一、方案一:长江大学唐老师

实现方案:

1.直接使用AD5933、AD5934

2.使用DDS,不需要用专用的芯片,直接用单片机的IO口即可。
例如:单片机的一个IO口通过两个电阻进行分压,产生一个占空比为50%的PWM波或者直接输出高电平,接到待测元件上,用仪表放大器检测待测元件两端的电压V,再用一个IV转换测量电流I。
当单片机输出直流高电平时,若电流I=0(电容充满电后相当于开路),则说明待测元件是电容。

当单片机输出直流时若检测到有电阻,此时被测元件可能是电感或电阻,再输出交流,频率会改变,此时如果电阻不变则说明待测元件是电阻,如果随着频率的改变阻抗变大则说明待测元件是电感,否则为电容。

原理:
用单片机的IO口输出一个PWM波,假如有四种频率f1~f4,通过一个电容隔直通交,此时的方波有正有负,经过两个电阻进行分压,然后经过一个电压跟随器,再连接电容和三极管(如下图)。例如:单片机产生一个f1=1KHz的PWM波,让PA1为高电平(PA1为单片机的IO口),此时Q1导通,R和C1构成RC低通滤波器,保留1KHz的基波。A点是大于0的方波,B点和C点是有正有负的方波,D点此时只有基波(正弦波),将基波经过一个电阻连接到被测元件上,用仪表放大器来测量电压V,再用一个IV转换测量电流I。题目中还需要检测频率,可以直接将A点处的方波输出即可检测。

二、方案二:复旦大学陈光梦老师

硬件电路部分:

三运放仪表放大器,通过两个单刀双掷开关并联运行来切换放大倍数(最好使用双电源的模拟开关)

DDS通过限流电阻R0接到运放上,然后接待测元件,再接I/V转换。

I/V转换

待测元件接触电阻问题

一定要使用四线开尔文连接,当待测电流比较大的时候可以用电流镜的接法将大电流转换为小电流。

原文链接:方案二:复旦大学陈光梦老师

三、方案三:西安交通大学全国一等奖

由于DDS产生的是正弦交流的波,而单片机内部的AD只能测直流,所以此时需要通过运算放大器构成一个加法器,将正弦交流的波形进行电平抬升,这里选择的运放Vos越小越好,且最好是双电源供电。

原文链接:方案三:西安交通大学全国一等奖

四、方案四:东莞理工学院全国一等奖

四线开尔文连接可以去除引线电阻的影响

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