CN101435838B - 电容容量测量装置 - Google Patents

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    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605Measuring capacitance

Abstract

一种电容容量测量装置,包括一微处理器、一控制电路及一转换电路,所述控制电路用以与一待测电容连接,所述控制电路的输入端接至所述微处理器,输出端接至所述转换电路的输入端,所述转换电路的输出端接至所述微处理器,所述控制电路根据所述微处理器所输出的电平状态对所述待测电容进行充电或放电,并输出所述待测电容两端的模拟电压信号给所述转换电路,所述转换电路将所述模拟电压信号转换为数字值,反馈至所述微处理器,所述微处理器根据所述待测电容放电的时间及所述模拟电压信号的数字值计算所述待测电容的容量。所述电容容量测量装置对电容的容量进行测量计算,测量结果准确,还可自动进行显示。

Description

电容容量测量装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种测量装置,特别涉及一种用于测量电容容量的装置。
背景技术
[0002] 随着电子技术的不断发展,电子设备对其内部元件的精度要求也越来越高,因此 一些电子元件在使用前,经常需要对其参数进行测量。电容作为无源器件,在电路中具有储 能、滤波、去耦等作用,在很多电子产品中,电容都是必不可少的电子元件,电容的容量是表 示电容贮存电能大小的能力,是电容元件的一个重要参数,传统的测量电容容量的方法是 用电桥法测量,然而电桥法只适合对小容量的电容进行测量,当测量大容量的电容时,会产 生较大的误差,将测量值误差较大的电容用在电子设备中,会影响电子设备的性能。
发明内容
[0003] 鉴于上述内容,有必要提供一种可以准确测量电容容量的装置。
[0004] 一种电容容量测量装置,包括一微处理器、一控制电路及一转换电路,所述控制电 路用以与一待测电容连接,所述控制电路的输入端接至所述微处理器,输出端接至所述转 换电路的输入端,所述转换电路的输出端接至所述微处理器,所述控制电路根据所述微处 理器所输出的电平状态对所述待测电容进行充电或放电,并输出所述待测电容两端的模拟 电压信号给所述转换电路,所述转换电路将所述模拟电压信号转换为数字值,反馈至所述 微处理器,所述微处理器根据所述待测电容放电的时间及所述模拟电压信号的数字值计算 所述待测电容的容量。
[0005] 所述电容容量测量装置通过微处理器记录电容充电的时间及放电过程中任一时 刻的电压,并由微处理器根据公式V。= vcc(i-e-t/EC)自动对电容的容量进行计算,测量结 果准确,还可自动进行显示。
附图说明
[0006] 下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述:
[0007] 图1是本发明较佳实施方式的电容容量测量装置的模块图。
[0008] 图2是本发明较佳实施方式的电容容量测量装置的电路图。
具体实施方式
[0009] 请参照图1,本发明较佳实施方式的电容容量测量装置包括一微处理器10、一控 制电路20、一转换电路30及一显示电路40。
[0010] 所述控制电路20用以连接一待测电容60,所述控制电路20的输入端接至所述微 处理器10,所述控制电路20的输出端接至所述转换电路30的输入端,所述转换电路30的 输出端及所述显示电路40分别与所述微处理器10相连,本实施方式中,所述微处理器10 为一型号为8031的单片机。[0011] 请参照图2,所述控制电路20包括一三极管T、一继电器220、一二极管D、一充电 电池240、一滑动变阻器R1、一电阻R2、一上拉电阻R3及一开关K。
[0012] 所述三极管T的基极接至所述微处理器10的一作为控制端的I/O接口 P27,并通 过所述上拉电阻R3接一 +5V电源,集电极通过所述继电器220接至一 +12V电源,发射极接 地,所述上拉电阻R3可使所述I/O接口 P27与所述三极管T的基极的电压相匹配,以可靠 实现所述I/O接口 P27到所述三极管T的基极的电平转换;所述二极管D的阳极和阴极分 别接至所述三极管T的集电极及所述+12V电源;所述继电器220具有一动触点a及两个静 触点b、c,所述动触点a接至所述待测电容60的正极,所述静触点b接至所述滑动变阻器 Rl的滑动端,所述静触点c接至所述电阻R2的一端,所述电阻R2的另一端接至所述待测电 容60的负极;所述充电电池240的正极连接所述滑动变阻器Rl的一固定端、负极通过开关 K与所述待测电容60的负极相连,所述滑动变阻器Rl的另一固定端与所述待测电容60的 负极相连,所述待测电容60的负极接地。
