU可以为AT89C51单片机100。图2中的便携式测量仪的核心数据处理器采用AT89C51单片机100，结构简单，成本低。需要说明的是，也可以采用其他类型的单片机或其他处理器。

优选地，如图2所示，上述测量结果输出电路包括但不限于：用于显示测量结果的液晶显示器（LCD）160。

下文结合图3以AT89C51单片机为例进行说明。图3为根据本实用新型实例的主控及显示电路的电路原理图。如图3所示，主控及显示电路主要包括：AT89C51单片机，以及LCD。其中，上述AT89C51单片机通过AD0～AD7接口与上述测量结果输出电路中的LCD连接。晶体振荡器Y1和电容C4，C5构成的电路，用于产生整个AT89C51单片机的脉冲时序。

优选地，如图2所示，上述电感电容频率测量电路12可以进一步包括：电感值小电容值测量电路120、频率值测量电路122、以及电解电容测量电路124。

其中，上述AT89C51单片机通过T1接口与电感电容频率测量电路中的电感值小电容值测量电路、频率值测量电路连接，上述AT89C51单片机通过INT0接口与电感电容频率测量电路中的电解电容测量电路连接。

在优选实施过程中，如图4所示，上述电感值小电容值测量电路120可以进一步包括：LC振荡电路（图4中L1以及C8）以及放大电路（包括图4中的LM393），其中，上述LC振荡电路以及上述放大电路，用于将上述MCU输出的固定频率为f1的信号进行处理，得到频率为f2的信号，并反馈给上述MCU，以使得上述MCU根据f1和f2计算电感值或小电容值，即，MCU处理器程序可以根据如下公式（1）计算电感值Lx；可以根据如下公式（2）计算小电容值Cx。其中，公式（1）中L1的值为图4中所示的L1的电感值，公式（2）中C1的电容值为图4中C8的电容值。

$L_x=[\frac{{f_1}^2}{{f_2}^2}-1]\·L1---\left(1\right)$

$C_x=[\frac{{f_1}^2}{{f_2}^2}-1]\·C1---\left(2\right)$

优选地，如图4所示，上述频率值测量电路包括：RC高通无源滤波电路（图4中的R10、R11以及C6）、以及放大电路（包括图4中的LM393），其中，上述RC高通无源滤波电路和放大电路，用于将输入的频率信号处理后反馈给上述MCU，以使上述MCU根据预定时间获取的脉冲数量计算频率值。

具体地，频率值测量电路中，由RC高通无源滤波后，将频率信号给LM393进行放大，输入给单片机T1口，由定时器/计数器T1进数脉冲计数，同时由定时器/计数器T0进行计时。得出Tx时间内的脉冲个数Nx，则可求得频率值fx=Nx/Tx。

优选地，上述电解电容测量电路包括：比较器(包括图5中的LM393)以及放电晶体管（图5中的Q1和Q2），其中，上述比较器的反向输入端连接被测电容，当上述被测电容充电至上述比较器的正输入端的输入电压时，触发上述MCU外部中断，以使上述MCU根据充电时间计算电容值。

具体地，如图5所示，电解电容测量电路是基于对RC电路的时间常数的计算，电容的充电速度与R和C的大小有关，R与C的乘积越大，充电时间就越长。电路由比较器LM393，放电晶体管Q1、Q2等组成。设定比较器正输入端为Uc，（Uc=0.632E，调节RJ2获得），反向输入端接被测电容Cx，当单片机P15引脚为低电平时，电容放电。当单片机P15引脚为高电平时，电容充电，当充电到Uc时，比较器翻转，触发单片机外部中断0，通过测得的充电时间和充电电阻的大小可以计算出电容大小。本仪器测量电解电容测量范围为：0.5μF--12000μF。

优选地，上述切换电路包括：多个按键开关，其中，上述按键开关中一部分开关（例如，图4中的S1，图5中的S2和S3）用于选通上述电感值小电容值测量电路或上述频率值测量电路，上述按键开关中一部分开关(例如，图6中的S4，S5和S6)用于控制上述测量结果输出电路输出测量结果。

例如，可以设置如下的切换方式：开关S1和S2置于上方为频率测量电路；开关S1置于上方，S2置于下方，为电感和小电容测量电路；通过三个按键S4，S5，S6来进行灵活控制显示屏显示频率值、电感值、小电容值、电解电容值。

具体地，S1、S2均在弹起状态，单片机会自动显示测小电容界面，除非按下功能切换按钮（图6中S6）切换到电解电容档。校准后，直接将小电容接在Cx与GND之间即可，可以在LCD第一行显示测得的电容值，第二行显示的是当前LC振荡电路的频率。S1按下、S2弹起状态，单片机会自动显示测电感界面，除非按下功能切换按钮（图6中S6）切换到电解电容档。将电感接在Lx与GND之间即可，可以在LCD第一行显示测得的电感值，第二行显示的是当前LC振荡电路的频率。

