AD5933测量阻抗的原理图

时间: 2023-12-03 09:01:54 浏览: 121
AD5933是一款用于测量阻抗的集成电路,其原理图如下所示: ![AD5933原理图](https://img-blog.csdn.net/20180508162923234) AD5933采用了外接的电压控制振荡器(VCO),通过控制VCO的频率变化来改变测量电路的频率。同时,它还集成了一个12位的模数转换器(ADC),可以将测量电路输出的信号转换为数字信号,进而进行处理和分析。 在测量时,AD5933会通过DAC输出一段特定的扫频信号,然后将这个信号送入被测阻抗(或电容)中,测量得到被测阻抗的阻抗值。具体的测量流程可参考AD5933的数据手册。
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AD5933测量阻抗的代码

AD5933是一款用于测量阻抗的芯片,以下是使用Arduino控制AD5933进行阻抗测量的示例代码: ```C++ #include <Wire.h> #define AD5933_ADDR 0x0D // I2C地址为0x0D #define AD5933_CTRL_REG1 0x80 // 控制寄存器1地址 #define AD5933_CTRL_REG2 0x81 // 控制寄存器2地址 #define AD5933_START_FREQ_REG 0x82 // 起始频率寄存器地址 #define AD5933_FREQ_INC_REG 0x85 // 频率增量寄存器地址 #define AD5933_NUM_INCREMENTS_REG 0x88 // 增量数寄存器地址 #define AD5933_CTRL_REG3 0x8A // 控制寄存器3地址 #define AD5933_STATUS_REG 0x8F // 状态寄存器地址 #define AD5933_REAL_REG 0x94 // 实部数据寄存器地址 #define AD5933_IMAG_REG 0x96 // 虚部数据寄存器地址 byte gainFactor = 1; // 增益因子 byte rangeControl = 0; // 测量范围控制 float VREF = 3.3; // 参考电压 void setup() { Wire.begin(); Serial.begin(9600); // 设置控制寄存器1 byte ctrlReg1 = 0x10; // 使用外部时钟源 writeRegister(AD5933_CTRL_REG1, ctrlReg1); // 设置控制寄存器2 byte ctrlReg2 = 0x00; // 禁用内部系统校准 writeRegister(AD5933_CTRL_REG2, ctrlReg2); // 设置起始频率为1kHz long startFreq = 1000; byte startFreqReg[3]; convertToRegister(startFreq, startFreqReg); writeRegister(AD5933_START_FREQ_REG, startFreqReg[0]); writeRegister(AD5933_START_FREQ_REG + 1, startFreqReg[1]); writeRegister(AD5933_START_FREQ_REG + 2, startFreqReg[2]); // 设置频率增量为1kHz long freqInc = 1000; byte freqIncReg[3]; convertToRegister(freqInc, freqIncReg); writeRegister(AD5933_FREQ_INC_REG, freqIncReg[0]); writeRegister(AD5933_FREQ_INC_REG + 1, freqIncReg[1]); writeRegister(AD5933_FREQ_INC_REG + 2, freqIncReg[2]); // 设置增量数为1 byte numIncrements = 0x01; writeRegister(AD5933_NUM_INCREMENTS_REG, numIncrements); // 设置控制寄存器3 byte ctrlReg3 = 0x00; // 测量阻抗 writeRegister(AD5933_CTRL_REG3, ctrlReg3); } void loop() { // 开始测量 byte ctrlReg1 = readRegister(AD5933_CTRL_REG1); writeRegister(AD5933_CTRL_REG1, ctrlReg1 | 0x01); // 设置控制寄存器1的LSB // 等待测量完成 while (!(readRegister(AD5933_STATUS_REG) & 0x02)) {} // 读取测量结果 byte realData[2]; byte imagData[2]; readRegister(AD5933_REAL_REG, realData, 2); readRegister(AD5933_IMAG_REG, imagData, 2); long real = (long)(realData[0] << 8 | realData[1]); long imag = (long)(imagData[0] << 8 | imagData[1]); // 计算阻抗值 float magnitude = sqrt(real * real + imag * imag); float impedance = magnitude / (gainFactor * rangeControl * VREF); Serial.println(impedance); delay(1000); } // 将长整型数值转换为3个字节的寄存器值 void convertToRegister(long value, byte* reg) { reg[0] = (byte)(value >> 16); reg[1] = (byte)(value >> 8); reg[2] = (byte)value; } // 读取指定地址的寄存器值 byte readRegister(byte regAddr) { Wire.beginTransmission(AD5933_ADDR); Wire.write(regAddr); Wire.endTransmission(false); Wire.requestFrom(AD5933_ADDR, 1); return Wire.read(); } // 读取指定地址和长度的寄存器值 void readRegister(byte regAddr, byte* data, int length) { Wire.beginTransmission(AD5933_ADDR); Wire.write(regAddr); Wire.endTransmission(false); Wire.requestFrom(AD5933_ADDR, length); for (int i = 0; i < length; i++) { data[i] = Wire.read(); } } // 写入指定地址的寄存器值 void writeRegister(byte regAddr, byte value) { Wire.beginTransmission(AD5933_ADDR); Wire.write(regAddr); Wire.write(value); Wire.endTransmission(); } // 写入指定地址和长度的寄存器值 void writeRegister(byte regAddr, byte* data, int length) { Wire.beginTransmission(AD5933_ADDR); Wire.write(regAddr); for (int i = 0; i < length; i++) { Wire.write(data[i]); } Wire.endTransmission(); } ``` 该代码使用了Arduino的Wire库来进行I2C通信,通过读写AD5933的寄存器来控制芯片的工作模式和获取测量结果。在循环中不断地进行阻抗测量,并将计算得到的阻抗值打印到串口上。需要注意的是,该代码并没有对AD5933的增益因子和测量范围进行设置,需要根据实际应用需求进行调整。