[0013] 所述转换电路30包括一型号为ADC0809的模数转换器320,所述模数转换器320 包括模拟信号输入端ΙΜΓΙΝ7、数字信号输出端D(TD7及通道选择端ADDA、ADDB, ADDCjjf 述通道选择端ADDA、ADDB、ADDC的值可被设定为低电平0或高电平1,所述模数转换器320 通过所述通道选择端ADDA、ADDB、ADDC的组合值选择将所述模拟信号输入端ΙΝ(ΓΐΝ7中某 一端的模拟信号进行转换,当所述通道选择端ADDA、ADDB、ADDC的组合值为000时,选通所 述模拟信号输入端ΙΝ0,当通道选择端ADDA、ADDB、ADDC的组合值为001时,选通所述模拟 信号输入端INl,以此类推,当通道选择端ADDA、ADDB、ADDC的组合值为111时,选通所述模 拟信号输入端IN7。本实施方式中,所述通道选择端ADDA、ADDB、ADDC均接地,即所述通道 选择端ADDA、ADDB及ADDC的组合值为000,说明所述模数转换器320选通所述模拟信号输 入端INO的模拟信号进行模数转换,也可根据需要,通过设定所述通道选择端ADDA、ADDB、 ADDC的值选通所述模拟信号输入端mi〜IN7中的任一端。
[0014] 所述继电器220的静触点c接至被选通的模拟信号输入端,本实施方式中,所述继 电器220的静触点c接至所述模拟信号输入端ΙΝ0,所述数字信号输出端D(TD7通过总线 连接的方式分别对应连接所述微处理器10的作为数据输入端的I/O接口 P0CTP07,所述微 处理器10的作为数据输出端的I/O接口 P1CTP17分别连接至所述显示电路40,所述微处 理器10的反向振荡放大器输入、输出端XI、Χ2连接一晶体振荡器50,晶体振荡器50为所 述电容容量测量装置提供一个稳定准确的工作频率,所述微处理器10的复位信号端RESET 接一电容Cl的正极,所述电容Cl的正极通过一电阻R4接一电源VCC,并通过一电阻R5接 地,所述电容Cl的负极通过一复位开关S接所述电源VCC。
[0015] 当未利用所述电容容量测量装置测量所述待测电容60的容量时,断开所述开关 K,所述控制电路20无信号输出。
[0016] 当利用所述电容容量测量装置测量所述待测电容60的容量时,设置所述微处理 器10的I/O接口 P27为低电平,所述三极管T不导通,所述动触点a与所述静触点b吸合, 闭合所述开关K,所述待测电容60、滑动变阻器Rl及充电电池240组成充电回路,所述充电 电池240通过所述滑动变阻器Rl为所述待测电容60充电,所述充电电池240对所述待测 电容60充电一段时间后,设置所述微处理器的I/O接口 P27为高电平,使所述三极管T导 通,驱动所述继电器220导通,所述动触点a与所述静触点b断开,而与所述静触点c吸合。[0017] 所述动触点a与所述静触点c吸合后,所述待测电容60及电阻R2组成放电回路,所述待测电容60通过所述电阻R2放电,所述放电回路通过所述静触点c,输出在放电过 程中任一时刻所述待测电容60两端的电压信号至所述模数转换器320的模拟信号输入端 ΙΝ0,所述待测电容60两端的电压信号经所述模数转换器320转换为数字信号输出至所述 微处理器10,所述微处理器10记录所述所述待测电容60放电的时间t。
[0018] 上述充电、放电的过程因为特殊原因需要停止时,可断开所述开关K,当需要重新 进行测量时,可闭合所述复位开关S,使整个电容容量测量装置的系统复位。
[0019] 所述微处理器10通过编程方式,利用公式VC = VCC(l-e-t/RC)对所述待测电容60 的容量进行计算,上述公式中R为所述电阻R2的阻值,C为所述待测电容60的待测容量, Vc为所述待测电容两端的电压值,VCC为所述充电电池240两端的电压值,t为所述待测电 容60放电的时间,e为欧拉常数,其值为2. 718。
[0020] 所述微处理器10计算出所述待测电容60的容量后,将所述待测电容60容量的值 通过所述微处理器10的I/O接口 Ρ110-Ρ17输出至所述显示电路40进行显示,所述显示电 路40可为一 LED显示器或其他具有显示功能的装置。
[0021] 所述二极管D为一 IN4148型二极管,所述电容容量测量装置可对待测电容60进 行多次测量以进行比较,所述继电器220由导通转换为关断的瞬间,会产生较大的反向电 流,所述二极管D用于防止所述反向电流流入所述三极管T,而反向击穿所述三极管T,使所 述三极管T受到损害。
[0022] 所述微处理器10也可为其他具有数据处理功能的微处理器代替,所述模数转换 器也可为其他具有模/数转换功能且与所述微处理器相兼容的装置代替。

