利用法拉電容測試電路平均電流的方法
2023-08-02 21:30:26 1
專利名稱：利用法拉電容測試電路平均電流的方法
技術領域：
本發明涉及測試領域，具體地說涉及到利用法拉電容測試電路平均電流的方法。
背景技術：
隨著電子技術的發展，電池或電瓶供電的產品對待機電流的要求為微安級，而產品的工作電流可能達到安培級，特別是某些採用GSM\GPRS通訊的產品，其工作和待機電流作為重要指標必須測試。現有的測試儀器很難適應以上測試要求，電流表、示波器等通用測試儀表因其內阻限制及檔位調節的不便，使在測試時小的電流信號往往被大的電流信號所淹沒。本發明專利利用法拉電容測試電路平均電流的方法採用電容充放電的原理，測試出電子產品的平均電流，並具有儀器內參數校對及修正功能保證測試結果的準確性。
發明內容
為了解決現有測試儀器在測試電池或電瓶供電的產品待機電流不能達到指定測試要求的不足，本發明專利提供利用法拉電容測試電路平均電流的方法。作為一種優選方案，本發明的技術方案如下所述利用法拉電容測試電路平均電流的方法，含有法拉電容、電源電路、單片機控制電路、電壓檢測電路、法拉電容充電電路、按鍵電路、液晶顯示電路、繼電器控制電路，其特徵是(1)法拉電容充電電路包括若干個法拉電容，繼電器K0、繼電器K1、繼電器K2、繼電器K3、繼電器K4、繼電器K5、繼電器K6、繼電器K7、繼電器K8，其中繼電器KO觸點KOB 的通斷決定是否向法拉電容充電，由於不同被測產品的供電電壓以及工作時的最大電流不同，繼電器Kl的觸點K1B、繼電器K2的觸點K2B、繼電器K3的觸點DB的通斷即可實現不同產品供電電壓的切換；繼電器K4的觸點K4B、繼電器K5的觸點K5B、繼電器K6的觸點K6B 的通斷即可實現不同產品工作時最大電流的切換；繼電器K7的觸點K7B的通斷決定是否需要對法拉電容進行電壓檢測；繼電器K8觸點K8B的通斷決定是否需要修正。(2)所述的電源電路由220V交流電源、變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器及其外圍電路、微功耗穩壓晶片HT7136及其外圍電路組成，220V交流電經變壓器、 整流橋後向繼電器控制電路提供驅動電壓VCCO ；220V交流電經變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器為法拉電容充電提供恆壓源VCCl ；220V交流電經變壓器、整流橋、 LM317可調節三端正電壓穩壓器、微功耗穩壓晶片HT7136向單片機提供工作電壓VCC2。(3)所述的9個繼電器控制電路由單片機的9個I/O 口直接驅動三極體，然後三極體驅動繼電器線圈，從而控制繼電器觸點的通、斷。單片機型號為MSP430F 149IPM。以繼電器KO控制電路為例，所述的繼電器控制電路由繼電器KO的線圈Κ0Α、三極體QC0、電阻 RCOl、電阻RCOO、電容CCO、二極體DCO、電解電容CPCO組成，三極體QCO的發射極接地，基極經電阻RCOl接於單片機P4.0引腳，三極體的集電極接繼電器KO的線圈Κ0Α，三級管的集電極與發射極之間並聯電容CC0，二極體DCO接於繼電器兩端，電解電容CPCO並聯電阻RCOO 後一端接電源VCCO，一端接繼電器線圈。(4)所述的電壓檢測電路採用單片機內部A/D轉換器，轉換精度為12位。(5)所述的按鍵電路包括按鍵S1、S2、S3、S4、S5，其中S5為「Reset」，Sl為「Set，，， S2為"Select", S3為「Enter」，S4為"Start",按下Sl後顯示屏閃爍顯示，按S2根據顯示屏的提示選擇參數，按動S2參數循環變化，按S3可確定輸入的參數，按S4開始測試。以上功能均由程序實現。所述的時鐘電路由單片機內部時鐘確定。(6)通過以下步驟即可實現法拉電容測電子產品的平均電流第一步按Sl根據顯示屏的提示選擇參數，「UAT」第二步按下S2根據顯示屏的提示選擇參數U第三步按下S3確定輸入參數第四步按下S4開始測試第五步根據被測產品的工作電壓，通過單片機I/O 口電平的高低確定法拉電容充電電路的繼電器通斷。第六步充電到預定時間後，繼電器KO斷開，充電結束，將法拉電容與被測產品相連接，開始放電，繼電器K7閉合，單片機內置A/D轉換的口線與電容正極相連，測試出電容兩端電壓Ufe,然後，繼電器K7斷開，等設置時間到後，繼電器K7再次閉合，再讀出電容兩端電壓U^5,繼電器K7再次斷開，根據公式計算出平均電流，並在顯示屏顯示。本發明的有益效果是本發明利用法拉電容測試電路平均電流的方法採用電容充放電的原理，測試出電子產品的平均電流，並具有儀器內參數校對及修正功能保證測試結果的準確性。