AD5933测量阻抗代码

以下是AD5933测量阻抗的示例代码,供参考: ```python import smbus import time import math # AD5933 Registers ADDR = 0x0D REG_CTRL_HB = 0x80 REG_CTRL_LB = 0x81 REG_FREQ_START = 0x82 REG_FREQ_INC = 0x85 REG_NUM_INC = 0x88 REG_NUM_SETTLE = 0x8A REG_STATUS = 0x8F REG_REAL_DATA = 0x94 REG_IMAG_DATA = 0x96 # AD5933 Control Register High Byte Bits CTRL_HB_INIT_START_FREQ = 0x10 CTRL_HB_START_SWEEP = 0x20 CTRL_HB_INC_FREQ = 0x30 CTRL_HB_REPEAT_FREQ = 0x40 CTRL_HB_MEASURE_TEMP = 0x80 # AD5933 Control Register Low Byte Bits CTRL_LB_RANGE_2000 = 0x00 CTRL_LB_RANGE_200 = 0x01 CTRL_LB_RANGE_20 = 0x02 CTRL_LB_RANGE_2 = 0x03 CTRL_LB_PGA_GAIN_1 = 0x00 CTRL_LB_PGA_GAIN_5 = 0x04 CTRL_LB_PGA_GAIN_10 = 0x08 CTRL_LB_PGA_GAIN_50 = 0x0C CTRL_LB_PGA_GAIN_100 = 0x10 CTRL_LB_PGA_GAIN_200 = 0x14 CTRL_LB_PGA_GAIN_400 = 0x18 CTRL_LB_PGA_GAIN_1000 = 0x1C CTRL_LB_SYNC_OUT = 0x20 CTRL_LB_SYNC_IN_TEMP = 0x40 class AD5933: def __init__(self, bus, address=ADDR): self.bus = smbus.SMBus(bus) self.address = address self.gain = 1 self.range = 2000 def reset(self): self.bus.write_byte_data(self.address, REG_CTRL_HB, 0x10) def set_range(self, range): self.range = range self.bus.write_byte_data(self.address, REG_CTRL_LB, self.range) def set_gain(self, gain): self.gain = gain self.bus.write_byte_data(self.address, REG_CTRL_LB, self.gain) def set_frequency(self, freq): freq_word = int(freq * 2**27 / 16000000) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_FREQ_START, (freq_word & 0xFF0000) >> 16) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_FREQ_START + 1, (freq_word & 0x00FF00) >> 8) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_FREQ_START + 2, (freq_word & 0x0000FF)) def set_increment(self, inc): inc_word = int(inc * 2**27 / 16000000) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_FREQ_INC, (inc_word & 0xFF0000) >> 16) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_FREQ_INC + 1, (inc_word & 0x00FF00) >> 8) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_FREQ_INC + 2, (inc_word & 0x0000FF)) def set_num_increments(self, num): self.bus.write_byte_data(self.address, REG_NUM_INC, (num & 0xFF00) >> 8) self.bus.write_byte_data(self.address, REG_NUM_INC + 1, (num & 0x00FF)) def set_num_settling_cycles(self, num): self.bus.write_byte_data(self.address, REG_NUM_SETTLE, num) def start_sweep(self): ctrl_hb = CTRL_HB_INIT_START_FREQ | CTRL_HB_START_SWEEP | CTRL_HB_INC_FREQ self.bus.write_byte_data(self.address, REG_CTRL_HB, ctrl_hb) def get_status(self): return self.bus.read_byte_data(self.address, REG_STATUS) def wait_for_status(self, mask): while True: status = self.get_status() if (status & mask) == mask: break time.sleep(0.1) def get_real(self): real_data = self.bus.read_byte_data(self.address, REG_REAL_DATA) real_data |= self.bus.read_byte_data(self.address, REG_REAL_DATA + 1) << 8 if (real_data & 0x8000) > 0: real_data -= 65536 return real_data def get_imaginary(self): imag_data = self.bus.read_byte_data(self.address, REG_IMAG_DATA) imag_data |= self.bus.read_byte_data(self.address, REG_IMAG_DATA + 1) << 8 if (imag_data & 0x8000) > 0: imag_data -= 65536 return imag_data def get_magnitude(self): real = self.get_real() imag = self.get_imaginary() return math.sqrt(real**2 + imag**2) / 2**15 * self.range / self.gain def get_phase(self): real = self.get_real() imag = self.get_imaginary() phase = math.atan2(imag, real) * 180 / math.pi if phase < 0: phase += 360 return phase def measure_impedance(self, freq, gain=1, range=2000, num_increments=10, num_settling_cycles=10): self.set_gain(gain) self.set_range(range) self.set_frequency(freq) self.set_increment(freq / num_increments) self.set_num_increments(num_increments) self.set_num_settling_cycles(num_settling_cycles) self.start_sweep() self.wait_for_status(0x02) return self.get_magnitude(), self.get_phase() ``` 使用方法: ```python # 初始化AD5933 ad5933 = AD5933(1) # 复位 ad5933.reset() # 测量阻抗 freq = 1000 # 频率 gain = 1 # 增益 range = 2000 # 量程 num_increments = 10 # 段数 num_settling_cycles = 10 # 平稳周期 magnitude, phase = ad5933.measure_impedance(freq, gain, range, num_increments, num_settling_cycles) ```

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