Claims (9)

  1. 一种电容容量测量装置,包括一微处理器、一控制电路及一转换电路,所述控制电路包括一三极管、一继电器、一充电电池、一滑动变阻器、一上拉电阻及一开关,所述三极管的基极接至所述微处理器的控制端,集电极通过所述继电器接一第一电源,发射极接地,所述充电电池的正极连接所述滑动变阻器的一固定端,所述滑动变阻器的另一固定端接至所述待测电容的负极,所述充电电池的负极通过所述开关接至所述待测电容的负极,所述待测电容的负极接地,并通过一放电电阻与所述继电器以及所述转换电路的输入端相连,所述三极管的基极还通过所述上拉电阻接一第二电源,所述待测电容的正极及所述滑动变阻器的滑动端接至所述继电器,所述转换电路的输出端接至所述微处理器,所述控制电路根据所述微处理器所输出的电平状态控制所述三极管及继电器的工作状态,以对所述待测电容进行充电或放电,并输出所述待测电容两端的模拟电压信号给所述转换电路,所述转换电路将所述模拟电压信号转换为数字值,反馈至所述微处理器,所述微处理器根据所述待测电容放电的时间及所述模拟电压信号的数字值计算所述待测电容的容量。
  2. 2.如权利要求1所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述电容容量测量装置还包 括一显示电路,所述显示电路连接至所述微处理器,用以显示所述微处理器计算出的待测 电容的容量。
  3. 3.如权利要求1所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述微处理器还包括若干数 据输入端,所述若干数据输入端用于连接所述转换电路的输出端。
  4. 4.如权利要求3所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述转换电路包括一具有若 干通道选择端、若干模拟信号输入端及若干数字信号输出端的模数转换器,所述模数转换 器根据其通道选择端的电平组合值选通一模拟信号输入端作为所述转换电路的输入端,与 所述控制电路相连,所述若干数字信号输出端作为所述转换电路的输出端,分别一一对应 地接至所述的微处理器的若干数据输入端。
  5. 5.如权利要求1所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述控制电路还包括一二极 管,所述二极管的负极与所述第一电源相连,所述二极管的正极接至所述三极管的集电极。
  6. 6.如权利要求1所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述继电器包括一动触点、一 第一静触点及一第二静触点,所述动触点用以连接所述待测电容的正极,所述第一静触点 用以连接所述滑动变阻器的滑动端,所述第二静触点作为所述控制电路的输出端,用以连 接所述转换电路的输入端,所述继电器通过其第二静触点与所述放电电阻相连。
  7. 7.如权利要求1所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述微处理器根据公式\ = VCC(l-e-t/EC)对所述待测电容的容量进行计算,所述公式中R为所述放电电阻的阻值,C为 所述待测电容的待测容量,V。为所述待测电容两端的电压值,VCC为所述充电电池两端的电 压值,t为所述待测电容放电的时间,e为欧拉常数,其值为2. 718。
  8. 8.如权利要求3所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述微处理器的控制端及数 据输入端均为所述微处理器的I/O接口。
  9. 9.如权利要求2所述的电容容量测量装置,其特征在于,所述显示电路为一 LED显示
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