附圖1為本發明專利利用法拉電容測試電路平均電流的方法電源電路圖附圖2為本發明專利利用法拉電容測試電路平均電流的方法法拉電容充電電路圖附圖3為本發明專利利用法拉電容測試電路平均電流的方法單片機控制電路圖附圖4為本發明專利利用法拉電容測試電路平均電流的方法內部繼電器控制電路圖
具體實施例方式下面結合
和具體實施方案對本發明的技術方案作進一步詳細的描述。本發明的保護內容將不僅局限於下列內容的表述。本發明專利利用法拉電容測試電路平均電流的方法，含有法拉電容、電源電路、單片機控制電路、電壓檢測電路、法拉電容充電電路、按鍵電路、液晶顯示電路、繼電器控制電路·如附圖1所示電源電路，由220V交流電源、變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器及其外圍電路、微功耗穩壓晶片HT7136及其外圍電路組成，220V交流電經變壓
4器、整流橋後向繼電器控制電路提供驅動電壓VCCO ；220V交流電經變壓器、整流橋、LM317 可調節三端正電壓穩壓器為法拉電容充電提供恆壓源VCCl ；220V交流電經變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器、微功耗穩壓晶片HT7136向單片機提供工作電壓VCC2。如附圖2所示法拉電容充電電路，電容C11、電容C21、電容C31並聯，繼電器K1、 繼電器K2、繼電器K3並聯，Kl接於電容Cll電費正極。K2接於電容C21的正極，K3接於電容C31的正極，KO經二極體D2、電阻R2後接電源VCC1。同時Cll、C21、C31的正極又與 K4、K5、K6相連接。電容C12、電容C22、電容C32並聯，電容C13、電容C23、電容C33並聯， 電容C14、電容C24、電容C34並聯，電容C15、電容C25、電容C35並聯，同時電容C12、電容 C13、電容C14、電容C15的正極連接在一起，電容C22、電容C23、電容C24、電容C25的正極連接在一起，電容C32、電容C33、電容C34、電容C35的正極連在一起。電容C32、電容C33、 電容C34、電容C35負極接地，電容C12、電容C22、電容C32的正極分別於繼電器K4、繼電器 K5、繼電器K6連在一起。如附圖3所示按鍵Sl經上拉電阻RD1、電阻RD5接於單片機的Pl. 1腳，按鍵S2 經上拉電阻RD2、電阻RD6接於單片機的Pl. 2 口，按鍵S3經上拉電阻RD3、電阻RD7接於單片機的Pl. 3 口，按鍵34經上拉電阻1 4、電阻1 8接於單片機的？1.4 口。如附圖4所示繼電器控制電路，以繼電器KO控制電路為例，所述的繼電器控制電路由繼電器KO的線圈KOA、三極體QCO、電阻RCO1、電阻RCOO、電容CCO、二極體DCO、電解電容CPCO組成，三極體QCO的發射極接地，基極經電阻RCOl接於單片機P4. 0引腳，三極體的集電極接繼電器KO的線圈Κ0Α，三級管的集電極與發射極之間並聯電容CC0，二極體DCO接於繼電器兩端，電解電容CPCO並聯電阻RCOO後一端接電源VCCO，一端接繼電器線圈。其餘 8路繼電器控制電路與KO相似，不再贅述。本發明所用到的原理為電容所存電荷與電容兩端電壓關係為Q = CU電容充放電時AQ = /可得出以下近似公式I 平均=C Δ U/Δ T為排除法拉電容容值隨溫度變化而變化以及時間測量帶來的誤差，通過高精度的標準電阻來修正儀器，修正原理為通過內部繼電器開關的切換，電容通過標準電阻放電，通過電阻的平均電流為Ik平均=U平均/RIk 平均=(U 始+U 末)/2R得出係數K = C/AT K = Ik平均/(U始-U末)然後通過Ito= K Δ U，計算出平均電流。本發明的工作流程如下所述以測試我公司的水資源控制器的平均電流為例，水資源控制器採用3.6V鋰電池供電，平時GPRS模塊不工作，電流只有幾微安，在設定的通訊時段，GPRS才開始工作，待機電流為十幾毫安，數據通訊時瞬時電流為1 2安，考慮到電池的耐用性，要求其平均電流不能太大，所以可採用本發明的測試方法來測試其平均電流，從而可以固定估算電池的使用壽命。GPRS不工作時的平均電流被測產品的供電電壓為0 5伏，我公司水資源控制器的供電電壓為3. 6V，通過面板上的按鍵及顯示屏上的提示，設置相應的電壓、電流檔位， 通過單片機P4. 0 P4. 7及P5. 0腳電平的高、低來控制繼電器KO K8的閉合與斷開。單片機P4. 3引腳置高電平，繼電器K3閉合，繼電器K4、繼電器K5、繼電器K6、繼電器K1、繼電器K2斷開，充電到預定時間後，繼電器KO斷開，停止充電。將法拉電容與被測產品相連接， 開始放電，繼電器K7閉合，單片機內置A/D轉換的口線與電容正極相連，測試出電容兩端電壓Ufe,然後，繼電器K7斷開，等設置時間到後，繼電器K7再次閉合，再讀出電容兩端電壓U $繼電器K7再次斷開，根據上述公式計算出平均電流，並在顯示屏顯示。測試GPRS工作時的電流繼電器KO、繼電器K3、繼電器K6閉合，相當於5個法拉電容並聯，可提供較大的放電電流，繼電器K1、繼電器K2、繼電器K4、繼電器K5斷開，重複 GPRS不工作時平均電流的步驟測得工作時的平均電流。