对于频率值测量而言，按下S2（S1何种状态无关），单片机会自动显示测频率界面，除非按下功能切换按钮（图6中S6）切换到电解电容档。本测量仪可以测幅值比较小的信号，频率测量范围50Hz到400KHz，测量精度在0.2%以内。

上述便携式智能LCF测量仪器的电解电容测量：在测小电容、电感、频率的任何一个状态，按一次功能切换按钮（图6中S6）都会切换到测电解电容的状态，然后根据S3弹起还是按下的状态自动识别测大电解还是测小电解电容。再次按下功能切换按钮（图6中S6）会返回到测小电容、电感、频率的状态。这就是功能切换按钮的作用。除此之外，其它测量档位单片机能根据S1、S2、S3按下还是弹起自动识别，无需人为干预。

S3弹起时为测小电解档，可以在LCD第一行显示测量范围，第二行显示测得的电容值。

如图2所示，上述便携式测量仪还包括：用于对上述MCU供电的电源电路18，与上述MCU相连接。

在优选实施过程中，如图7所示，该电源电路可以包括稳压电源LM78XX(例如LM7805)，其中，LM78XX的OUT输出端输出的+5V电压用于对MCU的VCC端供电。

以下结合图8进一步描述上述便携式测量仪的工作流程。如图8所示，主要包括以下处理：

步骤S801：便携式测量仪的MCU初始化；

步骤S803：执行按键扫描操作；

步骤S805：执行按键分析，置状态，确定是执行频率测量，小电容测量，电感测量还是电解电容测量；

步骤S807：执行相应的测量操作；

步骤S809：MCU开中断；

步骤S811：定时器设置；

步骤S813：便携式测量仪采值并计算，获取相应的频率值或电感值或小电容值或电解电容值；

步骤S815：便携式测量仪的显示器将测量结果进行显示。

综上所述，根据本实用新型提供的便携式测量仪，集电感电容频率功能于一体，体积小携带方便；低成本；低功耗；使用操作简单，测量范围广，为电子技术人员的测量带来了便利，从而有效地提高了用户体验。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式测量仪，其特征在于，包括：微控制单元MCU、电感电容频率测量电路、切换电路以及测量结果输出电路；其中，所述MCU分别与所述电感电容频率测量电路，所述切换电路以及所述测量结果输出电路相连接。

2.根据权利要求1所述的便携式测量仪，其特征在于，所述电感电容频率测量电路包括：电感值小电容值测量电路、频率值测量电路、以及电解电容测量电路。

3.根据权利要求2所述的便携式测量仪，其特征在于，所述电感值小电容值测量电路包括：LC振荡电路以及放大电路，其中，所述LC振荡电路以及所述放大电路，用于将所述MCU输出的固定频率为f1的信号进行处理，得到频率为f2的信号，并反馈给所述MCU，以使得所述MCU根据f1和f2计算电感值或小电容值。

4.根据权利要求2所述的便携式测量仪，其特征在于，所述频率值测量电路包括：RC高通无源滤波电路、以及放大电路，其中，所述RC高通无源滤波电路和放大电路，用于将输入的频率信号处理后反馈给所述MCU，以使所述MCU根据预定时间获取的脉冲数量计算频率值。

5.根据权利要求2所述的便携式测量仪，其特征在于，所述电解电容测量电路包括：比较器以及放电晶体管，其中，所述比较器的反向输入端连接被测电容，当所述被测电容充电至所述比较器的正输入端的输入电压时，触发所述MCU外部中断，以使所述MCU根据充电时间计算电容值。

6.根据权利要求2所述的便携式测量仪，其特征在于，所述切换电路包括：多个按键开关，其中，所述按键开关中一部分开关用于选通所述电感值小电容值测量电路或所述频率值测量电路，所述按键开关中一部分开关用于控制所述测量结果输出电路输出测量结果。

7.根据权利要求1所述的便携式测量仪，其特征在于，所述测量结果输出电路包括：用于显示测量结果的液晶显示器LCD。

8.根据权利要求1所述的便携式测量仪，其特征在于，还包括：用于对所述MCU供电的电源电路，与所述MCU相连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的便携式测量仪，其特征在于，所述MCU为AT89C51单片机。

10.根据权利要求9所述的便携式测量仪，其特征在于，所述AT89C51单片机通过T1接口与电感电容频率测量电路中的电感值小电容值测量电路、频率值测量电路连接，所述AT89C51单片机通过INT0接口与电感电容频率测量电路中的电解电容测量电路连接，所述AT89C51单片机通过AD0～AD7接口与所述测量结果输出电路中的LCD连接。