CN106353602A - 电容测试机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容测试机，旨在提供一种测试效率高、测试准确的电容测试机。本发明包括电控箱，所述电控箱的上安装有测试机构，所述测试机构包括音圈电机和与所述音圈电机同心连接的运动模组，所述运动模组的底端设置有光栅尺，所述运动模组的顶端设置有载板组件，所述载板组件的一侧设有压力传感机构。本发明应用于电容测试的技术领域。

Description

电容测试机

技术领域

本发明涉及电子产品相互触碰后所产生的电容值的波动测试,特别涉及一种电容测试机。

背景技术

目前电容的测试原理为：产品以一个恒定的压力与电容板接触。电源分别提供2V电压给电容板和产品的里面的金属板，从而形成一个简单的平衡电桥，这样产品就会存储微量的电子，如同电容充电一样。当产品充满电后，就可测量其电容值，从而判断产品的好坏。产品合格电容值是146fF~156fF，这个测试值是一个很微弱的电容值，外界的轻微变化都会对测试值有影响。

根据测试原理可知，影响测试的因素：

1．电容值的稳定性和准确性；

2.信号传输的稳定性和准确性。

根据电容计算公式：；

可知当电压和测试环境一定时，电容的大小与两极板的距离、正对面积、极板间的介质有关。由于产品对电容板压力的大小会直接影响它们之间的距离和接触面积的大小，即直接影响其电容值的大小。所以提供一个稳定精准的压力,是电容测试的必要条件。经试验可知，当其他情况一定时，产品对电容板增加1G的压力，其电容值就会变化3fF。其二，由于测试信号十分微弱，所以外界的电磁波会对测试信号造成干扰。还有传输信号的电线的长度过长或材料的质量都会导致信号衰减的现象。目前，这种压紧式测试方法，需要产品以恒定的压力与电容板持续接触一段时间来形成的。现有的技术是在产品上加载一个重量一定的砝码，然后以自由落体的形式使产品与电路板接触；或者使用电机带动产品移动并与电容板接触。这些方式存在很多问题：

1.由于没有反馈回路，所以产品与电路板实际压力是多少是无法检测的；2.由于自由落体会产生冲击力会损坏产品；

3.这种简单方式，无法提供稳定的高精度压力；

4.其他电子设备产生的电磁波会对测试信号造成干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种测试效率高、测试准确的电容测试机。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括电控箱，所述电控箱上安装有测试机构，所述测试机构包括音圈电机和与所述音圈电机同心连接的运动模组，所述运动模组的底端设置有光栅尺，所述运动模组的顶端设置有载板组件，所述载板组件的一侧设有压力传感机构，所述音圈电机、所述光栅尺和所述压力传感机构均与所述电控箱内设有的计算机电性连接。

进一步的，所述测试机构还包括底板和安装板，所述底板安装于所述电控箱的上端面，所述安装板安装于所述底板上，所述底板的一端设有与所述安装板相连接的电机支撑架，所述音圈电机安装于所述电机支撑架上且位于所述安装板的一端上，所述运动模组安装于所述安装板的上端。

进一步的，所述压力传感机构包括传感器支架、压力传感器和电容感应板，所述传感器支架安装于所述安装板的另一端，所述传感器支架的上端安装有所述压力传感器，所述压力传感器的前端面安装有所述电容感应板。

进一步的，所述载板组件包括载板底座和安装于所述载板底座上的产品载板，所述载板底座的两端设有定位柱，所述载板底座的前端设置有信号针，所述载板底座上设有底座导向槽，所述产品载板的两侧设有与所述底座导向槽相适配的弹性机构，所述产品载板的前端面设有产品固定端。

进一步的，所述产品载板的四周设有导电金属，所述产品载板的前端面为绝缘塑胶，所述产品固定端为镀金铜制成；所述信号针为镀金针，所述镀金针的一侧设有绝缘塑胶层，所述载板底座的边沿为导电金属制成，所述载板底座的前端面也由绝缘塑胶制成。

