一種電容測量裝置的製作方法

2023-05-01 18:36:11

專利名稱：一種電容測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電變量的測量領域，具體涉及一種電容的測量。
背景技術：
電容測量目前的工學領域中有著廣泛的應用，然而在很多應用場合，對於未知容量電容的測量和電容的測量精度的要求也越來越高。目前電容測量電路究其工作原理，主要有，LC諧振式電容測量電路，電橋式電容測量電路,RC振蕩式電容測量電路，RC充放電式電容測量電路。
然而上述測量電路都存在不足之處LC諧振式電容測量電路的測量精度常常受以下條件影響接線處和電感線圈的分布電容過大會導致誤差；諧振頻率過高時，布線和引線也會參與諧振，導致測量誤差；諧振迴路的品質因數過低，導致迴路諧振曲線過於平坦，難以找出諧振點，導致測量誤差；電橋式電容測量電路雖然測量精度較高，但是操作較複雜，信號源的頻率以及電橋的結構對測量精度的影響較大；RC振蕩式電容測量電路雖然結構簡單，但是實際使用時，校正麻煩，而且量程有限，在寬範圍測試或測量時，需要手動切換量程；RC充放電式電容測量電路在測量小容量電容時，往往精度和量程有限，如需提高精度或擴大量程，需要較大的充放電迴路的電阻阻值，使得RC充放電常數儘可能大，這樣則需要手動切換量程。

發明內容
鑑於現有技術之不足，本發明提供了一種結構簡單，測量精度高且可以自動切換量程的電容測量裝置，該裝置基於RC充放電原理，通過單片機調節輸出可調PWM脈衝，延長電容充電時間，從而達到根據電容容量改變量程並減小測量誤差的目的。本發明解決上述問題的技術方案如下一種電容測量裝置，它包括以單片機控制器為核心，配以充電電路和充電檢測電路構成的電容測量電路，其特徵在於，所述的單片機控制器為單片機及其外圍電路構成的單片機最小系統；所述的充電電路由電壓跟隨器、定值電阻和雙向電子開關依次連接組成；其中，所述的雙向電子開關的控制端與所述單片機的一 I/o 口連結；所述的充電檢測電路為充電電壓比較器，該充電電壓比較器的正相輸入端對地跨接有待測電容，反相輸入端設有參考電壓源，輸出端與單片機的一 I/o 口連接；所述的電壓跟隨器的輸入端與單片機的一 I/O 口連接，輸出端經所述定值電阻和雙向電子開關與充電電壓比較器的正相輸入端相連；所述的單片機調製出PWM脈衝控制所述的雙向電子開關為待測電容充電，由單片機按下式(II)算出待測電容的容量，
權利要求
1.一種電容測量裝置，它包括以單片機控制器為核心，配以充電電路和充電檢測電路構成的電容測量電路，其特徵在於， 所述的單片機控制器為單片機及其外圍電路構成的單片機最小系統； 所述的充電電路由電壓跟隨器、定值電阻和雙向電子開關依次連接組成；其中，所述的雙向電子開關的控制端與所述單片機的一 I/o 口連結； 所述的充電檢測電路為充電電壓比較器，該充電電壓比較器的正相輸入端對地跨接有待測電容，反相輸入端設有參考電壓源，輸出端與單片機的一 I/o 口連接； 所述的電壓跟隨器的輸入端與單片機的一 I/o 口連接，輸出端經所述定值電阻和雙向電子開關與充電電壓比較器的正相輸入端相連；所述的單片機調製出PWM脈衝控制所述的雙向電子開關為待測電容充電，由單片機按下式(II)算出待測電容的容量， Cx = d'T'N~^(II) VJ 式(II)中，Cx表示待測電容的容量，d表示PWM脈衝的佔空比，T表示PWM脈衝的周期，N表示PWM脈衝的個數，R表示所述電阻的阻值，Uh表示電壓跟隨器的輸出電壓，Ukpf表示充電電壓比較器翻轉時待測電容兩端電壓。
2.根據權利要求I所述的一種電容測量裝置，其特徵在於，它還包括一脈衝整形電路，該電路串設在所述的雙向電子開關的控制端與所連接的單片機的I/O 口之間。
3.根據權利要求I或2所述的一種電容測量裝置，其特徵在於，它還包括一殘餘電量檢測器，該殘餘電量檢測器由另一電壓比較器構成，其正相和反相輸入端跨接於待測電容的兩端，輸出端與單片機的一 I/o 口連接；其中，所述另一電壓比較器的反相輸入端接於所述充電電壓比較器的正相輸入端與待測電容的節點上。
全文摘要
本發明涉及一種電容測量裝置，它包括以單片機控制器為核心，配以充電電路和充電檢測電路構成，其特徵在於，所述的單片機控制器為單片機及其外圍電路構成的單片機最小系統；所述的充電電路由電壓跟隨器、定值電阻和雙向電子開關依次連接組成；其中，所述的雙向電子開關的控制端與所述單片機的一I/O口連結；所述的充電檢測電路由充電電壓比較器構成，其中，所述的充電電壓比較器的正相輸入端與電子開關以及待測電容的一端連接，反相輸入端與參考電壓源連接，輸出端與單片機的一I/O口連結；所述的單片機調製出PWM脈衝控制所述的雙向電子開關為待測電容充電，由單片機根據RC充放電零狀態響應方程算出待測電容的容量。
文檔編號G01R27/26GK102636699SQ20121008912
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者唐連章, 張方櫻, 張 傑, 胡維, 謝陳躍, 陳新兵, 龍曉莉 申請人:廣州大學