一種實(shí)用型電感測試系統(tǒng)
高晗瓔，鄒繼明，寇寶泉，吳紅星，程樹康
(哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150001)
摘要。介紹一種由單片機(jī)組成的電感測試系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)可以進(jìn)行靜態(tài)電感及動態(tài)電感的測試，系統(tǒng)構(gòu)成簡單、實(shí)用，
關(guān)鍵詞：靜態(tài)電感、動態(tài)電感、測試、單片機(jī)
中圖分類號；tm306 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：b 文章編號：1001-6848(2000)03-0029-03
1 引 言
由于電感直接影響著步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)性能，因而對步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行動態(tài)分析及特性仿真時要求電感的測量值盡可能準(zhǔn)確。目前，電感的測試方法主要有：直接法、時間常數(shù)法、增量電橋法、交流伏安法。直接法測量自感是給電動機(jī)繞組通以連續(xù)電流fk，用磁通表測量與繞組相交鏈的磁鏈lpk，根據(jù)不同的給定電流ik可得到不同的昧值，據(jù)此可求出各點(diǎn)的平均電感值，在測得多組i、i值后可得增量電感；時間常數(shù)法是測量線圈中電流上升速度，將電感看成是與相電流無關(guān)的線性電感，根據(jù)上升過程可測得其時間常數(shù)，在知道繞組電阻后即可計算出電感值；增量電橋是一個能夠提供直流偏置電流的電橋，采用該方法可測量增量電感；交流伏安法是將電動機(jī)轉(zhuǎn)子固定，在繞組兩端施加交流電壓，在測得繞組電流后可得平均電感。以上幾種檢測方法的測試過程較為復(fù)雜，而且只能測量靜態(tài)電惑。本文所設(shè)計的電感測試系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行電感的靜態(tài)測量，同時可以進(jìn)行步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測線圈電感的動態(tài)測試。該系統(tǒng)構(gòu)成簡單、直觀，可以方便、快捷地進(jìn)行電感測試。
2測量原理
圖1為電感檢測原理電路，通過測量test2和testl點(diǎn)電壓即可以進(jìn)行靜態(tài)電感及動態(tài)電感的測試。
2.1靜態(tài)電感測量
圖1的電感檢測原理電路由電阻ri、反相器74hc04(71:a)、電容c1、c2及被測電感厶組成。由電路原理可知該電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路，在分析該電路時可采用瞬時極性法：若a點(diǎn)的瞬時電位為+，則b點(diǎn)為一，由于d點(diǎn)的電位為地，則c點(diǎn)為+，因而形成正反饋，使輸入信號得以加強(qiáng)，滿足相位平衡條件：而幅值條件可以通過選擇電容cl、c2來滿足，故該電路很容易起振。該電路的testl點(diǎn)的輸出為正弦波，而test2點(diǎn)的輸出為方波，反相器74hc04（71:b及71:c）主要起信號整形的作用，實(shí)際電路通常取cl =cz=c，發(fā)生諧振時的頻率為：
由式(1)可知，如果已知測試電路的電容c，若再測試出被測電感所對應(yīng)的頻率，那么相應(yīng)的電感l(wèi)就可通過上式計箅得出。在測量時可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)：第一種為直接對頻率進(jìn)行測量，可通過單片機(jī)對頻率信號進(jìn)行測取并由液晶或led顯示；第二種為先將頻率信號變換為電壓信號（即進(jìn)行f/v變換），再將檢測的電壓值換算成頻率值，然后求取對應(yīng)的電感值。實(shí)際測量電感時常采用第二種方法。
f/v轉(zhuǎn)換可采用單穩(wěn)態(tài)電路來實(shí)現(xiàn)，圖2是由ne555組成的單穩(wěn)態(tài)電路，2腳為輸入腳，3腳輸出為具有一定占空比的方波，將其進(jìn)行一階低通濾波后即可轉(zhuǎn)換成一直流電壓v，即v為與該頻率信號相對應(yīng)的電壓平均值。
根據(jù)波形圖3知：
所以vl=kf k:比例常數(shù)
由式(1)得：
由以上推導(dǎo)得：
通過上式可知電感與其所對應(yīng)電壓的平方成反比，因此可以先對一已知電感值的標(biāo)準(zhǔn)電感進(jìn)行測試，測得對應(yīng)的電壓值vl，將其視為已知量，然后將被測電感接入上述電路中，在測出其對應(yīng)電壓vx后，即可應(yīng)用上式計算出相應(yīng)的電感值/x，從而實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)電感的測試。
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