进一步的，所述运动模组包括直线导轨和与所述音圈电机居中连接的滑块，所述滑块安装于所述直线导轨上，所述载板组件与所述滑块相连接。

进一步的，所述音圈电机的外部设置有电机屏蔽罩，所述光栅尺的外部也设置有光栅尺屏蔽罩。

进一步的，所述底板的四端均设置有减震脚垫。

进一步的，所述电控箱上设有外部保护罩，所述测试机构位于所述保护罩内部，所述电控箱内的元件也均设有元件屏蔽罩，所述电控箱与所述测试机构之间连接有信号线和电源线，所述信号线上设置有信号线保护罩，所述电控箱与所述测试机构之间设置有金属隔离板。

本发明的有益效果是：由于本发明包括电控箱，所述电控箱的上端面安装有测试机构，所述测试机构包括音圈电机，与所述音圈电机同心连接的运动模组，所述运动模组的底端设置有光栅尺，所述运动模组的顶端设置有载板组件，所述载板组件的一侧设有压力传感机构，所述音圈电机、所述光栅尺和所述压力传感机构均与所述电控箱内设有的计算机电性连接，所以其使用所述音圈电机作为为动力源推动所述运动模组顶端的载板组件，再用所述光栅尺对所述载板组件进行位移检查 ，然后以所述压力传感机构为压力反馈终端，最后所述计算机通过压力反馈信号来精准控制所述音圈电机，这样组成闭环试的测试回路，使本发明的测试效率高、测试更准确。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是测试机构的结构示意图；

图4是载板组件的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，在本实施例中，本发明包括电控箱1，所述电控箱1上安装有测试机构2，所述测试机构2包括音圈电机3和与所述音圈电机3同心连接的运动模组4，所述运动模组4的底端设置有光栅尺5，所述运动模组4的顶端设置有载板组件6，所述载板组件6的一侧设有压力传感机构7，所述音圈电机3、所述光栅尺5和所述压力传感机构7均与所述电控箱1内设有的计算机电性连接；所述音圈电机3是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动，它利用来自永恒磁场或通电线圈导体产生的磁场中磁极的相互作用产生有规律的运动，采用合适的定位反馈及感应装置其定位精度可以轻易达到10NM，加速度可达300g，实际加速度取决于负载物具休工作状况；所述光栅5是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，可用作直线位移或者角位移的检测，其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。

在本实施例中，所述测试机构2还包括底板8和安装板9，所述底板8安装于所述电控箱1的上端面，所述安装板9安装于所述底板8上，所述底板8的一端设有与所述安装板9相连接的电机支撑架10，所述音圈电机3安装于所述电机支撑架10上且位于所述安装板9的一端上，所述运动模组4安装于所述安装板9的上端。

在本实施例中，所述压力传感机构7包括传感器支架71、压力传感器72和电容感应板73，所述传感器支架71安装于所述安装板9的另一端，所述传感器支架71的上端安装有所述压力传感器72，所述压力传感器72的前端面安装有所述电容感应板73。所述压力传感器72是将压力转换为电信号输出的传感器，所述压力传感器72一般由弹性敏感元件和位移敏感元件或应变计组成，弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。

在本实施例中，所述运动模组4包括直线导轨滑块，所述滑块安装于所述直线导轨上，所述载板组件6与所述滑块相连接。所述音圈电机3和所述直线滑轨水平安装，所述音圈电机3和所述滑块要居中，使得动力源与运动部件在同一直线上，将摩擦力降低到最小。使用刚性好质量轻的铝合金零件将所述音圈电机3与所述运动模组4连接在一起，保证动力稳定输出。经试验运动模组只需20G的推力就能稳定运动。所述光栅尺5检测产品的位置并将位置反馈给所述音圈电机3。期初，产品会以0.1M/S的速度高速接近所述电容感应板73，当产品与所述电容感应板73的距离为0.2mm±0.02mm时，所述光栅尺5就会反馈给所述计算机，所述计算机控制所述音圈电机3进行减速并慢慢接触产品。这样不但可以保证运动过程的稳定和迅速，而且可以保证产品不会撞击所述电容感应板73。所述电容感应板73后面安装了一个所述压力传感器72，所述压力传感器72能精准地检测产品与所述电容感应板73之间的压力。初始压力为95G，所述压力传感器72以每秒钟5000次的速度反馈压力信息给所述计算机，所述计算机按照信息控制所述音圈电机3进行加压，直到压力值稳定在98G±3G的状态并持续7秒后再进行电容测试。