權利要求
1.利用法拉電容測試電路平均電流的方法，含有法拉電容、電源電路、單片機控制電路、電壓檢測電路、法拉電容充電電路、按鍵電路、液晶顯示電路、繼電器控制電路，其特徵是(1)法拉電容充電電路包括若干個法拉電容，繼電器K0、繼電器K1、繼電器K2、繼電器 K3、繼電器K4、繼電器K5、繼電器K6、繼電器K7、繼電器K8，其中繼電器KO觸點KOB的通斷決定是否向法拉電容充電，由於不同被測產品的供電電壓以及工作時的最大電流不同，繼電器Kl的觸點K1B、繼電器K2的觸點K2B、繼電器K3的觸點DB的通斷即可實現不同產品供電電壓的切換；繼電器K4的觸點K4B、繼電器K5的觸點K5B、繼電器K6的觸點K6B的通斷即可實現不同產品工作時最大電流的切換；繼電器K7的觸點K7B的通斷決定是否需要對法拉電容進行電壓檢測；繼電器K8觸點K8B的通斷決定是否需要修正；(2)所述的電源電路由220V交流電源、變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器及其外圍電路、微功耗穩壓晶片HT7136及其外圍電路組成，220V交流電經變壓器、整流橋後向繼電器控制電路提供驅動電壓VCCO ；220V交流電經變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器為法拉電容充電提供恆壓源VCCl ；220V交流電經變壓器、整流橋、LM317可調節三端正電壓穩壓器、微功耗穩壓晶片HT7136向單片機提供工作電壓VCC2 ；(3)所述的9個繼電器控制電路由單片機的9個I/O口直接驅動三極體，然後三極體驅動繼電器線圈，從而控制繼電器觸點的通、斷；單片機型號為MSP430F 149IPM;以繼電器KO 控制電路為例，所述的繼電器控制電路由繼電器KO的線圈Κ0Α、三極體QC0、電阻RC01、電阻RC00、電容CC0、二極體DC0、電解電容CPCO組成，三極體QCO的發射極接地，基極經電阻 RCOl接於單片機P4. 0引腳，三極體的集電極接繼電器KO的線圈Κ0Α，三級管的集電極與發射極之間並聯電容CC0，二極體DCO接於繼電器兩端，電解電容CPCO並聯電阻RCOO後一端接電源VCCO，一端接繼電器線圈；(4)所述的電壓檢測電路採用單片機內部A/D轉換器，轉換精度為12位；(5)所述的按鍵電路包括按鍵31、52、53、54、55，其中S5為「Reset」，Sl為「Set」，S2 為"Select", S3為「Enter」，S4為"Start",按下Sl後顯示屏閃爍顯示，按S2根據顯示屏的提示選擇參數，按動S2參數循環變化，按S3可確定輸入的參數，按S4開始測試；通過以下步驟即可實現法拉電容測電子產品的平均電流第一步按Sl根據顯示屏的提示選擇參數「UAT」 ；第二步按下S2根據顯示屏的提示選擇參數U ；第三步按下S3確定輸入參數；第四步按下S4開始測試；第五步根據被測產品的工作電壓，通過單片機I/O 口電平的高低確定法拉電容充電電路的繼電器通斷；第六步充電到預定時間後，繼電器KO斷開，充電結束，將法拉電容與被測產品相連接，開始放電，繼電器K7閉合，單片機內置A/D轉換的口線與電容正極相連，測試出電容兩端電壓Ufe,然後，繼電器K7斷開，等設置時間到後，繼電器K7再次閉合，再讀出電容兩端電壓U^5,繼電器K7再次斷開，根據公式計算出平均電流，並在顯示屏顯示。
全文摘要
利用法拉電容測試電路平均電流的方法，採用法拉電容充、放電來測量電子產品的平均電流，含有法拉電容、電源電路、單片機控制電路、電壓檢測電路、法拉電容充電電路、按鍵電路、液晶顯示電路、繼電器控制電路，根據被測產品的工作電壓，通過單片機I/O口電平的高低確定法拉電容充電電路的繼電器通斷。充電到預定時間後，繼電器K0斷開，充電結束，將法拉電容與被測產品相連接，開始放電，繼電器K7閉合，單片機內置A/D轉換的口線與電容正極相連，測試出電容兩端電壓U始，然後，繼電器K7斷開，等設置時間到後，繼電器K7再次閉合，再讀出電容兩端電壓U末，繼電器K7再次斷開，根據公式計算出平均電流，並在顯示屏顯示。
文檔編號G01R19/00GK102207517SQ20111007459
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者林安秀, 王均, 穆振波, 董意德, 袁金龍, 費戰波 申請人:河南新天科技股份有限公司