所述音圈电机3和所述光栅尺5会释放电磁波干扰测试，所以分别要增加电机屏蔽罩11和光栅尺屏蔽罩12。所述压力传感器72是很敏感的，经过实验，将所述压力传感器放在桌面上只要旁边有桌子挪动，所述压力传感器都会受到影响。为了防止外部震荡会对测量精度的影响，本使用新型使用了高刚性的铝合金零件模组来固定所述压力传感器，并且在模组与机身连接处即所述底板8的四端均设置有减震脚垫13，隔离外部震动。

上述的设计结构的有益效果：产品与所述电容感应板73的压力能在24~36秒内达到98G±3G并一直保持；产品与所述电容感应板73接触的瞬间速度是很慢并且输出的压力是恒定的，所有产品不会被冲击，即不会超过101G，因此产品不会损坏；增加了所述压力传感器72，可以检测产品受压的实际值，使得测试值就是产品的真实的压力值，防止出现误测的现象；所述计算机记录压力值和电容测试值并进行比对，这样能更好地了解产品的品质；所述电机屏蔽罩11和所述光栅尺屏蔽罩12能很好的屏蔽外界电信号，防止测试被干扰；减震系统能大幅度地减弱外界震荡对上述压力传感器的干扰。

在本实施例中，由于产品是以螺纹锁紧的形式安装在所述产品载板上，再加上产品体积很小，如果直接安装会很困难并且会有损坏产品的风险。本发明使用载板分离式结构，即所述载板组件6包括载板底座61和安装于所述载板底座61上的产品载板62，所述产品载板62的两端均设有凹槽，所述载板底座61的两端设有定位柱63，即所述定位柱63安装于左右两端的所述凹槽底端，所述载板底座61的前端设置有信号针64，即所述信号针64安装于左侧的所述凹槽底端，所述载板底座61上的所述凹槽设有底座导向槽65，所述产品载板62的两侧设有与所述底座导向槽65相适配的弹性机构66，所述产品载板62的前端面设有产品固定端67；其操作为：用手指捏住所述产品载板62的两侧的所述弹性机构66，轻松将其取出，然后安装产品，产品安装完毕后，捏住所述产品载板62的两侧的所述弹性机构66，顺着所述载板底座61的所述导向槽65放入，松开手，所述产品载板62的两侧的所述弹性机构66就会挤压所述导向槽65将所述产品载板62送进所述定位柱63内同时所述信号针64会与所述产品固定端67接触形成电信号回路。最后所述弹性机构66会卡住所述产品载板62，防止在测试过程中出现脱落或偏移的现象出现。

上述的设计结构的有益效果：产品安装方便快捷；在产品测试时，另一个产品可以同时安装，这样会节约时间提高效率；这种安装方式能保证X轴和Y轴方向公差为±0.03mm。

在本实施例中，所述产品载板62的四周设有导电金属，所述产品载板62的前端面为绝缘塑胶，所述产品固定端67为镀金铜制成；所述信号针64为镀金针，所述镀金针的一侧设有绝缘塑胶层，所述载板底座61的边沿为导电金属制成，所述载板底座61的前端面也由绝缘塑胶制成。

为了保护电信号不被外部信号所干扰。所述产品载板62和所述载板底座61都是模拟电信号线的屏蔽结构进行设计，即“导电金属+绝缘塑胶+镀金金属”这种结构。外部导电金属会与地线接通，外部电磁波接触到外部金属后就会被立刻导出，内部金属是信号传输线，为了降低信号失真，所述信号针64使用镀金工艺，镀金层能加强信号输出能力，保证信号正常输出。所述绝缘塑胶层能隔绝地线，防止出现短路现象。

这种结构能很好地保护电容测试的信号，保证信号失真不会超过1fF，大大地降低误测的出现

在本实施例中，所述电控箱1上设有外部保护罩，所述测试机构2位于所述保护罩14内部，所述电控箱1内的元件也均设有元件屏蔽罩15，所述电控箱1与所述测试机构2之间连接有信号线和电源线，所述信号线上设置有信号线保护罩，所述电控箱1与所述测试机构2之间设置有金属隔离板16。

所述信号信和其它连接线均使用75欧姆同轴电缆，通过四线方式测量，信号通路使用金属制成的所述信号线保护罩、所述金属隔离板15等屏蔽材料，保证信号在传输过程中不受外界的电磁辐射干扰，提高测量的稳定性。

这种结构能很好地保护电容测试的信号，保证信号失真不会超过1fF，大大地降低误测的出现。

本发明应用于电容测试的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种电容测试机，其特征在于：它包括电控箱（1），所述电控箱（1）上安装有测试机构（2），所述测试机构（2）包括音圈电机（3）和与所述音圈电机（3）同心连接的运动模组（4），所述运动模组（4）的底端设置有光栅尺（5），所述运动模组（4）的顶端设置有载板组件（6），所述载板组件（6）的一侧设有压力传感机构（7），所述音圈电机（3）、所述光栅尺（5）和所述压力传感机构（7）均与所述电控箱（1）内设有的计算机电性连接。

2.根据权利要求1所述的电容测试机，其特征在于：所述测试机构（2）还包括底板（8）和安装板（9），所述底板（8）安装于所述电控箱（1）的上端面，所述安装板（9）安装于所述底板（8）上，所述底板（8）的一端设有与所述安装板（9）相连接的电机支撑架（10），所述音圈电机（3）安装于所述电机支撑架（10）上且位于所述安装板（9）的一端上，所述运动模组（4）安装于所述安装板（9）的上端。

3.根据权利要求2所述的电容测试机，其特征在于：所述压力传感机构（7）包括传感器支架（71）、压力传感器（72）和电容感应板（73），所述传感器支架（71）安装于所述安装板（9）的另一端，所述传感器支架（71）的上端安装有所述压力传感器（72），所述压力传感器（72）的前端面安装有所述电容感应板（73）。

4.根据权利要求1所述的电容测试机，其特征在于：所述载板组件（6）包括载板底座（61）和安装于所述载板底座（61）上的产品载板（62），所述载板底座（61）的两端设有定位柱（63），所述载板底座（61）的前端设置有信号针（64），所述载板底座（61）上设有底座导向槽（65），所述产品载板（62）的两侧设有与所述底座导向槽（65）相适配的弹性机构（66），所述产品载板（62）的前端面设有产品固定端（67）。

5.根据权利要求4所述的电容测试机，其特征在于：所述产品载板（62）的四周设有导电金属，所述产品载板（62）的前端面为绝缘塑胶，所述产品固定端（67）为镀金铜制成；所述信号针（64）为镀金针，所述镀金针的一侧设有绝缘塑胶层，所述载板底座（61）的边沿为导电金属制成，所述载板底座（61）的前端面也由绝缘塑胶制成。

6.根据权利要求1所述的电容测试机，其特征在于：所述运动模组（4）包括直线导轨和与所述音圈电机（3）居中连接的滑块，所述滑块安装于所述直线导轨上，所述载板组件（6）与所述滑块相连接。

7.根据权利要求1所述的电容测试机，其特征在于：所述音圈电机（3）的外部设置有电机屏蔽罩（11），所述光栅尺（5）的外部也设置有光栅尺屏蔽罩（12）。

8.根据权利要求2所述的电容测试机，其特征在于：所述底板（8）的四端均设置有减震脚垫（13）。

9.根据权利要求1所述的电容测试机，其特征在于：所述电控箱（1）上设有保护罩（14），所述测试机构（2）位于所述保护罩（14）内部，所述电控箱（1）内的元件也均设有元件屏蔽罩（15），所述电控箱（1）与所述测试机构（2）之间连接有信号线和电源线，所述信号线上设置有信号线保护罩，所述电控箱（1）与所述测试机构（2）之间设置有金属隔离板（16）。